UNIX系統(tǒng)編程（原書(shū)第2版）

第一部分  基礎(chǔ)知識(shí)
第1章  技術(shù)對(duì)程序的沖擊        1
1.1  變化中的術(shù)語(yǔ)        1
1.2  時(shí)間和速度        2
1.3  多道程序設(shè)計(jì)和分時(shí)        3
1.4  應(yīng)用層的并發(fā)        5
1.4.1  中斷        5
1.4.2  信號(hào)        5
1.4.3  輸入和輸出        6
1.4.4  進(jìn)程、線程和資源共享        6
1.4.5  共享內(nèi)存的多個(gè)處理器        6
1.4.6  網(wǎng)絡(luò)作為計(jì)算機(jī)        7
1.5  安全和容錯(cuò)        7
1.6  侵入帶來(lái)的緩沖區(qū)溢出        8
1.6.1  緩沖區(qū)溢出的后果        9
1.6.2  緩沖區(qū)溢出與安全        10
1.7  UNIX標(biāo)準(zhǔn)        11
1.8  擴(kuò)展閱讀        12
第2章  程序、進(jìn)程和線程        14
2.1  程序怎樣轉(zhuǎn)換成進(jìn)程        14
2.2  線程和執(zhí)行線程        15
2.3  程序映像的布局        15
2.4  庫(kù)函數(shù)調(diào)用        17
2.5  函數(shù)返回值和錯(cuò)誤        20
2.6  參數(shù)數(shù)組        21
2.6.1  用makeargv創(chuàng)建參數(shù)數(shù)組        22
2.6.2  makeargv的實(shí)現(xiàn)        23
2.7  線程安全的函數(shù)        26
2.8  靜態(tài)變量的使用        28
2.9  靜態(tài)對(duì)象的結(jié)構(gòu)        29
2.10  進(jìn)程環(huán)境        34
2.11  進(jìn)程終止        36
2.12  練習(xí)：一個(gè)env工具        38
2.13  練習(xí)：消息日志        39
2.14  擴(kuò)展閱讀        40
第3章  UNIX系統(tǒng)中的進(jìn)程        41
3.1  進(jìn)程標(biāo)識(shí)        41
3.2  進(jìn)程狀態(tài)        42
3.3  UNIX進(jìn)程的創(chuàng)建與fork調(diào)用        44
3.4  wait函數(shù)        49
3.5  exec函數(shù)        55
3.6  后臺(tái)進(jìn)程與守護(hù)進(jìn)程        59
3.7  臨界區(qū)        61
3.8  練習(xí)：進(jìn)程鏈        61
3.9  練習(xí)：進(jìn)程扇        62
3.10  擴(kuò)展閱讀        63
第4章  UNIX I/O        64
4.1  設(shè)備術(shù)語(yǔ)        64
4.2  讀和寫(xiě)        64
4.3  打開(kāi)和關(guān)閉文件        72
4.4  select函數(shù)        76
4.5  poll函數(shù)        82
4.6  文件表示        84
4.6.1  文件描述符        85
4.6.2  文件指針和緩沖        87
4.6.3  文件描述符的繼承        88
4.7  過(guò)濾器和重定向        92
4.8  文件控制        94
4.9  練習(xí)：原子日志        97
4.10  練習(xí)：cat工具        102
4.11  擴(kuò)展閱讀        103
第5章  文件和目錄        104
5.1  UNIX文件系統(tǒng)導(dǎo)航        104
5.1.1  當(dāng)前工作目錄        105
5.1.2  搜索路徑        108
5.2  目錄訪問(wèn)        108
5.2.1  訪問(wèn)文件狀態(tài)信息        110
5.2.2  確定文件的類(lèi)型        113
5.3  UNIX文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)        113
5.3.1  UNIX文件的實(shí)現(xiàn)        114
5.3.2  目錄的實(shí)現(xiàn)        116
5.4  硬鏈接和符號(hào)鏈接        116
5.4.1  創(chuàng)建或刪除一個(gè)鏈接        117
5.4.2  創(chuàng)建和刪除符號(hào)鏈接        120
5.5  練習(xí)：which命令        125
5.6  練習(xí)：通知程序        125
