| Предисловие | 23 |
| Структура книги | 24 |
| Рекомендации по изучению материала | 28 |
| Благодарности | 31 |
| |
| Глава 1. Требования к системе | 32 |
| |
| 1.1. Введение | 32 |
| 1.2. Системы, параллельные по своей природе | 34 |
 1.2.1. Системы реального времени и встроенные системы | 34 |
| 1.2.2. Операционные системы | 38 |
| 1.2.3. Оконные интерфейсы | 42 |
| 1.2.4. СУБД и системы обработки транзакций | 42 |
| 1.2.5. Промежуточное программное обеспечение | 44 |
| 1.2.6. Веб | 45 |
| 1.3. Потенциально параллельные системы | 45 |
| 1.3.1. Подходы к разработке параллельных алгоритмов | 46 |
| 1.3.2. Доступ к общим данным и синхронизация параллельных задач | 47 |
| 1.3.3. Области применения параллельных алгоритмов | 47 |
| 1.3.4. Требования к системам, поддерживающим параллельные приложения | 48 |
| 1.4. Архитектура аппаратных средств | 48 |
| 1.5. Параллельные системы: подведение итогов | 51 |
| 1.6. Общие требования к параллельным системам | 53 |
| Контрольные вопросы | 54 |
| |
| Часть I. Структура и принципы работы |
| программных систем | 55 |
| |
| Глава 2. Структура системы и ее динамические компоненты | 57 |
| |
| 2.1. Концептуальное представление структуры системы | 58 |
| 2.1.1. Понятие абстрактного типа данных | 58 |
| 2.1.2. Интерфейс абстрактного типа данных | 60 |
| 2.1.3. Состояние экземпляра абстрактного типа данных | 60 |
| 2.2. Структура системы с точки зрения реализации | 61 |
| 2.2.1. Объектно-ориентированное программирование | 62 |
| 2.2.2. Интерфейс объекта | 62 |
| 2.2.3. Реализация объекта | 63 |
| 2.2.4. Взаимодействие объектов | 65 |
| 2.2.5. Жизненный цикл объекта | 67 |
| 2.2.6. Специализация и обобщение | 69 |
| 2.2.7. Составные объекты | 70 |
| 2.2.8. Взаимодействие объектов | 70 |
| 2.3. Концепция процесса | 72 |
| 2.3.1. Аналогии процесса | 72 |
| 2.3.2. Многопоточные процессы | 75 |
| 2.4. функции операционной системы | 76 |
| 2.5. Вызовы операционной системы и её защита | 78 |
| 2.6. Структура операционной системы | 80 |
| 2.6.1. Многослойная структура | 80 |
| 2.6.2. Микроядро | 81 |
| 2.7. Операционные системы с поддержкой объектов и объектной структурой | 85 |
| 2.7.1. Именование объектов | 85 |
| 2.7.2. Защита, вызов и совместное использование объектов | 86 |
| 2.7.3. Унифицированные механизмы управления объектами | 87 |
| 2.8. Распределённые системы и промежуточные платформы | 88 |
| 2.9. Защита систем | 89 |
| 2.9.1. Объектная модель системы контроля доступа | 90 |
| 2.10. Резюме | 91 |
| Контрольные вопросы | 91 |
| |
| Глава 3. Взаимодействие с аппаратным обеспечением | 94 |
| |
| 3.1. Введение | 94 |
| 3.2. Интерфейс устройств | 95 |
| 3.2.1. Быстродействие процессора и устройств | 97 |
| 3.2.2. Компьютеры CISC и RISC | 99 |
| 3.2.3. Простейший интерфейс устройства | 99 |
| 3.2.4. Опрос и прерывания | 100 |
| 3.2.5. Обработка прерываний и их приоритеты | 102 |
| 3.2.6. Векторы прерываний | 102 |
| 3.2.7. RISC-подход к обработке прерываний | 103 |
| 3.2.8. Устройства с прямым доступом к памяти | 105 |
| 3.2.9. Ввод-вывод с отображением в память | 107 |
| 3.2.10. Таймеры | 107 |
| 3.3. Исключения | 108 |
| 3.3.1. Исключения, вызванные выполнением программы | 108 |
| 3.3.2. Системный и пользовательский режимы | 110 |
| 3.3.3. Механизм системного вызова | 110 |
| 3.3.4. Использование механизма исключения | 111 |
