UNIX系統編程： 通信、並發與執行緒

《UNIX系統編程： 通信、並發與執行緒》是2018年電子工業出版社出版的圖書，作者是【美】Kay Robbins，Steve Robbins。

基本介紹

• 中文名：UNIX系統編程： 通信、並發與執行緒
• 作者：【美】Kay Robbins、Steve Robbins
• 出版時間：2018年5月
• 出版社：電子工業出版社
• 頁數：896 頁
• ISBN：9787121340352
• 定價：198 元
• 開本：16 開 
• 裝幀：平裝

內容簡介

《UNIX系統編程: 通信、並發與執行緒》是一本基於最新UNIX標準的完備的參考書，對UNIX編程的要點進行了清晰易懂的介紹，從一些用於說明如何使用系統調用的短小代碼段開始，逐漸過渡到能幫助讀者擴展自己技能水平的實際項目中。《UNIX系統編程: 通信、並發與執行緒》中對通信、並發和執行緒問題進行了深入探討，對複雜的概念（如信號和並發）進行了全面且清晰的解釋，還覆蓋了與檔案、信號、信號量、POSIX執行緒和客戶機-伺服器通信相關的內容。《UNIX系統編程: 通信、並發與執行緒》中不僅提供了大量實例和練習，還專門設計了有針對性的項目並給出了參考答案。本書分為4部分，每部分都包含主題章節和項目章節。《UNIX系統編程: 通信、並發與執行緒》在"第一部分：基礎知識”中介紹了UNIX作業系統的基礎知識，包括檔案、進程和特殊檔案等；"第二部分：異步事件”主要介紹了信號和定時...(展開全部) 《UNIX系統編程: 通信、並發與執行緒》是一本基於最新UNIX標準的完備的參考書，對UNIX編程的要點進行了清晰易懂的介紹，從一些用於說明如何使用系統調用的短小代碼段開始，逐漸過渡到能幫助讀者擴展自己技能水平的實際項目中。《UNIX系統編程: 通信、並發與執行緒》中對通信、並發和執行緒問題進行了深入探討，對複雜的概念（如信號和並發）進行了全面且清晰的解釋，還覆蓋了與檔案、信號、信號量、POSIX執行緒和客戶機-伺服器通信相關的內容。《UNIX系統編程: 通信、並發與執行緒》中不僅提供了大量實例和練習，還專門設計了有針對性的項目並給出了參考答案。本書分為4部分，每部分都包含主題章節和項目章節。《UNIX系統編程: 通信、並發與執行緒》在"第一部分：基礎知識”中介紹了UNIX作業系統的基礎知識，包括檔案、進程和特殊檔案等；"第二部分：異步事件”主要介紹了信號和定時器；"第三部分：並發”主要介紹了信號量和進程同步的相關內容；"第四部分：通信”則主要介紹通信的相關話題。其中，“第一部分：基礎知識”是本書其餘部分的基礎，讀者在閱讀完第一部分後，就可以以任意順序閱讀本書其他部分的相關內容。 Kay Robbins 和 Steve Robbins，是美國麻省理工學院博士，現任德州大學聖安東尼奧分校計算機科學系講師。《UNIX系統編程: 通信、並發與執行緒》（UNIX Systems Programming: Communication, Concurrency and Threads）是他們的代表作。 譯者師蓉，譯有《完美Java（第6版）》、《信息架構：大型網站Web設計（第4版）》《像富人一樣思考》《故事場景摩天樓》《網際網路領導思維》《斷點:網際網路進化啟示錄》《Unity 3.x遊戲開發實例》《iPhone套用用戶體驗設計實戰與案例》《社交網站界面設計》等書。