5.7  練習(xí)：news biff程序        127
5.8  練習(xí)：遍歷目錄        128
5.9  擴(kuò)展閱讀        130
第6章  UNIX特殊文件        131
6.1  管道        131
6.2  流水線        134
6.3  FIFO        137
6.4  管道與客戶機(jī)-服務(wù)器模型        140
6.5  終端控制        146
6.6  音頻設(shè)備        154
6.7  練習(xí)：音頻        158
6.8  練習(xí)：路障        160
6.9  練習(xí)：stty命令        161
6.10  練習(xí)：重溫客戶機(jī)-服務(wù)器        162
6.11  擴(kuò)展閱讀        162
第7章  項(xiàng)目：令牌環(huán)        163
7.1  環(huán)形拓?fù)?nbsp;       163
7.2  環(huán)的形成        164
7.3  環(huán)的研究        169
7.4  簡(jiǎn)單的通信        170
7.5  用令牌實(shí)現(xiàn)互斥        171
7.6  用投票實(shí)現(xiàn)互斥        172
7.7  匿名環(huán)中的領(lǐng)導(dǎo)者選舉        173
7.8  通信中使用的令牌環(huán)        174
7.9  應(yīng)用流水線技術(shù)的預(yù)處理器        176
7.10  并行環(huán)算法        177
7.10.1  圖像過(guò)濾        178
7.10.2  矩陣乘法        179
7.11  彈性環(huán)        180
7.12  擴(kuò)展閱讀        181
第二部分  異步事件
第8章  信號(hào)        183
8.1  信號(hào)的基本概念        183
8.2  產(chǎn)生信號(hào)        184
8.3  對(duì)信號(hào)掩碼和信號(hào)集進(jìn)行操作        187
8.4  捕捉與忽略信號(hào)—sigaction        192
8.5  等待信號(hào)—pause、sigsuspend和sigwait        197
8.5.1  pause函數(shù)        197
8.5.2  sigsuspend函數(shù)        198
8.5.3  sigwait函數(shù)        204
8.6  信號(hào)處理：錯(cuò)誤和異步信號(hào)安全        205
8.7  用siglongjmp和sigsetjmp進(jìn)行程序控制        207
8.8  用異步I/O編程        209
8.9  練習(xí)：轉(zhuǎn)儲(chǔ)統(tǒng)計(jì)        218
8.10  練習(xí)：同時(shí)操作慢速設(shè)備        218
8.11  擴(kuò)展閱讀        219
第9章  時(shí)間和定時(shí)器        220
9.1  POSIX時(shí)間        220
9.1.1  用從Epoch開(kāi)始的秒數(shù)來(lái)表示時(shí)間        220
9.1.2  顯示日期和時(shí)間        221
9.1.3  用struct timeval來(lái)表示時(shí)間        223
9.1.4  使用實(shí)時(shí)時(shí)鐘        225
9.1.5  實(shí)耗時(shí)間和處理器時(shí)間的對(duì)比        227
9.2  睡眠函數(shù)        230
9.3  POSIX:XSI間隔定時(shí)器        231
9.4  實(shí)時(shí)信號(hào)        235
9.5  POSIX:TMR間隔定時(shí)器        238
9.6  定時(shí)器漂移、超限和絕對(duì)時(shí)間        242
9.7  擴(kuò)展閱讀        250
第10章  項(xiàng)目：虛擬定時(shí)器        251
10.1  項(xiàng)目概述        251
10.2  簡(jiǎn)單的定時(shí)器        253
10.3  對(duì)五個(gè)定時(shí)器中的一個(gè)進(jìn)行設(shè)置        254
10.3.1  virtualtimers對(duì)象        254
10.3.2  hardwaretimer對(duì)象        256
10.3.3  主程序的實(shí)現(xiàn)        257
10.3.4  用show來(lái)置入定時(shí)器代碼        257
10.4  使用多個(gè)定時(shí)器        262
10.4.1  設(shè)置多個(gè)定時(shí)器        263
10.4.2  用多個(gè)定時(shí)器進(jìn)行測(cè)試        264