| 3.3.5. Обработка исключений пользовательского уровня | 112 |
| 3.4. Мультипроцессоры | 113 |
| 3.5. Ввод-вывод на прикладном уровне | 115 |
| 3.5.1. Буферы и синхронизация | 116 |
| 3.5.2. Синхронный и асинхронный ввод-вывод | 117 |
| 3.6. Управление сетевым взаимодействием | 118 |
| 3.7. Коммуникационные сети, интерфейсы и драйверы | 119 |
| 3.7.1. Сеть Ethernet | 121 |
| 3.7.2. Локальные сети кольцевой топологии | 122 |
| 3.7.3. Примеры сетевых интерфейсов | 122 |
| 3.8. Коммуникационное программное обеспечение | 123 |
| 3.8.1. Эталонная модель взаимодействия открытых систем | 124 |
| 3.8.2. Взаимодействие с установкой соединения и без таковой | 127 |
| 3.9. Прикладные и системные коммуникационные протоколы | 128 |
| 3.10. Резюме | 130 |
| Контрольные вопросы | 131 |
| |
| Глава 4. Поддержка процессов | 133 |
| |
| 4.1. Использование процессов в системе | 133 |
| 4.2. Процессы и процессоры | 135 |
| 4.3. Состояние процесса | 137 |
| 4.3.1. Сохранение состояния процесса | 137 |
| 4.3.2. Переключение контекста | 138 |
| 4.4. Синхронизация с аппаратным обеспечением | 139 |
| 4.4.1. Условия гонок | 1^0 |
| 4.4.2. Объекты событий и процессов | 141 |
| 4.5. Структуры данных, используемые при управлении процессами | 142 |
| 4.6. Стратегия планирования процессов | 143 |
| 4.6.1. Унарное, бинарное и общее планирование | 143 |
| 4.6.2. Поведение процесса и его приоритет | 144 |
| 4.7. Планирование процессов для мультипроцессоров с общей памятью | 146 |
| 4.8. Планирование процессов в реальном времени | 148 |
| 4.8.1. Структура системы и отклик на события | 151 |
| 4.9. Абстракция и реализация процесса | 152 |
| 4.10. Процессы в структуре операционной системы | 154 |
| 4.11. Реализация многопоточных процессов | 155 |
| 4.12. Реализация процессов в языковых и операционных системах | 157 |
| 4.13. Состояние процесса в языковых и операционных системах | 158 |
| 4.13.1. Записи активации в стеке времени выполнения | 160 |
| 4.13.2. Куча и сборка мусора | 161 |
| 4.14. Последовательные программы с системными вызовами | 162 |
| 4.15. Эволюция параллельности в языках программирования | 163 |
| 4.15.1. Примеры параллельных систем | 163 |
| 4.15.2. Параллельность, обеспечиваемая средствами последовательного языка | 165 |
| 4.15.3. Сопрограммы | 167 |
| 4.15.4. Процессы | 171 |
| 4.15.5. Поддержка процессов: подведение итогов | 174 |
| 4.16. Реализация процессов в языковых системах | 176 |
| 4.16.1. Определение, создание и завершение процессов | 176 |
| 4.16.2. Управление дочерними процессами | 178 |
| 4.16.3. Обработка исключений в языках программирования | 179 |
| 4.16.4. Выделение памяти для процессов уровня языка программирования | 179 |
| 4.17. Архитектуры управления потоками | 179 |
| 4.18. Потоки и исключения в языке Java | 184 |
| 4.19. Резюме | 186 |
| Контрольные вопросы | 188 |
| |
| Глава 5. Управление памятью | 192 |
| |
| 5.1. Введение | 192 |
| 5.2. Иерархия памяти | 193 |
| 5.3. Адресное пространство процесса | 195 |
| 5.3.1. Понятие преобразования адресов | 195 |
| 5.3.2. Статическое преобразование адресов | 196 |
| 5.3.3. Динамическое преобразование адресов | 197 |
| 5.3.4. Аппаратно-управляемая настройка адресов и защита | 198 |
| 5.4. Сегментация виртуальной памяти | 199 |
| 5.4.1. Структура виртуального адреса | 201 |
| 5.4.2. Преобразование адресов | 202 |
