UNIX系统编程 通信、并发与线程PDF电子书下载

第一部分 基础知识 3

第1章 技术对程序的影响 3

1.1 术语的变化 3

1.2 时间和速度 5

1.3 多道程序设计和分时 6

1.4 应用层的并发 8

1.4.1 中断 8

1.4.2 信号 9

1.4.3 输入和输出 10

1.4.4 进程、线程和资源共享 10

1.4.5 具有共享内存的多个处理器 11

1.4.6 网络作为计算机 11

1.5 安全和容错 12

1.6 非法入侵造成的缓冲区溢出 13

1.6.1 缓冲区溢出的后果 14

1.6.2 缓冲区溢出和安全 16

1.7 UNIX标准 17

1.8 延伸阅读 19

第2章 程序、线程和进程 21

2.1 程序是如何成为进程的 21

2.2 线程和执行线程 22

2.3 程序映象的布局 23

2.4 库函数调用 26

2.5 函数返回值和错误 29

2.6 参数数组 31

2.6.1 用makeargv函数创建一个数组 32

2.6.2 makeargv函数的实现 34

2.7 线程安全函数 38

2.8 静态变量的使用 40

2.9 静态对象的结构 42

2.10 进程环境 48

2.11 进程终止 51

2.12 练习：一个env实用程序 54

2.13 练习：消息日志 55

2.14 延伸阅读 57

第3章 UNIX中的进程 58

3.1 进程标识符 58

3.2 进程状态 60

3.3 UNIX进程创建和fork函数 63

3.4 wait函数 70

状态值 76

3.5 exec函数 77

3.6 后台进程和守护进程 83

3.7 临界区 86

3.8 练习：进程链 87

3.9 练习：进程扇 88

3.10 延伸阅读 89

第4章 UNIX I/O 90

4.1 设备术语 90

4.2 读/写 91

4.3 打开和关闭文件 102

4.4 select函数 107

4.5 poll函数 116

4.6 文件表示 119

4.6.1 文件描述符 119

4.6.2 文件指针和缓冲 122

4.6.3 文件描述符的继承 124

4.7 过滤器和重定向 128

4.8 文件控制 132

4.9 练习：原子日志 135

原子日志库 139

4.10 练习：cat实用程序 141

4.11 延伸阅读 143

第5章 文件和目录 144

5.1 UNIX文件系统导航 144

5.1.1 当前工作目录 145

5.1.2 搜索路径 150

5.2 目录访问 151

5.2.1 访问文件状态信息 153

5.2.2 确定文件的类型 156

5.3 UNIX文件系统实现 157

5.3.1 UNIX文件实现 158

5.3.2 目录实现 161

5.4 硬链接和符号链接 161

5.4.1 创建或删除一个链接 162

5.4.2 创建和删除符号链接 167

5.5 练习：which命令 172

5.6 练习：邮件通知程序 173

5.7 练习：新闻通知程序 176

5.8 练习：遍历目录 177

5.9 延伸阅读 179

第6章 UNIX特殊文件 180

6.1 管道 180

6.2 流水线 184

6.3 FIFO 189

6.4 管道与客户机-服务器模型 193

6.5 终端控制 200

规范和非规范的输入处理 208

6.6 音频设备 212

6.7 练习：音频 218

6.8 练习：屏障 220

6.9 练习：stty命令 221

6.10 练习：重提客户机-服务器 222

6.11 延伸阅读 222

第7章 项目：令牌环 224

7.1 环形拓扑 224

7.2 环的形成 226

7.3 环的探讨 232

7.4 简单通信 234

7.5 用令牌环实现互斥 235

7.6 用投票实现互斥 237

7.7 匿名环中的领导者选举 238

7.8 用于通信的令牌环 240

7.9 流水线预处理机 242

7.10 并行环算法 244

7.10.1 图像过滤 244

7.10.2 矩阵乘法 247

7.11 弹性环 248

7.12 延伸阅读 249

第二部分 异步事件 253

第8章 信号 253

8.1 信号的基本概念 253

8.2 信号的产生 254

8.3 对信号掩码和信号集进行操作 259

8.4 捕获和忽略信号—sigaction 266

8.5 等待信号—pause、sigsuspend和sigwait 272

8.5.1 pause函数 272

8.5.2 sigsuspend函数 274

8.5.3 sigwait函数 282

