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Linux/UNIX系统编程手册(上、下册)

作者 【德】Michael Kerrisk
译者 孙剑 许从年 董健 孙余强 郭光伟 陈舸
出版社 人民邮电出版社
出版日期 2014-01-01
页数 1176
格式 Paper book / ebook (PDF)
ISBN 9787115328670
价格 158
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出版信息

ISBN:9787115328670
语言:简体中文
包装/印刷类型:1
开本:16开
出版时间:2014-01-01
页数:1176

内容简介

本书对Linux系统中经常使用的系统调用、库函数,以及其他低级接口等API进行了讲解,此外还涵盖了Unix编程标准以及可移植性问题的知识。本书内容全面丰富,不但可以作为Linux系统编程的介绍性指南供新手阅读,还可供编程老手进行全面参考。

  《Linux/UNIX系统编程手册(上、下册)》是介绍Linux与UNIX编程接口的权 威著作。Linux编程资 深专家Michael Kerrisk在书中详细描述了Linux/UNIX系统编程所涉及的系统调用和库函数,并辅之以全面而清晰的代码示例。《Linux/UNIX系统编程手册(上、下册)》涵盖了逾500个系统调用及库函数,并给出逾200个程序示例,另含88张表格和115幅示意图。

  《Linux/UNIX系统编程手册(上、下册)》总共分为64章,主要讲解了高效读写文件,对信号、时钟和定时器的运用,创建进程、执行程序,编写安全的应用程序,运用POSIX线程技术编写多线程程序,创建和使用共享库,运用管道、消息队列、共享内存和信号量技术来进行进程间通信,以及运用套接字API编写网络应用等内容。

  《Linux/UNIX系统编程手册(上、下册)》在汇聚大批 Linux专有特性(epoll、inotify、/proc)的同时,还特意强化了对UNIX标准(POSIX、SUS)的论述,彻底达到了“鱼与熊掌,二者得兼”的效果,这也堪称本书的**大亮点。

  《Linux/UNIX系统编程手册(上、下册)》布局合理,论述清晰,说理透彻,尤其是作者对示例代码的构思巧妙,独具匠心,仔细研读定会受益良多。本书适合从事Linux/UNIX系统开发、运维工作的技术人员阅读,同时也可作为高校计算机专业学生的参考研习资料。