| 5.4.3. Сегментация виртуальной памяти: подведение итогов | 203 |
| 5.5. Страничная виртуальная память | 203 |
| 5.5.1. Особенности преобразования адресов | 204 |
| 5.5.2. Копирование при записи | 206 |
| 5.5.3. Страничная виртуальная память: подведение итогов | 207 |
| 5.6. Сегментация и страничная организация памяти | 208 |
| 5.6.1. Аппаратная поддержка сегментов и страниц | 209 |
| 5.6.2. Программная поддержка сегментов, аппаратная поддержка страниц | 209 |
| 5.7. Структуры данных операционной системы | 210 |
| 5.7.1. Многоуровневые таблицы страниц | 211 |
| 5.7.2. Ограждённые таблицы страниц | 212 |
| 5.7.3. Инвертированные таблицы страниц | 213 |
| 5.7.4. Страницы в основной памяти | 213 |
| 5.7.5. Страницы во внешней памяти | 214 |
| 5.7.6. Замещение страниц | 215 |
| 5.8. Пример диспетчера памяти | 216 |
| 5.9. Управление памятью и архитектура системы | 219 |
| 5.10. Резюме | 221 |
| Контрольные вопросы | 221 |
| |
| Глава 6. Управление файлами | 224 |
| |
| 6.1. Введение | 224 |
| 6.2. Обзор функций файловой системы | 224 |
| 6.3. Структура файла и каталога | 227 |
| 6.3.1. Путевые имена и рабочие каталоги | 228 |
| 6.3.2. Совместное использование объектов, права доступа и ссылки | 228 |
| 6.3.3. Управление существованием объектов | 230 |
| 6.4. Интерфейс файловой системы | 230 |
| 6.4.1. Сервис каталога как менеджер типа | 232 |
| 6.4.2. Интерфейс сервиса каталога | 233 |
| 6.4.3. Интерфейс файлового сервиса | 233 |
| 6.5. Реализация файловой системы | 233 |
| 6.5.1. Жёсткие и символические ссылки | 236 |
| 6.5.2. Хранение файлов на диске | 238 |
| 6.5.3. Хранение мультимедийных данных новых типов | 241 |
| 6.6. Архитектура современных файловых систем | 242 |
| 6.6.1. Управление логическими томами | 242 |
| 6.6.2. Чередование и зазеркаливание | 243 |
| 6.6.3. Журнальные файловые системы и протоколирование | 245 |
| 6.7. Сетевые файл-серверы | 246 |
| 6.7.1. Открытые и закрытые архитектуры хранения | 247 |
| 6.7.2. Интерфейс сервиса хранения | 248 |
| 6.7.3. Размещение функций | 249 |
| 6.7.4. Серверы, не сохраняющие состояние | 251 |
| 6.7.5. Системы с преобладающей записью | 254 |
| 6.7.6. Идентификаторы файлов и защита на уровне сервиса хранения | 254 |
| 6.8. Интеграция виртуальной и постоянной памяти | 256 |
| 6.8.1. Отображение файлов | 256 |
| 6.8.2. Отображение объектов | 258 |
| 6.9. Резюме | 259 |
| Контрольные вопросы | 260 |
| |
| Глава 7. Распределённые системы | 262 |
| |
| 7.1. Введение | 262 |
| 7.2. Эволюция распределённых систем | 263 |
| 7.3. Персональные системы | 265 |
| 7.4. Модель, архитектура и конструкторские решения | 266 |
| 7.5. Характеристики распределённых систем | 266 |
| 7.6. Время в распределённых системах | 267 |
| 7.6.1. Физическое земное время | 267 |
| 7.6.2. Время и распределённые процессы | 268 |
| 7.6.3. Логическое время и порядок событий | 269 |
| 7.6.4. Алгоритмы синхронизации часов | 270 |
| 7.7. Именование | 272 |
| 7.7.1. Создание уникальных имён | 272 |
| 7.7.2. Простые и составные имена | 273 |
| 7.7.3. Служба доменных имён Интернета | 274 |
| 7.7.4. Службы имён и связывание | 275 |
| 7.7.5. Атрибуты объектов, возвращаемые службами имён | 276 |
| 7.8. Мобильные пользователи, компьютеры и объекты | 277 |
| 7.8.1. Мобильные компьютеры | 277 |
| 7.8.2. Мобильные пользователи | 278 |
| 7.9. Резюме | 278 |
| Контрольные вопросы | 279 |