目錄

第一部分 基礎知識

第1章　技術對程式的影響 3

1.1?術語的變化 3

1.2?時間和速度 5

1.3?多道程式設計和分時 6

1.4?套用層的並發 8

1.4.1?中斷 8

1.4.2?信號 9

1.4.3?輸入和輸出 10

1.4.4?進程、執行緒和資源共享 10

1.4.5?具有共享記憶體的多個處理器 11

1.4.6?網路作為計算機 11

1.5?安全和容錯 12

1.6?非法入侵造成的緩衝區溢出 13

1.6.1?緩衝區溢出的後果 14

1.6.2?緩衝區溢出和安全 16

1.7?UNIX標準 17

1.8?延伸閱讀 19

第2章　程式、執行緒和進程 21

2.1?程式是如何成為進程的 21

2.2?執行緒和執行執行緒 22

2.3?程式映象的布局 23

2.4?庫函式調用 26

2.5?函式返回值和錯誤 29

2.6?參數數組 31

2.6.1?用makeargv函式創建一個數組 32

2.6.2?makeargv函式的實現 34

2.7?執行緒安全函式 38

2.8?靜態變數的使用 40

2.9?靜態對象的結構 42

2.10?進程環境 48

2.11?進程終止 51

2.12?練習：一個env實用程式 54

2.13?練習：訊息日誌 55

2.14?延伸閱讀 57

第3章　UNIX中的進程 58

3.1?進程標識符 58

3.2?進程狀態 60

3.3?UNIX 進程創建和fork函式 63

3.4?wait函式 70

狀態值 76

3.5?exec函式 77

3.6?後台進程和守護進程 83

3.7?臨界區 86

3.8?練習：進程鏈 87

3.9?練習：進程扇 88

3.10?延伸閱讀 89

第4章　UNIX I/O 90

4.1?設備術語 90

4.2?讀/寫 91

4.3?打開和關閉檔案 102

4.4?select函式 107

4.5?poll函式 116

4.6?檔案表示 119

4.6.1?檔案描述符 119

4.6.2?檔案指針和緩衝 122

4.6.3?檔案描述符的繼承 124

4.7?過濾器和重定向 128

4.8?檔案控制 132

4.9?練習：原子日誌 135

原子日誌庫 139

4.10?練習：cat實用程式 141

4.11?延伸閱讀 143

第5章　檔案和目錄 144

5.1?UNIX檔案系統導航 144

5.1.1?當前工作目錄 145

5.1.2?搜尋路徑 150

5.2?目錄訪問 151

5.2.1?訪問檔案狀態信息 153

5.2.2?確定檔案的類型 156

5.3?UNIX檔案系統實現 157

5.3.1?UNIX檔案實現 158

5.3.2?目錄實現 161

5.4?硬連結和符號連結 161

5.4.1?創建或刪除一個連結 162

5.4.2?創建和刪除符號連結 167

5.5?練習：which命令 172

5.6?練習：郵件通知程式 173

5.7?練習：新聞通知程式 176

5.8?練習：遍歷目錄 177

5.9?延伸閱讀 179

第6章　UNIX特殊檔案 180

6.1?管道 180

6.2?流水線 184

6.3?FIFO 189

6.4?管道與客戶機-伺服器模型 193

6.5?終端控制 200

規範和非規範的輸入處理 208

6.6?音頻設備 212

6.7?練習：音頻 218

6.8?練習：屏障 220

6.9?練習：stty命令 221

6.10?練習：重提客戶機-伺服器 222

6.11?延伸閱讀 222

第7章　項目：令牌環 224

7.1?環形拓撲 224

7.2?環的形成 226

7.3?環的探討 232

7.4?簡單通信 234

7.5?用令牌環實現互斥 235

7.6?用投票實現互斥 237

7.7?匿名環中的領導者選舉 238

7.8?用於通信的令牌環 240

7.9?流水線預處理機 242

7.10?並行環算法 244

7.10.1?圖像過濾 244

7.10.2?矩陣乘法 247

7.11?彈性環 248

7.12?延伸閱讀 249

第二部分?異步事件

第8章　信號 253

8.1?信號的基本概念 253

8.2?信號的產生 254

8.3?對信號掩碼和信號集進行操作 259

8.4?捕獲和忽略信號—sigaction 266

8.5?等待信號—pause、sigsuspend和sigwait 272

8.5.1?pause函式 272

8.5.2?sigsuspend函式 274

8.5.3?sigwait函式 282

8.6?處理信號：錯誤和異步信號安全 283