图书目录

目 录

上册

第 1章 历史和标准 1

1.1 UNIX和C语言简史 1

1.2 Linux简史 4

1.2.1 GNU项目 4

1.2.2 Linux内核 5

1.3 标准化 8

1.3.1 C编程语言 8

1.3.2 首 个POSIX标准 9

1.3.3 X/Open公司和The Open Group 10

1.3.4 SUSv3和POSIX.1-2001 10

1.3.5 SUSv4和POSIX.1-2008 12

1.3.6 UNIX标准时间表 12

1.3.7 实现标准 14

1.3.8 Linux、标准、Linux标准规范(Linux Standard Base) 14

1.4 总结 15

第 2章 基本概念 17

2.1 操作系统的核心—内核 17

2.2 shell 19

2.3 用户和组 20

2.4 单根目录层级、目录、链接及文件 21

2.5 文件I/O模型 23

2.6 程序 24

2.7 进程 25

2.8 内存映射 27

2.9 静态库和共享库 28

2.10 进程间通信及同步 28

2.11 信号 29

2.12 线程 30

2.13 进程组和shell任务控制 30

2.14 会话、控制终端和控制进程 30

2.15 伪终端 31

2.16 日期和时间 31

2.17 客户端服务器架构 32

2.18 实时性 32

2.19 /proc文件系统 33

2.20 总结 33

第3章 系统编程概念 34

3.1 系统调用 34

3.2 库函数 36

3.3 标准C语言函数库;GNU C语言函数库(glibc) 37

3.4 处理来自系统调用和库函数的错误 38

3.5 关于本书示例程序的注意事项 40

3.5.1 命令行选项及参数 40

3.5.2 常用的函数及头文件 40

3.6 可移植性问题 49

3.6.1 特性测试宏 49

3.6.2 系统数据类型 51

3.6.3 其他的可移植性问题 53

3.7 总结 54

3.8 练习 55

第4章 文件I/O:通用的I/O模型 56

4.1 概述 56

4.2 通用I/O 58

4.3 打开一个文件:open() 58

4.3.1 open()调用中的flags参数 60

4.3.2 open()函数的错误 63

4.3.3 creat()系统调用 64

4.4 读取文件内容:read() 64

4.5 数据写入文件:write() 65

4.6 关闭文件:close() 66

4.7 改变文件偏移量:lseek() 66

4.8 通用I/O模型以外的操作:ioctl() 70

4.9 总结 71

4.10 练习 71

第5章 深入探究文件I/O 72

5.1 原子操作和竞争条件 72

5.2 文件控制操作:fcntl() 75

5.3 打开文件的状态标志 75

5.4 文件描述符和打开文件之间的关系 76

5.5 复制文件描述符 78

5.6 在文件特定偏移量处的I/O:pread()和pwrite() 80

5.7 分散输入和集中输出(Scatter-Gather I/O):readv()和writev() 81

5.8 截断文件:truncate()和ftruncate()系统调用 84

5.9 非阻塞I/O 84

5.10 大文件I/O 85

5.11 /dev/fd目录 88

5.12 创建临时文件 88

5.13 总结 90

5.14 练习 90

第6章 进程 92

6.1 进程和程序 92

6.2 进程号和父进程号 93

6.3 进程内存布局 94

6.4 虚拟内存管理 97

6.5 栈和栈帧 99

6.6 命令行参数(argc, argv) 99

6.7 环境列表 101

6.8 执行非局部跳转:setjmp()和longjmp() 106

6.9 总结 111

6.9 练习 112

第7章 内存分配 113

7.1 在堆上分配内存 113

7.1.1 调整program break:brk()和sbrk() 113

7.1.2 在堆上分配内存:malloc()和free() 114

7.1.3 malloc()和free()的实现 117

7.1.4 在堆上分配内存的其他方法 120

7.2 在堆栈上分配内存:alloca() 122

7.3 总结 123

7.4 练习 123

第8章 用户和组 124

8.1 密码文件:/etc/passwd 124

8.2 shadow密码文件:/etc/shadow 125

8.3 组文件:/etc/group 126

8.4 获取用户和组的信息 127

8.5 密码加密和用户认证 132

8.6 总结 135

8.7 练习 135

第9章 进程凭证 136

9.1 实际用户ID和实际组ID 136

9.2 有效用户ID和有效组ID 136

9.3 Set-User-ID和Set-Group-ID程序 137

9.4 保存set-user-ID和保存set-group-ID 138

9.5 文件系统用户ID和组ID 139

9.6 辅助组ID 140

9.7 获取和修改进程凭证 140

9.7.1 获取和修改实际、有效和保存设置标识 140

9.7.2 获取和修改文件系统ID 145

9.7.3 获取和修改辅助组ID 145

9.7.4 修改进程凭证的系统调用总结 146

9.7.5 示例:显示进程凭证 148

9.8 总结 149

9.9 习题 150

第 10章 时间 151

10.1 日历时间(Calendar Time) 151

10.2 时间转换函数 153

10.2.1 将time_t转换为可打印格式 153

10.2.2 time_t和分解时间之间的转换 154

10.2.3 分解时间和打印格式之间的转换 155

10.3 时区 161

10.4 地区(Locale) 163

10.5 更新系统时钟 167

10.6 软件时钟(jiffies) 168

10.7 进程时间 168

10.8 总结 171

10.9 练习 172

第 11章 系统限制和选项 173

11.1 系统限制 174