8.6 处理信号：错误和异步信号安全 283

8.7 用siglongjmp和sigsetjmp进行程序控制 286

8.8 使用异步I/O编程 288

8.9 练习：转储统计 300

8.10 练习：同时处理慢速设备 301

8.11 延伸阅读 301

第9章 时间和定时器 303

9.1 POSIX时间 303

9.1.1 用从Epoch开始的秒数表示时间 304

9.1.2 显示日期和时间 305

9.1.3 使用struct timeval表示时间 308

9.1.4 使用实时时钟 311

9.1.5 耗时和处理器时间的对比 313

9.2 睡眠函数 316

9.3 POSIX：XSI间隔定时器 319

9.4 实时信号 323

9.5 POSIX：TMR间隔定时器 328

9.6 定时器漂移、溢出和绝对时间 333

9.7 延伸阅读 344

第10章 项目：虚拟定时器 345

10.1 项目概述 345

10.2 简单的定时器 348

10.3 对5个定时器中的一个进行设置 351

10.3.1 virtualtimers对象 351

10.3.2 hardwaretimer对象 353

10.3.3 主程序实现 354

10.3.4 用show谱写定时器代码 355

10.4 使用多个定时器 361

10.4.1 设置多个定时器 364

10.4.2 用多个定时器进行测试 365

10.5 多定时器的健壮实现 369

10.6 POSIX：TMR定时器的实现 371

10.7 一个小型的cron工具mycron 372

10.8 延伸阅读 372

第11章 项目：破解shell 373

11.1 构建一个简单的shell 373

11.2 重定向 378

11.3 流水线 382

11.4 前台的信号处理 385

11.5 进程组、会话和控制终端 391

11.5.1 进程组 391

11.5.2 会话 393

11.6 ush中的后台进程 396

11.7 作业控制 403

11.8 ush的作业控制 407

11.8.1 一个作业列表对象 407

11.8.2 ush中的作业列表 409

11.8.3 ush中的作业控制 409

11.8.4 等待流水线时的进程行为 410

11.9 延伸阅读 411

第三部分 并发 415

第12章 POSIX线程 415

12.1 监视文件描述符的方法 415

12.2 使用线程监视多个文件描述符 417

12.3 线程管理 420

12.3.1 用ID引用线程 421

12.3.2 创建一个线程 422

12.3.3 分离和连接 423

12.3.4 退出和取消 426

12.3.5 向线程传递参数并返回值 429

12.4 线程安全 438

12.5 用户级线程VS内核级线程 439

12.6 线程属性 442

12.6.1 线程状态 443

12.6.2 线程栈 444

12.6.3 线程调度 446

12.7 练习：并行文件复制 450

12.8 延伸阅读 451

第13章 线程同步 452

13.1 POSIX同步函数 452

13.2 互斥锁 453

13.2.1 创建并初始化一个互斥量 454

13.2.2 销毁一个互斥量 455

13.2.3 锁定和解锁互斥量 456

13.2.4 保护不安全的库函数 458

13.2.5 同步标志和全局值 459

13.2.6 让数据结构成为线程安全的 465

13.3 最多一次和至少一次的执行 467

13.4 条件变量 471

13.4.1 条件变量的创建和销毁 473

13.4.2 等待并通知条件变量 475

13.5 信号处理和线程 478

13.5.1 将信号定向到一个特定的线程中 479

13.5.2 为线程屏蔽信号 480

13.5.3 信号处理的专用线程 480

13.6 读者和写者 484

13.7 strerror＿r实现 489

13.8 死锁和其他讨厌的问题 491

13.9 练习：多个屏障 492

13.10 延伸阅读 492

第14章 临界区和信号量 493

14.1 临界区的处理 493

14.2 信号量 496

14.3 POSIX:SEM匿名信号量 499

14.4 POSIX:SEM信号量操作 501

14.5 POSIX:SEM命名信号量 508

14.5.1 创建并打开命名信号量 509

14.5.2 关闭信号量并删除其链接 512

14.6 练习：许可管理器 514

14.6.1 license对象 515

14.6.2 runsim主程序 515

