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内容简介
本书是UNIX系统编程的经典教材,并基于最新的UNIX标准进行了更新,其内容完全覆盖文件、信号、POSIX线程、UDP、Web和客户机-服务器等相关内容,并对通信、并发和多线程问题进行了透彻的研究,对复杂的概念进行了全面、完善以及明晰的解释,并以此而闻名。本书不仅提供了大量实例和练习,还专门设计了有针对性的项目,并给出了参考答案,帮助读者理解相关的概念,增强应用能力。本书适合作为高等院校计算机专业教材,也可供软件开发人员参考。 本书深入阐述了能使UNIX操作系统发挥出最大功效的软件设计方法,对UNIX编程的精髓进行了清晰易懂的介绍。两位作者具有多年教学与科研经验,匠心独运,精耕细做,以一些用来说明如何使用系统调用的短小代码段开始,巧妙地过渡到实际项目中,逐渐地拓展了读者的技术水平。本书对通信、并发和多线程问题进行了透彻的研究;对复杂的概念,比如信号和并发,进行了全面、明晰的解释,并以此闻名。本书的特色还在于它提供了大量实例、练习、可重用的代码以及用于网络通信程序的简化了的库。 本书同时也是一本基于最新的UNIX标准的完备的参考书,它完全地覆盖了与文件、信号、信号量、POSIX线程和客户机—服务器通信相关的内容。此外,本版书中新增的关于Web、UDP和服务器性能的章节也为本书增色不少。书中包含大量有趣的项目设计及其参考答案,例如命令解释程序、WWW重定向、因特网音频广播、服务器性能等,这些项目设计稍加完善就可以成为可用的程序,可供软件开发人员参考。 本书的Web站点http://usp.cs.utsa.edu/usp为读者提供了大量的资源,内容包括所有可下载的程序,这些程序可以免费使用。此外,这个站点中还包含到模拟器、测试工具、作者准备的课程资料以及勘误表的链接。
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目录
目 录 出版者的话 专家指导委员会 译者序 前言 第一部分 基础知识 第1章 技术对程序的冲击 1 1.1 变化中的术语 1 1.2 时间和速度 2 1.3 多道程序设计和分时 3 1.4 应用层的并发 5 1.4.1 中断 5 1.4.2 信号 5 1.4.3 输入和输出 6 1.4.4 进程. 线程和资源共享 6 1.4.5 共享内存的多个处理器 6 1.4.6 网络作为计算机 7 1.5 安全和容错 7 1.6 侵入带来的缓冲区溢出 8 1.6.1 缓冲区溢出的后果 9 1.6.2 缓冲区溢出与安全 10 1.7 UNIX标准 11 1.8 扩展阅读 12 第2章 程序. 进程和线程 14 2.1 程序怎样转换成进程 14 2.2 线程和执行线程 15 2.3 程序映像的布局 15 2.4 库函数调用 17 2.5 函数返回值和错误 20 2.6 参数数组 21 2.6.1 用makeargv创建参数数组 22 2.6.2 makeargv的实现 23 2.7 线程安全的函数 26 2.8 静态变量的使用 28 2.9 静态对象的结构 29 2.10 进程环境 34 2.11 进程终止 36 2.12 练习:一个env工具 38 2.13 练习:消息日志 39 2.14 扩展阅读 40 第3章 UNIX系统中的进程 41 3.1 进程标识 41 3.2 进程状态 42 3.3 UNIX进程的创建与fork调用 44 3.4 wait函数 49 3.5 exec函数 55 3.6 后台进程与守护进程 59 3.7 临界区 61 3.8 练习:进程链 61 3.9 练习:进程扇 62 3.10 扩展阅读 63 第4章 UNIX I/O 64 4.1 设备术语 64 4.2 读和写 64 4.3 打开和关闭文件 72 4.4 select函数 76 4.5 poll函数 82 4.6 文件表示 84 4.6.1 文件描述符 85 4.6.2 文件指针和缓冲 87 4.6.3 文件描述符的继承 88 4.7 过滤器和重定向 92 4.8 文件控制 94 4.9 练习:原子日志 97 4.10 练习:cat工具 102 4.11 扩展阅读 103 第5章 文件和目录 104 5.1 UNIX文件系统导航 104 5.1.1 当前工作目录 105 5.1.2 搜索路径 108 5.2 目录访问 108 5.2.1 访问文件状态信息 110 5.2.2 确定文件的类型 113 5.3 UNIX文件系统的实现 113 5.3.1 UNIX文件的实现 114 5.3.2 目录的实现 116 5.4 硬链接和符号链接 116 5.4.1 创建或删除一个链接 117 5.4.2 创建和删除符号链接 120 5.5 练习:which命令 125 5.6 练习:通知程序 125 5.7 练习:news biff程序 127 5.8 练习:遍历目录 128 5.9 扩展阅读 130 第6章 UNIX特殊文件 131 6.1 管道 131 6.2 流水线 134 6.3 FIFO 137 6.4 管道与客户机-服务器模型 140 6.5 终端控制 146 6.6 音频设备 154 6.7 练习:音频 158 6.8 练习:路障 160 6.9 练习:stty命令 161 6.10 练习:重温客户机-服务器 162 6.11 扩展阅读 162 第7章 项目:令牌环 163 7.1 