11.2 在运行时获取系统限制(和选项) 176

11.3 运行时获取与文件相关的限制(和选项) 178

11.4 不确定的限制 179

11.5 系统选项 180

11.6 总结 181

11.7 练习 182

第 12章 系统和进程信息 183

12.1 /proc文件系统 183

12.1.1 获取与进程有关的信息:/proc/PID 183

12.1.2 /proc 目录下的系统信息 185

12.1.3 访问/proc文件 186

12.2 系统标识:uname() 188

12.3 总结 190

12.4 练习 190

第 13章 文件I/O缓冲 191

13.1 文件I/O的内核缓冲:缓冲区高速缓存 191

13.2 stdio库的缓冲 194

13.3 控制文件I/O的内核缓冲 196

13.4 I/O缓冲小结 200

13.5 就I/O模式向内核提出建议 201

13.6 绕过缓冲区高速缓存:直接I/O 202

13.7 混合使用库函数和系统调用进行文件I/O 204

13.8 总结 205

13.9 练习 205

第 14章 系统编程概念 207

14.1 设备专用文件(设备文件) 207

14.2 磁盘和分区 208

14.3 文件系统 209

14.4 i节点 211

14.5 虚拟文件系统(VFS) 213

14.6 日志文件系统 214

14.7 单根目录层级和挂载点 215

14.8 文件系统的挂载和卸载 216

14.8.1 挂载文件系统:mount() 217

14.8.2 卸载文件系统:umount()和umount2() 222

14.9 高 级挂载特性 223

14.9.1 在多个挂载点挂载文件系统 224

14.9.2 多次挂载同一挂载点 224

14.9.3 基于每次挂载的挂载标志 225

14.9.4 绑定挂载 225

14.9.5 递归绑定挂载 226

14.10 虚拟内存文件系统:tmpfs 227

14.11 获得与文件系统有关的信息:statvfs() 228

14.12 总结 229

14.13 练习 230

第 15章 文件属性 231

15.1 获取文件信息:stat() 231

15.2 文件时间戳 236

15.2.1 使用utime()和utimes()来改变文件时间戳 238

15.2.2 使用utimensat()和futimens()改变文件时间戳 239

15.3 文件属主 241

15.3.1 新建文件的属主 241

15.3.2 改变文件属主:chown()、fchown()和lchown() 241

15.4 文件权限 244

15.4.1 普通文件的权限 244

15.4.2 目录权限 246

15.4.3 权限检查算法 246

15.4.4 检查对文件的访问权限:access() 248

15.4.5 Set-User-ID、Set-Group-ID和Sticky位 249

15.4.6 进程的文件模式创建掩码:umask() 249

15.4.7 更改文件权限:chmod()和fchmod() 251

15.5 I节点标志(ext2扩展文件属性) 252

15.6 总结 256

15.7 练习 256

第 16章 扩展属性 258

16.1 概述 258

16.2 扩展属性的实现细节 260

16.3 操控扩展属性的系统调用 260

16.4 总结 264

16.5 练习 264

第 17章 访问控制列表 265

17.1 概述 265

17.2 ACL权限检查算法 267

17.3 ACL的长、短文本格式 268

17.4 ACL_mask型ACE和ACL组分类 269

17.5 getfacl和setfacl命令 270

17.6 默认ACL与文件创建 271

17.7 ACL在实现方面的限制 272

17.8 ACL API 273

17.9 总结 280

17.10 练习 280

第 18章 目录与链接 281

18.1 目录和(硬)链接 281

18.2 符号(软)链接 283

18.3 创建和移除(硬)链接:link()和 unlink() 286

18.4 更改文件名:rename() 289

18.5 使用符号链接:symlink()和readlink() 290

18.6 创建和移除目录:mkdir()和rmdir() 291

18.7 移除一个文件或目录:remove() 292

18.8 读目录:opendir()和readdir() 292

18.9 文件树遍历:nftw() 297

18.10 进程的当前工作目录 301

18.11 针对目录文件描述符的相关操作 303

18.12 改变进程的根目录:chroot() 304

18.13 解析路径名:realpath() 306

18.14 解析路径名字符串:dirname()和basename() 307

18.15 总结 309

18.16 练习 309

第 19章 监控文件事件 311

19.1 概述 311

19.2 inotify API 312

19.3 inotify事件 313

19.4 读取inotify事件 315

19.5 队列限制和/proc文件 319

19.6 监控文件的旧有系统:dnotify 320

19.7 总结 320

19.8 练习 320

第 20章 信号:基本概念 321

20.1 概念和概述 321

20.2 信号类型和默认行为 323

20.3 改变信号处置:signal() 329

20.4 信号处理器简介 330

20.5 发送信号:kill() 333

20.6 检查进程的存在 334

20.7 发送信号的其他方式:raise()和killpg() 335

20.8 显示信号描述 336

20.9 信号集 337

20.10 信号掩码(阻塞信号传递) 339

20.11 处于等待状态的信号 341

20.12 不对信号进行排队处理 341

20.13 改变信号处置:sigaction () 345

20.14 等待信号:pause() 346

20.15 总结 347

20.16 练习 347