14.6.3 对许可管理器的扩展 516

14.7 延伸阅读 516

第15章 POSIX IPC 517

15.1 POSIX:XSI进程间通信 517

15.1.1 标识并访问IPC对象 518

15.1.2 在shell中访问POSIX:XSI IPC资源 519

15.2 POSIX:XSI信号量集 520

15.2.1 信号量的创建 521

15.2.2 信号量的控制 523

15.2.3 POSIX信号量集操作 525

15.3 POSIX:XSI共享内存 532

15.3.1 访问共享内存段 532

15.3.2 共享内存段的连接和分离 533

15.3.3 控制共享内存 534

15.3.4 共享内存示例 535

15.4 POSIX：XSI消息队列 541

访问消息队列 542

15.5 练习：POSIX匿名信号量 549

15.6 练习：POSIX命名信号量 550

15.7 练习：用共享内存实现管道 551

15.8 练习：用消息队列实现管道 554

15.9 延伸阅读 554

第16章 项目：生产者-消费者同步 555

16.1 生产者-消费者问题 555

16.2 受互斥锁保护的有界缓冲区 557

16.3 使用信号量的缓冲区实现 560

16.4 一个简单的生产者-消费者问题简介 566

16.5 使用条件变量的有界缓冲区 570

16.6 带有完成条件的缓冲区 571

16.7 并行文件复制 580

16.7.1 并行文件复制的生产者 580

16.7.2 并行文件复制的消费者 581

16.7.3 并行文件复制的main程序 582

16.7.4 并行文件复制的增强 582

16.8 线程化打印服务器 583

16.8.1 请求缓冲区 584

16.8.2 生产者线程 585

16.8.3 消费者线程 586

16.8.4 打印服务器 586

16.8.5 其他增强功能 586

16.9 延伸阅读 587

第17章 项目：非完全并行虚拟机 588

17.1 PVM的历史、术语和结构 588

17.2 非完全并行虚拟机 591

17.3 NTPVM项目概述 593

17.3.1 NEWTASK分组 596

17.3.2 DATA分组 596

17.3.3 DONE分组 597

17.4 调度程序的I/O和测试 598

17.4.1 用多个窗口测试 604

17.4.2 用远程日志测试 605

17.5 没有输入的单任务 607

17.6 顺序任务 608

17.6.1 输入线程 609

17.6.2 输出线程 610

17.7 并发任务 611

17.8 分组通信、广播和屏障 611

17.9 终止和信号 612

17.10 有序的消息传递 613

17.11 延伸阅读 613

第四部分 通信 617

第18章 面向连接的通信 617

18.1 客户机-服务器模型 617

18.2 通信信道 618

18.3 面向连接的服务器策略 622

18.4 通用因特网通信接口（UICI） 625

18.4.1 处理错误 627

18.4.2 读和写 627

18.5 不同服务器策略的UICI实现 628

18.6 UICI客户机 631

18.7 UICI的套接字实现 637

18.7.1 socket函数 638

18.7.2 bind函数 639

18.7.3 listen函数 641

18.7.4 u＿open函数的实现 642

18.7.5 accept函数 643

18.7.6 u＿accept函数的实现 645

18.7.7 connect函数 646

18.7.8 u＿connect函数的实现 647

18.8 主机名和IP地址 649

18.9 线程安全的UICI 658

18.10 练习：ping服务器 661

18.11 练习：音频的传输 662

18.12 延伸阅读 664

第19章 项目：WWW重定向 665

19.1 万维网 665

19.2 统一资源定位符（URL） 666

19.3 HTTP入门 668

19.3.1 客户端请求 669

19.3.2 服务器响应 669

19.3.3 HTTP消息交换 670

19.4 Web通信模式 673

19.4.1 隧道 673

19.4.2 代理 674

19.4.3 高速缓存和透明性 676

19.4.4 网关 678

19.5 单连接的通过型监控 679

19.6 隧道服务器的实现 682

19.7 用于测试的服务器驱动程序 682

19.8 HTTP头解析 684

19.9 简单的代理服务器 686

19.10 代理监视器 688