8.7?用siglongjmp和sigsetjmp進行程式控制 286

8.8?使用異步I/O編程 288

8.9?練習：轉儲統計 300

8.10?練習：同時處理慢速設備 301

8.11?延伸閱讀 301

第9章　時間和定時器 303

9.1?POSIX時間 303

9.1.1?用從Epoch開始的秒數表示時間 304

9.1.2?顯示日期和時間 305

9.1.3?使用struct timeval表示時間 308

9.1.4?使用實時時鐘 311

9.1.5?耗時和處理器時間的對比 313

9.2?睡眠函式 316

9.3?POSIX:XSI間隔定時器 319

9.4?實時信號 323

9.5?POSIX:TMR間隔定時器 328

9.6?定時器漂移、溢出和絕對時間 333

9.7?延伸閱讀 344

第10章　項目：虛擬定時器 345

10.1?項目概述 345

10.2?簡單的定時器 348

10.3?對5個定時器中的一個進行設定 351

10.3.1?virtualtimers對象 351

10.3.2?hardwaretimer對象 353

10.3.3?主程式實現 354

10.3.4?用show譜寫定時器代碼 355

10.4?使用多個定時器 361

10.4.1?設定多個定時器 364

10.4.2?用多個定時器進行測試 365

10.5?多定時器的健壯實現 369

10.6?POSIX:TMR定時器的實現 371

10.7?一個小型的cron工具mycron 372

10.8?延伸閱讀 372

第11章　項目：破解shell 373

11.1?構建一個簡單的shell 373

11.2?重定向 378

11.3?流水線 382

11.4?前台的信號處理 385

11.5?進程組、會話和控制終端 391

11.5.1?進程組 391

11.5.2?會話 393

11.6?ush中的後台進程 396

11.7?作業控制 403

11.8?ush的作業控制 407

11.8.1?一個作業列表對象 407

11.8.2?ush中的作業列表 409

11.8.3?ush中的作業控制 409

11.8.4?等待流水線時的進程行為 410

11.9?延伸閱讀 411

第三部分?並?發

第12章　POSIX執行緒 415

12.1?監視檔案描述符的方法 415

12.2?使用執行緒監視多個檔案描述符 417

12.3?執行緒管理 420

12.3.1?用ID引用執行緒 421

12.3.2?創建一個執行緒 422

12.3.3?分離和連線 423

12.3.4?退出和取消 426

12.3.5?向執行緒傳遞參數並返回值 429

12.4?執行緒安全 438

12.5?用戶級執行緒 VS 核心級執行緒 439

12.6?執行緒屬性 442

12.6.1?執行緒狀態 443

12.6.2?執行緒棧 444

12.6.3?執行緒調度 446

12.7?練習：並行檔案複製 450

12.8?延伸閱讀 451

第13章?執行緒同步 452

13.1?POSIX同步函式 452

13.2?互斥鎖 453

13.2.1?創建並初始化一個互斥量 454

13.2.2?銷毀一個互斥量 455

13.2.3?鎖定和解鎖互斥量 456

13.2.4?保護不安全的庫函式 458

13.2.5?同步標誌和全局值 459

13.2.6?讓數據結構成為執行緒安全的 465

13.3?最多一次和至少一次的執行 467

13.4?條件變數 471

13.4.1?條件變數的創建和銷毀 473

13.4.2?等待並通知條件變數 475

13.5?信號處理和執行緒 478

13.5.1?將信號定向到一個特定的執行緒中 479

13.5.2?為執行緒禁止信號 480

13.5.3?信號處理的專用執行緒 480

13.6?讀者和寫者 484

13.7?strerror_r實現 489

13.8?死鎖和其他討厭的問題 491

13.9?練習：多個屏障 492

13.10?延伸閱讀 492

第14章?臨界區和信號量 493

14.1?臨界區的處理 493

14.2?信號量 496

14.3?POSIX:SEM匿名信號量 499

14.4?POSIX:SEM信號量操作 501

14.5?POSIX:SEM命名信號量 508

14.5.1?創建並打開命名信號量 509

14.5.2?關閉信號量並刪除其連結 512

14.6?練習：許可管理器 514

14.6.1?license對象 515

14.6.2?runsim主程式 515

14.6.3?對許可管理器的擴展 516