第 21章 信号:信号处理器函数 348

21.1 设计信号处理器函数 348

21.1.1 再论信号的非队列化处理 348

21.1.2 可重入函数和异步信号安全函数 349

21.1.3 全局变量和sig_atomic_t数据类型 353

21.2 终止信号处理器函数的其他方法 354

21.2.1 在信号处理器函数中执行非本地跳转 354

21.2.2 异常终止进程:abort() 358

21.3 在备选栈中处理信号:sigaltstack() 358

21.4 SA_SIGINFO标志 361

21.5 系统调用的中断和重启 366

21.6 总结 368

21.7 练习 369

第 22章 信号:高 级特性 370

22.1 核心转储文件 370

22.2 传递、处置及处理的特殊情况 372

22.3 可中断和不可中断的进程睡眠状态 373

22.4 硬件产生的信号 374

22.5 信号的同步生成和异步生成 374

22.6 信号传递的时机与顺序 375

22.7 signal()的实现及可移植性 376

22.8 实时信号 378

22.8.1 发送实时信号 379

22.8.2 处理实时信号 380

22.9 使用掩码来等待信号:sigsuspend() 384

22.10 以同步方式等待信号 387

22.11 通过文件描述符来获取信号 390

22.12 利用信号进行进程间通信 393

22.13 早期的信号API(System V和BSD) 393

22.14 总结 395

22.15 练习 396

第 23章 定时器与休眠 397

23.1 间隔定时器 397

23.2 定时器的调度及精度 402

23.3 为阻塞操作设置超时 402

23.4 暂停运行(休眠)一段固定时间 404

23.4.1 低分辨率休眠:sleep() 404

23.4.2 高分辨率休眠:nanosleep() 404

23.5 POSIX时钟 407

23.5.1 获取时钟的值:clock_gettime() 407

23.5.2 设置时钟的值:clock_settime() 408

23.5.3 获取特定进程或线程的时钟ID 408

23.5.4 高分辨率休眠的改进版:clock_nanosleep() 409

23.6 POSIX间隔式定时器 410

23.6.1 创建定时器:timer_create() 410

23.6.2 配备和解除定时器:timer_settime() 412

23.6.3 获取定时器的当前值:timer_gettime() 413

23.6.4 删除定时器:timer_delete() 413

23.6.5 通过信号发出通知 414

23.6.6 定时器溢出 417

23.6.7 通过线程来通知 417

23.7 利用文件描述符进行通知的定时器:timerfd API 420

23.8 总结 423

23.9 练习 424

第 24章 进程的创建 425

24.1 fork()、exit()、wait()以及execve()的简介 425

24.2 创建新进程:fork() 427

24.2.1 父、子进程间的文件共享 428

24.2.2 fork()的内存语义 430

24.3 系统调用vfork() 433

24.4 fork()之后的竞争条件(Race Condition) 434

24.5 同步信号以规避竞争条件 436

24.6 总结 438

24.7 练习 439

第 25章 进程的终止 440

25.1 进程的终止:_exit()和exit() 440

25.2 进程终止的细节 441

25.3 退出处理程序 442

25.4 fork()、stdio缓冲区以及_exit()之间的交互 445

25.5 总结 446

25.6 练习 446

第 26章 监控子进程 447

26.1 等待子进程 447

26.1.1 系统调用wait() 447

26.1.2 系统调用waitpid() 449

26.1.3 等待状态值 450

26.1.4 从信号处理程序中终止进程 454

26.1.5 系统调用waitid() 455

26.1.6 系统调用wait3()和wait4() 456

26.2 孤儿进程与僵尸进程 457

26.3 SIGCHLD信号 459

26.3.1 为SIGCHLD建立信号处理程序 459

26.3.2 向已停止的子进程发送SIGCHLD信号 462

26.3.3 忽略终止的子进程 462

26.4 总结 464

26.5 练习 464

第 27章 程序的执行 465

27.1 执行新程序:execve() 465

27.2 exec()库函数 468

27.2.1 环境变量PATH 469

27.2.2 将程序参数指定为列表 470

27.2.3 将调用者的环境传递给新程序 471

27.2.4 执行由文件描述符指代的程序:fexecve() 471

27.3 解释器脚本 472

27.4 文件描述符与exec() 474

27.5 信号与exec() 477

27.6 执行shell命令:system() 477

27.7 system()的实现 480

27.8 总结 485

27.9 练习 485

第 28章 详述进程创建和程序执行 487

28.1 进程记账 487

28.2 系统调用clone() 493

28.2.1 clone()的flags参数 497

28.2.2 因克隆生成的子进程而对waitpid()进行的扩展 503

28.3 进程的创建速度 503

28.4 exec()和fork()对进程属性的影响 505

28.5 总结 508

28.6 练习 508

第 29章 线程:介绍 509

29.1 概述 509

29.2 Pthreads API的详细背景 511

29.3 创建线程 513

29.4 终止线程 514

29.5 线程ID(Thread ID) 514

29.6 连接(joining)已终止的线程 515

29.7 线程的分离 517

29.8 线程属性 518

29.9 线程VS进程 518