10.5  多定時(shí)器的健壯實(shí)現(xiàn)        266
10.6  POSIX:TMR 定時(shí)器的實(shí)現(xiàn)        268
10.7  mycron，一個(gè)小型的任務(wù)調(diào)度工具        269
10.8  擴(kuò)展閱讀        269
第11章  項(xiàng)目：破解命令解釋程序        270
11.1  建造一個(gè)簡(jiǎn)單的命令解釋程序        270
11.2  重定向        274
11.3  流水線        275
11.4  前臺(tái)的信號(hào)處理        278
11.5  進(jìn)程組、會(huì)話和控制終端        283
11.5.1  進(jìn)程組        283
11.5.2  會(huì)話        284
11.6  ush中的后臺(tái)進(jìn)程        287
11.7  作業(yè)控制        293
11.8  ush的作業(yè)控制        295
11.8.1  一個(gè)作業(yè)列表對(duì)象        295
11.8.2  ush中的作業(yè)列表        296
11.8.3  ush中的作業(yè)控制        297
11.8.4  等待流水線時(shí)的進(jìn)程行為        297
11.9  擴(kuò)展閱讀        298
第三部分  并      發(fā)
第12章  POSIX線程        299
12.1  監(jiān)視多個(gè)文件描述符的方法        299
12.2  使用線程來(lái)監(jiān)視多個(gè)文件描述符        300
12.3  線程管理        302
12.3.1  用ID引用線程        303
12.3.2  創(chuàng)建一個(gè)線程        304
12.3.3  分離和連接        305
12.3.4  退出和取消        306
12.3.5  向線程中傳遞參數(shù)并將值返回        309
12.4  線程安全        315
12.5  用戶線程和內(nèi)核線程        316
12.6  線程的屬性        318
12.6.1  線程狀態(tài)        319
12.6.2  線程棧        320
12.6.3  線程調(diào)度        321
12.7  練習(xí)：并行文件拷貝        324
12.8  擴(kuò)展閱讀        325
第13章  線程同步        326
13.1  POSIX同步函數(shù)        326
13.2  互斥鎖        326
13.2.1  創(chuàng)建并初始化一個(gè)互斥量        327
13.2.2  銷(xiāo)毀一個(gè)互斥量        328
13.2.3  對(duì)互斥量的鎖定和解鎖        329
13.2.4  保護(hù)不安全的庫(kù)函數(shù)        330
13.2.5  對(duì)標(biāo)志符和全局值的同步        331
13.2.6  使數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)成為線程安全的        335
13.3  最多一次和至少一次的執(zhí)行        336
13.4  條件變量        340
13.4.1  創(chuàng)建和銷(xiāo)毀條件變量        341
13.4.2  等待并通知條件變量        342
13.5  信號(hào)處理與線程        345
13.5.1  將信號(hào)定向到一個(gè)特定的線程中去        346
13.5.2  為線程屏蔽信號(hào)        346
13.5.3  為信號(hào)處理指定專用線程        347
13.6  讀者和寫(xiě)者        349
13.7  strerror_r的實(shí)現(xiàn)        353
13.8  死鎖和其他比較麻煩的問(wèn)題        354
13.9  練習(xí)：多個(gè)路障        355
13.10  擴(kuò)展閱讀        356
第14章  臨界區(qū)和信號(hào)量        357
14.1  處理臨界區(qū)        357
14.2  信號(hào)量        359
14.3  POSIX:SEM 無(wú)名信號(hào)量        361
14.4  POSIX:SEM信號(hào)量操作        363
14.5  POSIX:SEM命名信號(hào)量        368
14.5.1  創(chuàng)建并打開(kāi)命名信號(hào)量        368
14.5.2  關(guān)閉并刪除命名信號(hào)量        370
14.6  練習(xí)：許可證管理器        372
14.6.1  許可證對(duì)象        372
14.6.2  runsim主程序        373