19.11 代理高速缓存 691

19.12 门户网站的网关 692

19.13 用于负载平衡的网关 692

19.14 事后的调查分析 693

19.14.1 线程和计时错误 693

19.14.2 未捕获的错误和错误的退出 694

19.14.3 书写风格和表示 695

19.14.4 糟糕的测试和结果表示 696

19.14.5 编程错误和不好的风格 697

19.15 延伸阅读 698

第20章 无连接通信和多播 699

20.1 无连接通信简介 699

20.2 无连接通信的简化接口 701

20.2.1 主机名和u＿buf＿t结构 703

20.2.2 UICI UDP的返回错误 703

20.2.3 UDP缓冲区大小和UICI UDP 703

20.3 简单-请求协议 704

20.4 请求-应答协议 710

20.5 有超时和重试的请求-应答 716

20.6 请求-应答-确认协议 722

20.7 UICI UDP的实现 723

20.7.1 u＿openudp函数的实现 723

20.7.2 sendto函数 725

20.7.3 u＿sendto和u＿sendtohost函数的实现 726

20.7.4 recvfrom函数 727

20.7.5 u＿recvfrom和u＿recvfromtimed函数的实现 728

20.7.6 主机名和u＿buf＿t 730

20.8 UDP和TCP的比较 732

20.9 多播 733

20.9.1 多播寻址 733

20.9.2 u＿join函数的实现 735

20.9.3 u＿leave函数的实现 736

20.10 练习：UDP端口服务器 737

20.11 练习：无状态文件服务器 738

远程文件服务 739

20.12 延伸阅读 740

第21章 项目：互联网广播 741

21.1 项目概述 741

21.2 音频设备模拟 744

21.3 具有一个节目和一个接收者的UDP实现 744

21.3.1 简单实现 744

21.3.2 接收者的终止 747

21.3.3 接收者缓冲来处理网络延迟 748

21.3.4 接收者缓冲来处理乱序传递 751

21.4 具有多个节目和接收者的UDP实现 754

21.4.1 多个节目和单个接收者 754

21.4.2 多个节目和多个接收者 755

21.5 音频广播的UDP实现 756

21.6 无线电广播的多播实现 758

21.7 TCP实现的差异 758

21.7.1 单个节目和单个接收者的TCP实现 759

21.7.2 多个节目和单个接收者的TCP实现 760

21.7.3 无线电广播的TCP实现 761

21.8 通过浏览器接收流式音频 764

21.8.1 使用浏览器助手应用程序 764

21.8.2 在你的Web服务器中设置一种新的mime类型 765

21.8.3 设置你的浏览器来处理新的mime类型 766

21.8.4 创建Web页面 766

21.8.5 使用预定义的mime类型 767

21.9 延伸阅读 767

第22章 项目：服务器性能 769

22.1 服务器性能成本 769

22.2 服务器架构 770

22.3 项目概述 774

22.4 单客户端驱动程序 775

22.4.1 处理一个连接 775

22.4.2 对响应进行编程 776

22.4.3 收集统计信息 777

22.4.4 测试客户端 777

22.5 多客户端驱动程序 778

另一种多客户端设计 781

22.6 实现每个请求一个线程和每个请求一个进程 781

22.7 线程工作者池策略 782

22.8 使用有界缓冲区的多线程工作者池 782

22.9 进程工作者池 783

22.10 磁盘I/O的影响 783

22.11 性能研究 787

22.11.1 基线测量 787

22.11.2 波动性的根源 788

22.11.3 测量错误 789

22.11.4 同步 792

22.11.5 普通的错误 793

22.11.6 要测量什么 794

22.11.7 数据分析和表示 796

22.12 报告撰写 797

22.12.1 引言 797

22.12.2 设计、实现和测试 798

22.12.3 实验 798

22.12.4 结果和分析 799

22.12.5 结论 799

22.12.6 参考文献 799

22.13 延伸阅读 800

附录A UNIX基础 801

附录B 重启库 819

附录C UICI实现 829

附录D 日志函数 846

附录E POSIX扩展 864

参考文献 867