29.10 总结 519

29.11 练习 519

第30章 线程:线程同步 521

30.1 保护对共享变量的访问:互斥量 521

30.1.1 静态分配的互斥量 524

30.1.2 加锁和解锁互斥量 524

30.1.3 互斥量的性能 526

30.1.4 互斥量的死锁 527

30.1.5 动态初始化互斥量 527

30.1.6 互斥量的属性 528

30.1.7 互斥量类型 528

30.2 通知状态的改变:条件变量(Condition Variable) 529

30.2.1 由静态分配的条件变量 530

30.2.2 通知和等待条件变量 531

30.2.3 测试条件变量的判断条件(predicate) 534

30.2.4 示例程序:连接任意已终止线程 534

30.2.5 经由动态分配的条件变量 537

30.3 总结 538

30.4 练习 538

第31章 线程:线程安全和每线程存储 539

31.1 线程安全(再论可重入性) 539

31.2 一次性初始化 541

31.3 线程特有数据 542

31.3.1 库函数视角下的线程特有数据 542

31.3.2 线程特有数据API概述 543

31.3.3 线程特有数据API详述 543

31.3.4 使用线程特有数据API 545

31.3.5 线程特有数据的实现限制 549

31.4 线程局部存储 549

31.5 总结 550

31.6 练习 551

第32章 线程:线程取消 552

32.1 取消一个线程 552

32.2 取消状态及类型 552

32.3 取消点 553

32.4 线程可取消性的检测 556

32.5 清理函数(cleanup handler) 556

32.6 异步取消 559

32.7 总结 560

第33章 线程:更多细节 561

33.1 线程栈 561

33.2 线程和信号 562

33.2.1 UNIX信号模型如何映射到线程中 562

33.2.2 操作线程信号掩码 563

33.2.3 向线程发送信号 563

33.2.4 妥善处理异步信号 564

33.3 线程和进程控制 564

33.4 线程实现模型 566

33.5 Linux POSIX线程的实现 567

33.5.1 LinuxThreads 567

33.5.2 NPTL 569

33.5.3 哪一种线程实现 570

33.6 Pthread API的高 级特性 572

33.7 总结 572

33.8 练习 572

下册

第34章 进程组、会话和作业控制 573

34.1 概述 573

34.2 进程组 575

34.3 会话 577

34.4 控制终端和控制进程 578

34.5 前台和后台进程组 580

34.6 SIGHUP信号 581

34.6.1 在shell中处理SIGHUP信号 581

34.6.2 SIGHUP和控制进程的终止 583

34.7 作业控制 585

34.7.1 在shell中使用作业控制 585

34.7.2 实现作业控制 587

34.7.3 处理作业控制信号 591

34.7.4 孤儿进程组(SIGHUP回顾) 594

34.8 总结 598

34.9 习题 599

第35章 进程优先级和调度 600

35.1 进程优先级(nice值) 600

35.2 实时进程调度概述 603

35.2.1 SCHED_RR策略 604

35.2.2 SCHED_FIFO策略 605

35.2.3 SCHED_BATCH和SCHED_IDLE策略 605

35.3 实时进程调用API 605

35.3.1 实时优先级范围 606

35.3.2 修改和获取策略和优先级 606

35.3.3 释放CPU 611

35.3.4 SCHED_RR时间片 611

35.4 CPU亲和力 612

35.5 总结 614

35.6 习题 615

第36章 进程资源 617

36.1 进程资源使用 617

36.2 进程资源限制 619

36.3 特定资源限制细节 623

36.4 总结 627

36.5 习题 627

第37章 DAEMON 628

37.1 概述 628

37.2 创建一个daemon 629

37.3 编写daemon指南 632

37.4 使用SIGHUP重新初始化一个daemon 632

37.5 使用syslog记录消息和错误 635

37.5.1 概述 635

37.5.2 syslog API 636

37.5.3 /etc/syslog.conf文件 640

37.6 总结 641

37.7 习题 641

第38章 编写安全的特权程序 642

38.1 是否需要一个Set-User-ID或Set-Group-ID程序? 642

38.2 以**小权限操作 643

38.3 小心执行程序 645

38.4 避免暴露敏感信息 646

38.5 确定进程的边界 647

38.6 小心信号和竞争条件 647

38.7 执行文件操作和文件I/O的缺陷 648

38.8 不要完全相信输入和环境 648

38.9 小心缓冲区溢出 649

38.10 小心拒绝服务攻击 650

38.11 检查返回状态和安全地处理失败情况 651

38.12 总结 651

38.13 习题 652

第39章 能力 653

39.1 能力基本原理 653

39.2 Linux能力 654

39.3 进程和文件能力 654

39.3.1 进程能力 654

39.3.2 文件能力 655

39.3.3 进程许可和有效能力集的目的 657

39.3.4 文件许可和有效能力集的目的 657

39.3.5 进程和文件可继承集的目的 658

39.3.6 在shell中给文件赋予能力和查看文件能力 658

39.4 现代能力实现 659

39.5 在exec()中转变进程能力 659

39.5.1 能力边界集 660

39.5.2 保持root语义 660

39.6 改变用户ID对进程能力的影响 661

39.7 用编程的方式改变进程能力 661

39.8 创建仅包含能力的环境 665

39.9 发现程序所需的能力 667

