编程UNIX系统

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《UNIX系统编程》
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

《UNIX系统编程 》图书目录：
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
20.2.3 UDP 缓冲区大小与UICI UDP 508
20.3 简单-请求协议 508
20.4 请求-应答协议 513
20.5 有超时和重试机制的请求-应答协议 517
20.6 请求-应答-确认协议 521
20.7 UICI UDP的实现 522
20.7.1 u_openudp的实现 522
20.7.2 sendto函数 523
20.7.3 u_sendto和u_sendtohost的实现 524
20.7.4 recvfrom函数 525
20.7.5 u_recvfrom和u_recvfromtimed的实现 526
20.7.6 主机名和u_buf_t 527
20.8 UDP和TCP的比较 528
20.9 多播 529
20.9.1 多播编址 530
20.9.2 u_join的实现 531
20.9.3 u_leave的实现 532
20.10 练习: UDP 端口服务器 532
20.11 练习: 无状态文件服务器 533
20.12 扩展阅读 535
第21章 项目：因特网音频广播 536
21.1 项目概述 536
21.2 音频设备模拟 538
21.3 单节目和单接收者的UDP 实现 538
21.3.1 简单实现 538
21.3.2 接收者如何终止 540
21.3.3 接收者进行缓冲以解决网络延迟问题 541
21.3.4 接收者进行缓冲以解决乱序传送的问题 542
21.4 多节目和多接收者的UDP 实现 545
21.4.1 多节目单接收者 545
21.4.2 多节目多接收者 546
21.5 音频广播的UDP 实现 546
21.6 音频广播的多播实现 547
21.7 TCP 实现的差异 548
21.7.1 单节目单接收者的TCP实现 548
21.7.2 多节目单接收者的TCP实现 549
21.7.3 音频广播的TCP 实现 549
21.8 通过浏览器接收流式音频 551
21.8.1 使用浏览器助手程序 551
21.8.2 为Web服务器设置一个新的MIME类型 553
21.8.3 设置浏览器以支持新的MIME类型 553
21.8.4 创建Web页面 553
21.8.5 使用预定义的MIME类型 553
21.9 扩展阅读 554
第22章 项目：服务器性能 555
22.1 服务器性能的代价 555
22.2 服务器体系结构 555
22.3 项目概述 559
22.4 单客户端驱动程序 559
22.4.1 处理一个连接 559
22.4.2 响应编程 560
22.4.3 收集统计信息 560
22.4.4 对客户端做测试 561
22.5 多客户端驱动程序 561
22.6 实现每个请求一个线程和每个请求一个进程 563
22.7 多线程工作者池策略 564
22.8 使用有界缓冲的多线程工作者池 564
22.9 多进程工作者池 565
22.10 磁盘I/O的影响 565
22.11 性能研究 568
22.11.1 基线测量 568
22.11.2 波动性的根源 569
22.11.3 测量的各种错误 569
22.11.4 同步 571
22.11.5 很简单的错误 572
22.11.6 该测量哪些项目 573
22.11.7 数据分析和表达 575
22.12 书写报告 575
22.12.1 引言 575
22.12.2 设计. 实现和测试 576
22.12.3 实验 576
22.12.4 结果及分析 576
22.12.5 结论 577
22.12.6 参考文献 577
22.13 扩展阅读 577
附录A UNIX 基础 578
附录B 重启库 591
附录C UICI的实现 599
附录D 日志函数 612
附录E POSIX扩展 626
参考文献 628
程序索引 636
索引 639

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