14.6.3  對(duì)許可證管理器的擴(kuò)展        373
14.7  擴(kuò)展閱讀        373
第15章  POSIX IPC        374
15.1  POSIX:XSI進(jìn)程間通信        374
15.1.1  標(biāo)識(shí)并訪問(wèn)IPC對(duì)象        374
15.1.2  從命令解釋程序中訪問(wèn)POSIX:XSI IPC資源        375
15.2  POSIX:XSI信號(hào)量集        376
15.2.1  信號(hào)量集的創(chuàng)建        376
15.2.2  信號(hào)量集控制        378
15.2.3  POSIX信號(hào)量集操作        380
15.3  POSIX:XSI共享內(nèi)存        384
15.3.1  訪問(wèn)一個(gè)共享的內(nèi)存段        385
15.3.2  共享內(nèi)存段的連接和分離        385
15.3.3  控制共享內(nèi)存        386
15.3.4  共享內(nèi)存實(shí)例        387
15.4  POSIX:XSI消息隊(duì)列        392
15.5  練習(xí)：POSIX無(wú)名信號(hào)量        398
15.6  練習(xí)：POSIX命名信號(hào)量        398
15.7  練習(xí)：用共享內(nèi)存實(shí)現(xiàn)管道        399
15.8  練習(xí)：用消息隊(duì)列實(shí)現(xiàn)管道        401
15.9  擴(kuò)展閱讀        402
第16章  項(xiàng)目：生產(chǎn)者消費(fèi)者同步        403
16.1  生產(chǎn)者-消費(fèi)者問(wèn)題        403
16.2  受互斥鎖保護(hù)的有限緩沖區(qū)        404
16.3  使用信號(hào)量的緩沖區(qū)實(shí)現(xiàn)        406
16.4  一個(gè)簡(jiǎn)單的生產(chǎn)者-消費(fèi)者問(wèn)題        411
16.5  使用條件變量的有限緩沖區(qū)實(shí)現(xiàn)        414
16.6  帶有完成條件的緩沖區(qū)        414
16.7  并行文件拷貝        421
16.7.1  執(zhí)行并行文件拷貝的生產(chǎn)者        421
16.7.2  執(zhí)行并行文件拷貝的消費(fèi)者        422
16.7.3  執(zhí)行并行文件拷貝的main程序        422
16.7.4  對(duì)并行文件拷貝的增強(qiáng)        422
16.8  線程化打印服務(wù)器        423
16.8.1  請(qǐng)求緩沖區(qū)        424
16.8.2  生產(chǎn)者線程        425
16.8.3  消費(fèi)者線程        425
16.8.4  打印服務(wù)器        425
16.8.5  其他的增強(qiáng)功能        425
16.9  擴(kuò)展閱讀        426
第17章  項(xiàng)目：非完全并行虛擬機(jī)        427
17.1  PVM的歷史、術(shù)語(yǔ)和結(jié)構(gòu)        427
17.2  非完全并行虛擬機(jī)        429
17.3  NTPVM項(xiàng)目概述        430
17.3.1  NEWTASK分組        432
17.3.2  DATA分組        432
17.3.3  DONE分組        433
17.4  調(diào)度程序的I/O和測(cè)試        433
17.4.1  用多個(gè)窗口進(jìn)行測(cè)試        437
17.4.2  用遠(yuǎn)程日志進(jìn)行測(cè)試        439
17.5  沒(méi)有輸入的單任務(wù)        440
17.6  串行的任務(wù)        440
17.6.1  輸入線程        441
17.6.2  輸出線程        442
17.7  并發(fā)的任務(wù)        442
17.8  分組通信、廣播和路障        443
17.9  終止和信號(hào)        444
17.10  有序的消息傳遞        444
17.11  擴(kuò)展閱讀        444
第四部分  通      信
第18章  面向連接的通信        445
18.1  客戶機(jī)-服務(wù)器模型        445
18.2  通信信道        446
18.3  面向連接的服務(wù)器策略        448
18.4  通用因特網(wǎng)通信接口        450
18.4.1  錯(cuò)誤處理        452
18.4.2  讀和寫(xiě)        452
18.5  不同服務(wù)器策略的UICI實(shí)現(xiàn)        452