39.10 不具备文件能力的老式内核和系统 667

39.11 总结 669

39.12 习题 669

第40章 登录记账 670

40.1 utmp和wtmp文件概述 670

40.2 utmpx API 671

40.3 utmpx结构 671

40.4 从utmp和wtmp文件中检索信息 673

40.5 获取登录名称:getlogin() 676

40.6 为登录会话更新utmp和wtmp文件 677

40.7 lastlog文件 681

40.8 总结 683

40.9 习题 683

第41章 共享库基础 684

41.1 目标库 684

41.2 静态库 685

41.3 共享库概述 686

41.4 创建和使用共享库——首回合 687

41.4.1 创建一个共享库 687

41.4.2 位置独立的代码 687

41.4.3 使用一个共享库 688

41.4.4 共享库soname 689

41.5 使用共享库的有用工具 691

41.6 共享库版本和命名规则 692

41.7 安装共享库 694

41.8 兼容与不兼容库比较 696

41.9 升级共享库 697

41.10 在目标文件中指定库搜索目录 698

41.11 在运行时找出共享库 700

41.12 运行时符号解析 700

41.13 使用静态库取代共享库 701

41.14 总结 702

41.15 习题 703

第42章 共享库高 级特性 704

42.1 动态加载库 704

42.1.1 打开共享库:dlopen() 705

42.1.2 错误诊断:dlerror() 706

42.1.3 获取符号的地址:dlsym() 707

42.1.4 关闭共享库:dlclose() 709

42.1.5 获取与加载的符号相关的信息:dladdr() 710

42.1.6 在主程序中访问符号 710

42.2 控制符号的可见性 710

42.3 链接器版本脚本 711

42.3.1 使用版本脚本控制符号的可见性 712

42.3.2 符号版本化 713

42.4 初始化和终止函数 715

42.5 预加载共享库 716

42.6 监控动态链接器:LD_DEBUG 716

42.7 总结 717

42.8 习题 718

第43章 进程间通信简介 719

43.1 IPC工具分类 719

43.2 通信工具 720

43.3 同步工具 721

43.4 IPC工具比较 723

43.5 总结 727

43.6 习题 727

第44章 管道和FIFO 728

44.1 概述 728

44.2 创建和使用管道 730

44.3 将管道作为一种进程同步的方法 735

44.4 使用管道连接过滤器 737

44.5 通过管道与Shell命令进行通信:popen() 739

44.6 管道和stdio缓冲 743

44.7 FIFO 743

44.8 使用管道实现一个客户端/服务器应用程序 745

44.9 非阻塞I/O 751

44.10 管道和FIFO中read()和write()的语义 752

44.11 总结 753

44.12 习题 754

第45章 System V IPC介绍 756

45.1 概述 757

45.2 IPC Key 759

45.3 关联数据结构和对象权限 761

45.4 IPC标识符和客户端/服务器应用程序 763

45.5 System V IPC get调用使用的算法 764

45.6 ipcs和ipcrm命令 766

45.7 获取所有IPC对象列表 767

45.8 IPC限制 767

45.9 总结 768

45.10 习题 768

第46章 System V消息队列 769

46.1 创建或打开一个消息队列 769

46.2 交换消息 771

46.2.1 发送消息 772

46.2.2 接收消息 774

46.3 消息队列控制操作 777

46.4 消息队列关联数据结构 778

46.5 消息队列的限制 780

46.6 显示系统中所有消息队列 781

46.7 使用消息队列实现客户端/服务器应用程序 783

46.8 使用消息队列实现文件服务器应用程序 784

46.9 System V消息队列的缺点 790

46.10 总结 790

46.11 习题 791

第47章 System V信号量 792

47.1 概述 793

47.2 创建或打开一个信号量集 795

47.3 信号量控制操作 796

47.4 信号量关联数据结构 798

47.5 信号量初始化 801

47.6 信号量操作 803

47.7 多个阻塞信号量操作的处理 809

47.8 信号量撤销值 810

47.9 实现一个二元信号量协议 811

47.10 信号量限制 814

47.11 System V信号量的缺点 815

47.12 总结 816

47.13 习题 817

第48章 System V共享内存 818

48.1 概述 818

48.2 创建或打开一个共享内存段 819

48.3 使用共享内存 820

48.4 示例:通过共享内存传输数据 821

48.5 共享内存在虚拟内存中的位置 825

48.6 在共享内存中存储指针 828

48.7 共享内存控制操作 829

48.8 共享内存关联数据结构 830

48.9 共享内存的限制 832

48.10 总结 833

48.11 习题 833

第49章 内存映射 835

49.1 概述 835

49.2 创建一个映射:mmap() 837

49.3 解除映射区域:munmap() 840

49.4 文件映射 840

49.4.1 私有文件映射 841

49.4.2 共享文件映射 842

49.4.3 边界情况 845

49.4.4 内存保护和文件访问模式交互 846

49.5 同步映射区域:msync() 847

49.6 其他mmap()标记 848

49.7 匿名映射 849

49.8 重新映射一个映射区域:mremap() 852

49.9 MAP_NORESERVE和过度利用交换空间 853