14.7?延伸閱讀 516

第15章?POSIX IPC 517

15.1?POSIX:XSI進程間通信 517

15.1.1?標識並訪問IPC對象 518

15.1.2?在shell中訪問POSIX:XSI IPC資源 519

15.2?POSIX:XSI信號量集 520

15.2.1?信號量的創建 521

15.2.2?信號量的控制 523

15.2.3?POSIX信號量集操作 525

15.3?POSIX:XSI共享記憶體 532

15.3.1?訪問共享記憶體段 532

15.3.2?共享記憶體段的連線和分離 533

15.3.3?控制共享記憶體 534

15.3.4?共享記憶體示例 535

15.4?POSIX:XSI訊息佇列 541

訪問訊息佇列 542

15.5?練習：POSIX匿名信號量 549

15.6?練習：POSIX命名信號量 550

15.7?練習：用共享記憶體實現管道 551

15.8?練習：用訊息佇列實現管道 554

15.9?延伸閱讀 554

第16章?項目：生產者-消費者同步 555

16.1?生產者-消費者問題 555

16.2?受互斥鎖保護的有界緩衝區 557

16.3?使用信號量的緩衝區實現 560

16.4?一個簡單的生產者-消費者問題簡介 566

16.5?使用條件變數的有界緩衝區 570

16.6?帶有完成條件的緩衝區 571

16.7?並行檔案複製 580

16.7.1?並行檔案複製的生產者 580

16.7.2?並行檔案複製的消費者 581

16.7.3?並行檔案複製的main程式 582

16.7.4?並行檔案複製的增強 582

16.8?執行緒化列印伺服器 583

16.8.1?請求緩衝區 584

16.8.2?生產者執行緒 585

16.8.3?消費者執行緒 586

16.8.4?列印伺服器 586

16.8.5?其他增強功能 586

16.9?延伸閱讀 587

第17章?項目：非完全並行虛擬機 588

17.1?PVM的歷史、術語和結構 588

17.2?非完全並行虛擬機 591

17.3?NTPVM項目概述 593

17.3.1?NEWTASK分組 596

17.3.2?DATA分組 596

17.3.3?DONE分組 597

17.4?調度程式的I/O和測試 598

17.4.1?用多個視窗測試 604

17.4.2?用遠程日誌測試 605

17.5?沒有輸入的單任務 607

17.6?順序任務 608

17.6.1?輸入執行緒 609

17.6.2?輸出執行緒 610

17.7?並發任務 611

17.8?分組通信、廣播和屏障 611

17.9?終止和信號 612

17.10?有序的訊息傳遞 613

17.11?延伸閱讀 613

第四部分?通?信

第18章?面向連線的通信 617

18.1?客戶機-伺服器模型 617

18.2?通信信道 618

18.3?面向連線的伺服器策略 622

18.4?通用網際網路通信接口（UICI） 625

18.4.1?處理錯誤 627

18.4.2?讀和寫 627

18.5?不同伺服器策略的UICI實現 628

18.6?UICI客戶機 631

18.7?UICI的套接字實現 637

18.7.1?socket函式 638

18.7.2?bind函式 639

18.7.3?listen函式 641

18.7.4?u_open函式的實現 642

18.7.5?accept函式 643

18.7.6?u_accept函式的實現 645

18.7.7?connect函式 646

18.7.8?u_connect函式的實現 647

18.8?主機名和IP位址 649

18.9?執行緒安全的UICI 658

18.10?練習：ping伺服器 661

18.11?練習：音頻的傳輸 662

18.12?延伸閱讀 664

第19章?項目：WWW重定向 665

19.1?全球資訊網 665

19.2?統一資源定位符（URL） 666

19.3?HTTP入門 668

19.3.1?客戶端請求 669

19.3.2?伺服器回響 669

19.3.3?HTTP訊息交換 670

19.4?Web通信模式 673

19.4.1?隧道 673

19.4.2?代理 674

19.4.3?高速快取和透明性 676

19.4.4?網關 678

19.5?單連線的通過型監控 679

19.6?隧道伺服器的實現 682

19.7?用於測試的伺服器驅動程式 682

19.8?HTTP頭解析 684

19.9?簡單的代理伺服器 686

19.10?代理監視器 688