18.6  UICI客戶機(jī)        455
18.7  UICI的套接字實(shí)現(xiàn)        459
18.7.1  socket函數(shù)        460
18.7.2  bind函數(shù)        460
18.7.3  listen函數(shù)        461
18.7.4  u_open的實(shí)現(xiàn)        462
18.7.5  accept函數(shù)        463
18.7.6  u_accept的實(shí)現(xiàn)        464
18.7.7  connect函數(shù)        465
18.7.8  u_connect的實(shí)現(xiàn)        466
18.8  主機(jī)名和IP地址        468
18.9  線程安全的UICI        475
18.10  練習(xí)：ping服務(wù)器        476
18.11  練習(xí)：音頻的傳輸        478
18.12  擴(kuò)展閱讀        479
第19章  項(xiàng)目：WWW重定向        480
19.1  萬(wàn)維網(wǎng)        480
19.2  統(tǒng)一資源定位符        481
19.3  HTTP入門(mén)        482
19.3.1  客戶請(qǐng)求        483
19.3.2  服務(wù)器響應(yīng)        483
19.3.3  HTTP消息交換        484
19.4  Web通信模式        485
19.4.1  隧道        486
19.4.2  代理        487
19.4.3  高速緩存和透明性        488
19.4.4  網(wǎng)關(guān)        489
19.5  單連接的通過(guò)型監(jiān)視器        490
19.6  隧道服務(wù)器的實(shí)現(xiàn)        492
19.7  用于測(cè)試的服務(wù)器驅(qū)動(dòng)程序        493
19.8  HTTP首部的解析        494
19.9  簡(jiǎn)單的代理服務(wù)器        495
19.10  代理監(jiān)視器        496
19.11  代理高速緩存        499
19.12  門(mén)戶網(wǎng)關(guān)        499
19.13  用于負(fù)載平衡的網(wǎng)關(guān)        500
19.14  事后的調(diào)查分析        500
19.14.1  線程和時(shí)序錯(cuò)誤        501
19.14.2  未捕捉到的錯(cuò)誤和錯(cuò)誤的退出        501
19.14.3  書(shū)寫(xiě)風(fēng)格和表示方法        502
19.14.4  拙劣的測(cè)試及結(jié)果的表示        502
19.14.5  編程錯(cuò)誤和不好的風(fēng)格        503
19.15  擴(kuò)展閱讀        504
第20章  無(wú)連接通信和多播        505
20.1  無(wú)連接通信入門(mén)        505
20.2  無(wú)連接通信的簡(jiǎn)化接口        506
20.2.1  主機(jī)名和u_buf_t 結(jié)構(gòu)        507
20.2.2  UICI UDP 的各種返回錯(cuò)誤值        508
20.2.3  UDP 緩沖區(qū)大小與UICI UDP        508
20.3  簡(jiǎn)單-請(qǐng)求協(xié)議        508
20.4  請(qǐng)求-應(yīng)答協(xié)議        513
20.5  有超時(shí)和重試機(jī)制的請(qǐng)求-應(yīng)答協(xié)議        517
20.6  請(qǐng)求-應(yīng)答-確認(rèn)協(xié)議        521
20.7  UICI UDP的實(shí)現(xiàn)        522
20.7.1  u_openudp的實(shí)現(xiàn)        522
20.7.2  sendto函數(shù)        523
20.7.3  u_sendto和u_sendtohost的實(shí)現(xiàn)        524
20.7.4  recvfrom函數(shù)        525
20.7.5  u_recvfrom和u_recvfromtimed的實(shí)現(xiàn)        526
20.7.6  主機(jī)名和u_buf_t        527
20.8  UDP和TCP的比較        528
20.9  多播        529
20.9.1  多播編址        530
20.9.2  u_join的實(shí)現(xiàn)        531
20.9.3  u_leave的實(shí)現(xiàn)        532
20.10  練習(xí): UDP 端口服務(wù)器        532