环形拓扑 163 7.2 环的形成 164 7.3 环的研究 169 7.4 简单的通信 170 7.5 用令牌实现互斥 171 7.6 用投票实现互斥 172 7.7 匿名环中的领导者选举 173 7.8 通信中使用的令牌环 174 7.9 应用流水线技术的预处理器 176 7.10 并行环算法 177 7.10.1 图像过滤 178 7.10.2 矩阵乘法 179 7.11 弹性环 180 7.12 扩展阅读 181 第二部分 异步事件 第8章 信号 183 8.1 信号的基本概念 183 8.2 产生信号 184 8.3 对信号掩码和信号集进行操作 187 8.4 捕捉与忽略信号—sigaction 192 8.5 等待信号—pause. sigsuspend和sigwait 197 8.5.1 pause函数 197 8.5.2 sigsuspend函数 198 8.5.3 sigwait函数 204 8.6 信号处理:错误和异步信号安全 205 8.7 用siglongjmp和sigsetjmp进行程序控制 207 8.8 用异步I/O编程 209 8.9 练习:转储统计 218 8.10 练习:同时操作慢速设备 218 8.11 扩展阅读 219 第9章 时间和定时器 220 9.1 POSIX时间 220 9.1.1 用从Epoch开始的秒数来表示时间 220 9.1.2 显示日期和时间 221 9.1.3 用struct timeval来表示时间 223 9.1.4 使用实时时钟 225 9.1.5 实耗时间和处理器时间的对比 227 9.2 睡眠函数 230 9.3 POSIX:XSI间隔定时器 231 9.4 实时信号 235 9.5 POSIX:TMR间隔定时器 238 9.6 定时器漂移. 超限和绝对时间 242 9.7 扩展阅读 250 第10章 项目:虚拟定时器 251 10.1 项目概述 251 10.2 简单的定时器 253 10.3 对五个定时器中的一个进行设置 254 10.3.1 virtualtimers对象 254 10.3.2 hardwaretimer对象 256 10.3.3 主程序的实现 257 10.3.4 用show来置入定时器代码 257 10.4 使用多个定时器 262 10.4.1 设置多个定时器 263 10.4.2 用多个定时器进行测试 264 10.5 多定时器的健壮实现 266 10.6 POSIX:TMR 定时器的实现 268 10.7 mycron, 一个小型的任务调度工具 269 10.8 扩展阅读 269 第11章 项目:破解命令解释程序 270 11.1 建造一个简单的命令解释程序 270 11.2 重定向 274 11.3 流水线 275 11.4 前台的信号处理 278 11.5 进程组. 会话和控制终端 283 11.5.1 进程组 283 11.5.2 会话 284 11.6 ush中的后台进程 287 11.7 作业控制 293 11.8 ush的作业控制 295 11.8.1 一个作业列表对象 295 11.8.2 ush中的作业列表 296 11.8.3 ush中的作业控制 297 11.8.4 等待流水线时的进程行为 297 11.9 扩展阅读 298 第三部分 并 发 第12章 POSIX线程 299 12.1 监视多个文件描述符的方法 299 12.2 使用线程来监视多个文件描述符 300 12.3 线程管理 302 12.3.1 用ID引用线程 303 12.3.2 创建一个线程 304 12.3.3 分离和连接 305 12.3.4 退出和取消 306 12.3.5 向线程中传递参数并将值返回 309 12.4 线程安全 315 12.5 用户线程和内核线程 316 12.6 线程的属性 318 12.6.1 线程状态 319 12.6.2 线程栈 320 12.6.3 线程调度 321 12.7 练习:并行文件拷贝 324 12.8 扩展阅读 325 第13章 线程同步 326 13.1 POSIX同步函数 326 13.2 互斥锁 326 13.2.1 创建并初始化一个互斥量 327 13.2.2 销毁一个互斥量 328 13.2.3 对互斥量的锁定和解锁 329 13.2.4 保护不安全的库函数 330 13.2.5 对标志符和全局值的同步 331 13.2.6 使数据结构成为线程安全的 335 13.3 最多一次和至少一次的执行 336 13.4 条件变量 340 13.4.1 创建和销毁条件变量 341 13.4.2 等待并通知条件变量 342 13.5 信号处理与线程 345 13.5.1 将信号定向到一个特定的线程中去 346 13.5.2 为线程屏蔽信号 346 13.5.3 为信号处理指定专用线程 347 13.6 读者和写者 349 13.7 strerror_r的实现 353 13.8 死锁和其他比较麻烦的问题 354 13.9 练习:多个路障 355 13.10 扩展阅读 356 第14章 临界区和信号量 357 14.1 处理临界区 357 14.2 信号量 359 14.3 POSIX:SEM 无名信号量 361 14.4 POSIX:SEM信号量操作 363 14.5 POSIX:SEM命名信号量 368 14.5.1 创建并打开命名信号量 368 14.5.2 关闭并删除命名信号量 370 14.6 