49.10 MAP_FIXED标记 854

49.11 非线性映射:remap_file_pages() 855

49.12 总结 857

49.13 习题 858

第50章 虚拟内存操作 859

50.1 改变内存保护:mprotect() 859

50.2 内存锁:mlock()和mlockatt() 861

50.3 确定内存驻留性:mincore() 864

50.4 建议后续的内存使用模式:madvise() 866

50.5 小结 868

50.6 习题 868

第51章 POSIX IPC介绍 869

51.1 API概述 869

51.2 System V IPC与POSIX IPC比较 872

51.3 总结 873

第52章 POSIX消息队列 874

52.1 概述 874

52.2 打开、关闭和断开链接消息队列 875

52.3 描述符和消息队列之间的关系 877

52.4 消息队列特性 878

52.5 交换消息 882

52.5.1 发送消息 882

52.5.2 接收消息 883

52.5.3 在发送和接收消息时设置超时时间 885

52.6 消息通知 886

52.6.1 通过信号接收通知 887

52.6.2 通过线程接收通知 889

52.7 Linux特有的特性 891

52.8 消息队列限制 892

52.9 POSIX和System V消息队列比较 893

52.10 总结 894

52.11 习题 894

第53章 POSIX信号量 895

53.1 概述 895

53.2 命名信号量 895

53.2.1 打开一个命名信号量 896

53.2.2 关闭一个信号量 898

53.2.3 删除一个命名信号量 898

53.3 信号量操作 899

53.3.1 等待一个信号量 899

53.3.2 发布一个信号量 901

53.3.3 获取信号量的当前值 901

53.4 未命名信号量 903

53.4.1 初始化一个未命名信号量 904

53.4.2 销毁一个未命名信号量 906

53.5 与其他同步技术比较 906

53.6 信号量的限制 907

53.7 总结 908

53.8 习题 908

第54章 POSIX共享内存 909

54.1 概述 909

54.2 创建共享内存对象 910

54.3 使用共享内存对象 913

54.4 删除共享内存对象 915

54.5 共享内存APIs比较 915

54.6 总结 916

54.7 习题 917

第55章 文件加锁 918

55.1 概述 918

55.2 使用flock()给文件加锁 920

55.2.1 锁继承与释放的语义 922

55.2.2 flock()的限制 923

55.3 使用fcntl()给记录加锁 923

55.3.1 死锁 928

55.3.2 示例:一个交互式加锁程序 928

55.3.3 示例:一个加锁函数库 931

55.3.4 锁的限制和性能 933

55.3.5 锁继承和释放的语义 934

55.3.6 锁定饿死和排队加锁请求的优先级 935

55.4 强制加锁 935

55.5 /proc/locks文件 938

55.6 仅运行一个程序的单个实例 939

55.7 老式加锁技术 941

55.8 总结 942

55.9 习题 943

第56章 SOCKET:介绍 945

56.1 概述 945

56.2 创建一个socket:socket() 948

56.3 将socket绑定到地址:bind() 948

56.4 通用socket地址结构:struct sockaddr 949

56.5 流socket 950

56.5.1 监听接入连接:listen() 951

56.5.2 接受连接:accept() 952

56.5.3 连接到对等socket:connect() 952

56.5.4 流socket I/O 953

56.5.5 连接终止:close() 953

56.6 数据报socket 953

56.6.1 交换数据报:recvfrom和sendto() 954

56.6.2 在数据报socket上使用connect() 955

56.7 总结 956

第57章 SOCKET:UNIX DOMAIN 957

57.1 UNIX domain socket地址:struct sockaddr_un 957

57.2 UNIX domain中的流socket 959

57.3 UNIX domain中的数据报socket 962

57.4 UNIX domain socket权限 965

57.5 创建互联socket对:socketpair() 965

57.6 Linux抽象socket名空间 966

57.7 总结 967

57.8 习题 967

第58章 SOCKET:TCP/IP网络基础 968

58.1 因特网 968

58.2 联网协议和层 969

58.3 数据链路层 971

58.4 网络层:IP 971

58.5 IP地址 973

58.6 传输层 975

58.6.1 端口号 975

58.6.2 用户数据报协议(UDP) 976

58.6.3 传输控制协议(TCP) 977

58.7 请求注解(RFC) 979

58.8 总结 980

第59章 SOCKET:Internet DOMAIN 982

59.1 Internet domain socket 982

59.2 网络字节序 982

59.3 数据表示 984

59.4 Internet socket地址 986

59.5 主机和服务转换函数概述 988

59.6 inet_pton()和inet_ntop()函数 989

59.7 客户端-服务器示例(数据报socket) 990

59.8 域名系统(DNS) 992

59.9 /etc/services文件 994

59.10 独立于协议的主机和服务转换 995

59.10.1 getaddrinfo()函数 996

59.10.2 释放addrinfo列表:freeaddrinfo() 998

59.10.3 错误诊断:gai_strerror() 999