| |
| Глава 8. Защита | 280 |
| |
| 8.1. Сценарии и требования защиты | 280 |
| 8.1.1. Взаимодействие между клиентом и сервером | 280 |
| 8.1.2. Импорт исходного и объектного кода | 281 |
| 8.1.3. Удаленное соединение с компьютером | 282 |
| 8.2. Анализ рисков | 282 |
| 8.3. Виды шифрования | 284 |
| 8.3.1. Шифрование с секретным ключом | 285 |
| 8.3.2. Шифрование с открытым ключом | 285 |
| 8.3.3. Необратимые функции | 286 |
| 8.4. Алгоритмы | 287 |
| 8.4.1. Подстановочные шифры | 287 |
| 8.4.2. Перестановочные шифры | 289 |
| 8.4.3. Роторные машины | 289 |
| 8.4.4. Шифрование с помощью компьютера | 289 |
| 8.5. Протоколы | 291 |
| 8.5.1. Защищённое взаимодействие | 292 |
| 8.5.2. Сеансовые ключи в гибридных протоколах | 294 |
| 8.5.3. Аутентификация | 294 |
| 8.5.4. Атаки с воспроизведением и одноразовые метки | 297 |
| 8.6. Примеры применения рассмотренных алгоритмов | 297 |
| 8.6.1. Сертификация Х.509 | 298 |
| 8.6.2. Инфраструктура сертификации SPKI | 298 |
| 8.6.3. Аутентификация и обмен ключами | 299 |
| 8.6.4. Программа Pretty Good Privacy | 301 |
| 8.6.5. Протокол Secure Sockets Layer | 302 |
| 8.7. Резюме | 302 |
| Контрольные вопросы | 303 |
| |
| Часть II. Управление взаимодействием |
| между процессами | 305 |
| |
| Глава 9. Взаимодействие процессов | 308 |
| |
| 9.1. Системы с единым адресным пространством процессов | 308 |
| 9.1.1. Размещение процессов, выполняющих подсистемы | 310 |
| 9.2. Процессы с раздельными адресными пространствами | 311 |
| 9.3. Выполнение процессами кода операционной системы | 313 |
| 9.4. Варианты размещения процессов | 315 |
| 9.5. Необходимость взаимодействия процессов | 316 |
| 9.6. Типы взаимодействия процессов | 318 |
| 9.7. Особенности взаимодействия процессов | 320 |
| 9.7.1. Совместное использование данных в памяти | 320 |
| 9.7.2. Отсутствие общих данных в памяти | 322 |
| 9.7.3. Уровень структуризации параллельности | 323 |
| 9.8. Определение одного действия процесса | 324 |
| Контрольные вопросы | 325 |
| |
| Глава 10. Реализация низкоуровневой синхронизации | 328 |
| |
| 10.1. Синхронизация процессов и механизм «ждать-сигнализировать» | 329 |
| 10.2. Взаимное исключение | 330 |
| 10.3. Аппаратная поддержка взаимного исключения | 333 |
| 10.4. Семафоры | 337 |
| 10.5. Способы использования семафоров | 338 |
| 10.5.1. Взаимное исключение | 338 |
| 10.5.2. Условная синхронизация | 340 |
| 10.5.3. Использование более одного экземпляра ресурса | 341 |
| 10.6. Реализация операций семафора | 342 |
| 10.6.1. Параллельная реализация семафоров | 343 |
| 10.6.2. Планирование очереди semWait(), инверсия приоритетов |
| и наследование | 344 |
| 10.6.3. Реализация семафоров на пользовательском уровне | 346 |
| 10.7. Резюме | 347 |
| Контрольные вопросы | 348 |
| |
| Глава 11. Алгоритмы низкоуровневой синхронизации | 351 |
| |
| 11.1. Введение | 351 |
| 11.2. Семафоры как базовый механизм синхронизации | 352 |
| 11.3. Проблема «производитель-потребитель» | 354 |
| 11.3.1. Обмен данными через буфер | 354 |
| 11.3.2. Определение циклического буфера | 355 |
| 11.3.3. Один производитель, один потребитель | 356 |
| 11.3.4. Много производителей, много потребителей | 358 |
| 11.4. Надёжность программ и их жизнеспособность | 359 |
| 11.5. Проблема «писатель и читатели» | 360 |
| 11.6. Ограничения, налагаемые на использование семафоров | 365 |