20.11  練習(xí): 無(wú)狀態(tài)文件服務(wù)器        533
20.12  擴(kuò)展閱讀        535
第21章  項(xiàng)目：因特網(wǎng)音頻廣播        536
21.1  項(xiàng)目概述        536
21.2  音頻設(shè)備模擬        538
21.3  單節(jié)目和單接收者的UDP 實(shí)現(xiàn)        538
21.3.1    簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)        538
21.3.2  接收者如何終止        540
21.3.3  接收者進(jìn)行緩沖以解決網(wǎng)絡(luò)延遲問(wèn)題        541
21.3.4  接收者進(jìn)行緩沖以解決亂序傳送的問(wèn)題        542
21.4  多節(jié)目和多接收者的UDP 實(shí)現(xiàn)        545
21.4.1  多節(jié)目單接收者        545
21.4.2  多節(jié)目多接收者        546
21.5  音頻廣播的UDP 實(shí)現(xiàn)        546
21.6  音頻廣播的多播實(shí)現(xiàn)        547
21.7  TCP 實(shí)現(xiàn)的差異        548
21.7.1  單節(jié)目單接收者的TCP實(shí)現(xiàn)        548
21.7.2  多節(jié)目單接收者的TCP實(shí)現(xiàn)        549
21.7.3  音頻廣播的TCP 實(shí)現(xiàn)        549
21.8  通過(guò)瀏覽器接收流式音頻        551
21.8.1  使用瀏覽器助手程序        551
21.8.2  為Web服務(wù)器設(shè)置一個(gè)新的MIME類(lèi)型        553
21.8.3  設(shè)置瀏覽器以支持新的MIME類(lèi)型        553
21.8.4  創(chuàng)建Web頁(yè)面        553
21.8.5  使用預(yù)定義的MIME類(lèi)型        553
21.9    擴(kuò)展閱讀        554
第22章  項(xiàng)目：服務(wù)器性能        555
22.1  服務(wù)器性能的代價(jià)        555
22.2  服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)        555
22.3  項(xiàng)目概述        559
22.4  單客戶端驅(qū)動(dòng)程序        559
22.4.1  處理一個(gè)連接        559
22.4.2  響應(yīng)編程        560
22.4.3  收集統(tǒng)計(jì)信息        560
22.4.4  對(duì)客戶端做測(cè)試        561
22.5  多客戶端驅(qū)動(dòng)程序        561
22.6  實(shí)現(xiàn)每個(gè)請(qǐng)求一個(gè)線程和每個(gè)請(qǐng)求一個(gè)進(jìn)程        563
22.7  多線程工作者池策略        564
22.8  使用有界緩沖的多線程工作者池        564
22.9  多進(jìn)程工作者池        565
22.10  磁盤(pán)I/O的影響        565
22.11  性能研究        568
22.11.1  基線測(cè)量        568
22.11.2  波動(dòng)性的根源        569
22.11.3  測(cè)量的各種錯(cuò)誤        569
22.11.4  同步        571
22.11.5  很簡(jiǎn)單的錯(cuò)誤        572
22.11.6  該測(cè)量哪些項(xiàng)目        573
22.11.7  數(shù)據(jù)分析和表達(dá)        575
22.12  書(shū)寫(xiě)報(bào)告        575
22.12.1  引言        575
22.12.2  設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和測(cè)試        576
22.12.3  實(shí)驗(yàn)        576
22.12.4  結(jié)果及分析        576
22.12.5  結(jié)論        577
22.12.6  參考文獻(xiàn)        577
22.13  擴(kuò)展閱讀        577
附錄A  UNIX 基礎(chǔ)        578
附錄B  重啟庫(kù)        591
附錄C  UICI的實(shí)現(xiàn)        599
附錄D  日志函數(shù)        612
附錄E  POSIX擴(kuò)展        626
參考文獻(xiàn)        628
程序索引        636
索引        639