59.10.4 getnameinfo()函数 999

59.11 客户端-服务器示例(流式socket) 1000

59.12 Internet domain socket库 1006

59.13 过时的主机和服务转换API 1010

59.13.1 inet_aton()和inet_ntoa()函数 1010

59.13.2 gethostbyname()和gethostbyaddr()函数 1010

59.13.3 getserverbyname()和getserverbyport()函数 1012

59.14 UNIX与Internet domain socket比较 1013

59.15 更多信息 1014

59.16 总结 1014

59.17 习题 1015

第60章 SOCKET:服务器设计 1016

60.1 迭代型和并发型服务器 1016

60.2 迭代型UDP echo服务器 1016

60.3 并发型TCP echo服务器 1019

60.4 并发型服务器的其他设计方案 1021

60.5 inetd(Internet超级服务器)守护进程 1023

60.6 总结 1027

60.7 练习 1027

第61章 SOCKET:高 级主题 1028

61.1 流式套接字上的部分读和部分写 1028

61.2 shutdown()系统调用 1030

61.3 专用于套接字的I/O系统调用:recv()和send() 1033

61.4 sendfile()系统调用 1034

61.5 获取套接字地址 1036

61.6 深入探讨TCP协议 1039

61.6.1 TCP报文的格式 1039

61.6.2 TCP序列号和确认机制 1041

61.6.3 TCP协议状态机以及状态迁移图 1041

61.6.4 TCP连接的建立 1043

61.6.5 TCP连接的终止 1044

61.6.6 在TCP套接字上调用shutdown() 1045

61.6.7 TIME_WAIT状态 1045

61.7 监视套接字:netstat 1047

61.8 使用tcpdump来监视TCP流量 1048

61.9 套接字选项 1049

61.10 SO_REUSEADDR套接字选项 1050

61.11 在accept()中继承标记和选项 1051

61.12 TCP vs UDP 1052

61.13 高 级功能 1053

61.13.1 带外数据 1053

61.13.2 sendmsg()和recvmsg()系统调用 1053

61.13.3 传递文件描述符 1054

61.13.4 接收发送端的凭据 1054

61.13.5 顺序数据包套接字 1055

61.13.6 SCTP以及DCCP传输层协议 1055

61.14 总结 1056

61.15 练习 1056

第62章 终端 1058

62.1 整体概览 1059

62.2 获取和修改终端属性 1060

62.3 stty命令 1062

62.4 终端特殊字符 1063

62.5 终端标志 1068

62.6 终端的I/O模式 1073

62.6.1 规范模式 1073

62.6.2 非规范模式 1074

62.6.3 加工模式、cbreak模式以及原始模式 1075

62.7 终端线速(比特率) 1081

62.8 终端的行控制 1082

62.9 终端窗口大小 1084

62.10 终端标识 1085

62.11 总结 1086

62.12 练习 1087

第63章 其他备选的I/O模型 1088

63.1 整体概览 1088

63.1.1 水平触发和边缘触发 1091

63.1.2 在备选的I/O模型中采用非阻塞I/O 1092

63.2 I/O多路复用 1092

63.2.1 select()系统调用 1092

63.2.2 poll()系统调用 1097

63.2.3 文件描述符何时就绪? 1101

63.2.4 比较select()和poll() 1103

63.2.5 select()和poll()存在的问题 1105

63.3 信号驱动I/O 1105

63.3.1 何时发送“I/O就绪”信号 1109

63.3.2 优化信号驱动I/O的使用 1110

63.4 epoll编程接口 1113

63.4.1 创建epoll实例:epoll_create() 1113

63.4.2 修改epoll的兴趣列表:epoll_ctl() 1114

63.4.3 事件等待:epoll_wait() 1115

63.4.4 深入探究epoll的语义 1120

63.4.5 epoll同I/O多路复用的性能对比 1121

63.4.6 边缘触发通知 1122

63.5 在信号和文件描述符上等待 1124

63.5.1 pselect()系统调用 1125

63.5.2 self-pipe技巧 1126

63.6 总结 1128

63.7 练习 1129

第64章 伪终端 1130

64.1 整体概览 1130

64.2 UNIX98伪终端 1133

64.2.1 打开未使用的主设备:posix_openpt() 1134

64.2.2 修改从设备属主和权限:grantpt() 1135

64.2.3 解锁从设备:unlockpt() 1135

64.2.4 获取从设备名称:ptsname() 1136

64.3 打开主设备:ptyMasterOpen() 1136

64.4 将进程连接到伪终端:ptyFork() 1138

64.5 伪终端I/O 1140

64.6 实现script(1)程序 1142

64.7 终端属性和窗口大小 1146

64.8 BSD风格的伪终端 1146

64.9 总结 1148

64.10 练习 1149

附录A 跟踪系统调用 1151

附录B 解析命令行选项 1153

附录C 对NULL指针做转型 1159

附录D 内核配置 1161

附录E 更多信息源 1162

附录F 部分习题解答 1167

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