| 11.7. Счётчики событий и секвенсоры | 366 |
| 11.7.1. Применение счётчиков событий | 367 |
| 11.7.2. Применение секвенсоров | 367 |
| 11.7.3. Решение задачи «производитель-потребитель» | 368 |
| 11.7.4. Реализация счётчиков событий и секвенсоров | 369 |
| 11.7.5. Достоинства и недостатки счетчиков событий и секвенсоров | 370 |
| 11.8. Потоки POSIX | 371 |
| 11.8.1. Объекты, дескрипторы и атрибуты | 371 |
| 11.8.2. Синхронизация | 371 |
| 11.8.3. Операции пакета pthread | 374 |
| 11.9. Резюме | 376 |
| 11.10. Учебный пример: управление дисковым кэшем | 377 |
| 11.10.1. Чтение и запись дисковых данных | 377 |
| 11.10.2. Выделенные и свободные буферы | 378 |
| 11.10.3. Структура буфера | 379 |
| 11.10.4. Алгоритмы для доступа к буферу | 380 |
| Вопросы и упражнения к учебному примеру | 382 |
| Контрольные вопросы | 383 |
| |
| Глава 12. Взаимодействие между процессами с общей памятью | 387 |
| |
| 12.1. Критические секции в языках программирования | 387 |
| 12.2. Мониторы | 390 |
| 12.2.1. Средства синхронизации в языке Java | 393 |
| 12.2.2. Критические секции в языке Java | 395 |
| 12.2.3. Условная синхронизация в языке Java | 396 |
| 12.2.4. Реализация мониторов в языке Java | 397 |
| 12.2.5. Дополнительные вопросы, связанные с мониторами | 401 |
| 12.2.6. Единый класс для доступа к ресурсам | 402 |
| 12.2.7. Менеджер циклического буфера | 403 |
| 12.2.8. Решение проблемы читателей и писателей | 405 |
| 12.2.9. Практика применения мониторов | 406 |
| 12.3. Синхронизация на уровне целых операций | 408 |
| 12.3.1. Формулы маршрута | 408 |
| 12.3.2. Активные объекты | 410 |
| 12.4. Резюме | 414 |
| Контрольные вопросы | 415 |
| |
| Глава 13. Взаимодействие между процессами и структура системы | 420 |
| |
| 13.1. Виды взаимодействия между процессами | 420 |
| 13.2. Структура системы и IPC с общей памятью | 422 |
| 13.3. Структура системы и IPC без общей памяти | 423 |
| 13.4. Область применения метода взаимодействия через общую память | 424 |
| 13.5. Системы с обязательным разделением процессов | 425 |
| 13.6. Взаимодействие процессов в операционной системе UNIX | 425 |
| 13.7. Обзор механизмов взаимодействия между процессами | 427 |
| 13.8. Функциональная эквивалентность двух типов системной архитектуры | 429 |
| 13.9. Именование в параллельных и распределённых системах | 431 |
| 13.10. Резюме | 432 |
| Контрольные вопросы | 432 |
| |
| Глава 14. Взаимодействие между процессами без общей памяти | 434 |
| |
| 14.1. Введение | 434 |
| 14.2. Файлы для общих данных | 435 |
| 14.3. Каналы UNIX | 437 |
| 14.3.1 Конвейеризация команд | 438 |
| 14.3.2. Недостатки каналов | 438 |
| 14.4. Передача сообщений | 439 |
| 14.5. Разновидности передачи сообщений | 441 |
| 14.5.1. Сообщение от произвольного отправителя | 442 |
| 14.5.2. Примитивы запроса и ответа | 442 |
| 14.5.3. Несколько портов на процесс | 443 |
| 14.5.4. Входные и выходные порты | 444 |
| 14.5.5. Глобальные порты | 446 |
| 14.5.6. Широковещание и мультивещание | 447 |
| 14.5.7. Перенаправление сообщений | 448 |
| 14.5.8. Время ожидания | 448 |
| 14.5.9. Удаление устаревших сообщений | 448 |
| 14.6. Реализация асинхронной передачи сообщений | 449 |
| 14.7. Применение синхронной передачи сообщений | 451 |
| 14.8. Поддержка передачи сообщений языками программирования | 453 |
| 14.8.1. Каналы occam для синхронного взаимодействия | 453 |