练习:许可证管理器 372 14.6.1 许可证对象 372 14.6.2 runsim主程序 373 14.6.3 对许可证管理器的扩展 373 14.7 扩展阅读 373 第15章 POSIX IPC 374 15.1 POSIX:XSI进程间通信 374 15.1.1 标识并访问IPC对象 374 15.1.2 从命令解释程序中访问POSIX:XSI IPC资源 375 15.2 POSIX:XSI信号量集 376 15.2.1 信号量集的创建 376 15.2.2 信号量集控制 378 15.2.3 POSIX信号量集操作 380 15.3 POSIX:XSI共享内存 384 15.3.1 访问一个共享的内存段 385 15.3.2 共享内存段的连接和分离 385 15.3.3 控制共享内存 386 15.3.4 共享内存实例 387 15.4 POSIX:XSI消息队列 392 15.5 练习:POSIX无名信号量 398 15.6 练习:POSIX命名信号量 398 15.7 练习:用共享内存实现管道 399 15.8 练习:用消息队列实现管道 401 15.9 扩展阅读 402 第16章 项目:生产者消费者同步 403 16.1 生产者-消费者问题 403 16.2 受互斥锁保护的有限缓冲区 404 16.3 使用信号量的缓冲区实现 406 16.4 一个简单的生产者-消费者问题 411 16.5 使用条件变量的有限缓冲区实现 414 16.6 带有完成条件的缓冲区 414 16.7 并行文件拷贝 421 16.7.1 执行并行文件拷贝的生产者 421 16.7.2 执行并行文件拷贝的消费者 422 16.7.3 执行并行文件拷贝的main程序 422 16.7.4 对并行文件拷贝的增强 422 16.8 线程化打印服务器 423 16.8.1 请求缓冲区 424 16.8.2 生产者线程 425 16.8.3 消费者线程 425 16.8.4 打印服务器 425 16.8.5 其他的增强功能 425 16.9 扩展阅读 426 第17章 项目:非完全并行虚拟机 427 17.1 PVM的历史. 术语和结构 427 17.2 非完全并行虚拟机 429 17.3 NTPVM项目概述 430 17.3.1 NEWTASK分组 432 17.3.2 DATA分组 432 17.3.3 DONE分组 433 17.4 调度程序的I/O和测试 433 17.4.1 用多个窗口进行测试 437 17.4.2 用远程日志进行测试 439 17.5 没有输入的单任务 440 17.6 串行的任务 440 17.6.1 输入线程 441 17.6.2 输出线程 442 17.7 并发的任务 442 17.8 分组通信. 广播和路障 443 17.9 终止和信号 444 17.10 有序的消息传递 444 17.11 扩展阅读 444 第四部分 通 信 第18章 面向连接的通信 445 18.1 客户机-服务器模型 445 18.2 通信信道 446 18.3 面向连接的服务器策略 448 18.4 通用因特网通信接口 450 18.4.1 错误处理 452 18.4.2 读和写 452 18.5 不同服务器策略的UICI实现 452 18.6 UICI客户机 455 18.7 UICI的套接字实现 459 18.7.1 socket函数 460 18.7.2 bind函数 460 18.7.3 listen函数 461 18.7.4 u_open的实现 462 18.7.5 accept函数 463 18.7.6 u_accept的实现 464 18.7.7 connect函数 465 18.7.8 u_connect的实现 466 18.8 主机名和IP地址 468 18.9 线程安全的UICI 475 18.10 练习:ping服务器 476 18.11 练习:音频的传输 478 18.12 扩展阅读 479 第19章 项目:WWW重定向 480 19.1 万维网 480 19.2 统一资源定位符 481 19.3 HTTP入门 482 19.3.1 客户请求 483 19.3.2 服务器响应 483 19.3.3 HTTP消息交换 484 19.4 Web通信模式 485 19.4.1 隧道 486 19.4.2 代理 487 19.4.3 高速缓存和透明性 488 19.4.4 网关 489 19.5 单连接的通过型监视器 490 19.6 隧道服务器的实现 492 19.7 用于测试的服务器驱动程序 493 19.8 HTTP首部的解析 494 19.9 简单的代理服务器 495 19.10 代理监视器 496 19.11 代理高速缓存 499 19.12 门户网关 499 19.13 用于负载平衡的网关 500 19.14 事后的调查分析 500 19.14.1 线程和时序错误 501 19.14.2 未捕捉到的错误和错误的退出 501 19.14.3 书写风格和表示方法 502 19.14.4 拙劣的测试及结果的表示 502 19.14.5 编程错误和不好的风格 503 19.15 扩展阅读 504 第20章 无连接通信和多播 505 20.1 无连接通信入门 505 20.2 无连接通信的简化接口 506 20.2.1 主机名和u_buf_t 结构 507 20.2.2 UICI UDP 的各种返回错误值 508 &nb | |