19.11?代理高速快取 691

19.12?入口網站的網關 692

19.13?用於負載平衡的網關 692

19.14?事後的調查分析 693

19.14.1?執行緒和計時錯誤 693

19.14.2?未捕獲的錯誤和錯誤的退出 694

19.14.3?書寫風格和表示 695

19.14.4?糟糕的測試和結果表示 696

19.14.5?編程錯誤和不好的風格 697

19.15?延伸閱讀 698

第20章?無連線通信和多播 699

20.1?無連線通信簡介 699

20.2?無連線通信的簡化接口 701

20.2.1?主機名和u_buf_t結構 703

20.2.2?UICI UDP的返回錯誤 703

20.2.3?UDP緩衝區大小和UICI UDP 703

20.3?簡單-請求協定 704

20.4?請求-應答協定 710

20.5?有逾時和重試的請求-應答 716

20.6?請求-應答-確認協定 722

20.7?UICI UDP的實現 723

20.7.1?u_openudp函式的實現 723

20.7.2?sendto函式 725

20.7.3?u_sendto和 u_sendtohost函式的實現 726

20.7.4?recvfrom函式 727

20.7.5?u_recvfrom和u_recvfromtimed函式的實現 728

20.7.6?主機名和u_buf_t 730

20.8?UDP和TCP的比較 732

20.9?多播 733

20.9.1?多播定址 733

20.9.2?u_join函式的實現 735

20.9.3?u_leave函式的實現 736

20.10?練習：UDP連線埠伺服器 737

20.11?練習：無狀態檔案伺服器 738

　遠程檔案服務 739

20.12?延伸閱讀 740

第21章?項目：網際網路廣播 741

21.1?項目概述 741

21.2?音頻設備模擬 744

21.3?具有一個節目和一個接收者的UDP實現 744

21.3.1?簡單實現 744

21.3.2?接收者的終止 747

21.3.3?接收者緩衝來處理網路延遲 748

21.3.4?接收者緩衝來處理亂序傳遞 751

21.4?具有多個節目和接收者的UDP實現 754

21.4.1?多個節目和單個接收者 754

21.4.2?多個節目和多個接收者 755

21.5?音頻廣播的UDP實現 756

21.6?無線電廣播的多播實現 758

21.7?TCP實現的差異 758

21.7.1?單個節目和單個接收者的TCP實現 759

21.7.2?多個節目和單個接收者的TCP實現 760

21.7.3?無線電廣播的TCP實現 761

21.8?通過瀏覽器接收流式音頻 764

21.8.1?使用瀏覽器助手應用程式 764

21.8.2?在你的Web伺服器中設定一種新的mime類型 765

21.8.3?設定你的瀏覽器來處理新的mime類型 766

21.8.4?創建Web頁面 766

21.8.5?使用預定義的mime類型 767

21.9?延伸閱讀 767

第22章?項目：伺服器性能 769

22.1?伺服器性能成本 769

22.2?伺服器架構 770

22.3?項目概述 774

22.4?單客戶端驅動程式 775

22.4.1?處理一個連線 775

22.4.2?對回響進行編程 776

22.4.3?收集統計信息 777

22.4.4?測試客戶端 777

22.5?多客戶端驅動程式 778

另一種多客戶端設計 781

22.6?實現每個請求一個執行緒和每個請求一個進程 781

22.7?執行緒工作者池策略 782

22.8?使用有界緩衝區的多執行緒工作者池 782

22.9?進程工作者池 783

22.10?磁碟I/O的影響 783

22.11?性能研究 787

22.11.1?基線測量 787

22.11.2?波動性的根源 788

22.11.3?測量錯誤 789

22.11.4?同步 792

22.11.5?普通的錯誤 793

22.11.6?要測量什麼 794

22.11.7?數據分析和表示 796

22.12?報告撰寫 797

22.12.1?引言 797

22.12.2?設計、實現和測試 798

22.12.3?實驗 798

22.12.4?結果和分析 799

22.12.5?結論 799

22.12.6?參考文獻 799

22.13?延伸閱讀 800

附錄A?UNIX基礎 801

附錄B?重啟庫 819

附錄C?UICI實現 829

附錄D?日誌函式 846

附錄E?POSIX擴展 864

參考文獻 867