| 14.8.2. Абстракции языка Linda | 454 |
| 14.9. Многопоточные клиентские и серверные процессы | 456 |
| 14.10. Резюме | 457 |
| Контрольные вопросы | 458 |
| |
| Глава 15. Отказоустойчивость и постоянные данные | 460 |
| |
| 15.1. Отказ системы | 460 |
| 15.2. Модель отказа сбой-остановка | 461 |
| 15.3. Понятие отказоустойчивости | 4621 |
| 15.4. Идемпотентные операции | 462 |
| 15.5. Атомарные операции над постоянными объектами | 462 |
| 15.5.1. Энергозависимая, постоянная и стабильная память | 463 |
| 15.6. Реализация атомарных операций | 464 |
| 15.6.1. Протоколирование | 465 |
| 15.6.2. Теневое выполнение операций | 465 |
| 15.7. Энергонезависимая память | 467 |
| 15.8. Одна операция над постоянными данными | 468 |
| 15.9. Требования СУБД к операционной системе | 469 |
| 15.10. Резюме | 471 |
| Контрольные вопросы | 472 |
| |
| Глава 16. Взаимодействие между процессами |
| в распределённой системе | 474 |
| |
| 16.1. Введение | 474 |
| 16.2. Специфические характеристики распределенных систем | 475 |
| 16.3. Взаимодействие между процессами методом передачи сообщений | 476 |
| 16.3.1. IPC в распределенной системе | 476 |
| 16.3.2. Распределенная асинхронная передача сообщений | 476 |
| 16.4. Интеграция IPC с сетевым сервисом | 478 |
| 16.4.1. Взаимодействие между процессами через сокеты | 478 |
| 16.5. Сокеты и потоки Java | 482 |
| 16.5.1. Пакет java.net | 485 |
| 16.5.2. Реализация клиента | 485 |
| 16.5.3. Асинхронная передача сообщений | 486 |
| 16.6. Парадигмы распределённого программирования | 486 |
| 16.6.1. Синхронное и асинхронное взаимодействие | 486 |
| 16.6.2. Процедурное взаимодействие и передача сообщений | 487 |
| 16.7. Удалённый вызов процедур | 488 |
| 16.7.1. Системы с поддержкой RPC | 488 |
| 16.7.2. Учёт вероятности перегрузки сети или сервера | 490 |
| 16.7.3. Учёт вероятности отказа отдельных узлов | 490 |
| 16.7.4. Язык CCLU | 492 |
| 16.7.5. RPC и эталонная модель OSI | 493 |
| 16.8. Интеграция RPC и языков программирования | 494 |
| 16.8.1. Прозрачность распределённой реализации | 494 |
| 16.8.2. Маршалинг аргументов | 496 |
| 16.8.3. Объектно-ориентированные системы | 497 |
| 16.8.4. Проверка типов и согласованность версий | 498 |
| 16.8.5. Представление данных в гетерогенной среде | 498 |
| 16.9. Пакет java.rmi | 499 |
| 16.9.1. RMI и объектная модель | 499 |
| 16.9.2. Механизмы RMI | 500 |
| 16.9.3. Пример использования RMI | 503 |
| 16.9.4. Сравнение RMI с механизмом сокетов | 505 |
| 16.10. Недостатки синхронного вызова | 505 |
| 16.11. Именование, поиски связывание | 507 |
| 16.11.1. Именование объектов с использованием IPC | 507 |
| 16.11.2. Поиск имен объектов | 509 |
| 16.11.3. Архитектура ANSA | 510 |
| 16.12. Резюме | 511 |
| Контрольные вопросы | 512 |
| |
| Часть III. Управление транзакциями | 515 |
| |
| Глава 17. Составные операции | 517 |
| |
| 17.1. Выполнение составной операции | 517 |
| 17.2. Данные в основной памяти | 518 |
| 17.3. Данные в постоянной памяти | 519 |
| 17.3.1. Составные операции в файловых системах | 519 |
| 17.3.2. Составные операции в СУБД | 520 |
| 17.4. Параллельное выполнение составных операций | 520 |
| 17.4.1. Оценка необходимости параллельного выполнения | 521 |
| 17.5. Проблемы параллельного выполнения составных операций | 522 |
| 17.5.1. Неконтролируемое чередование подопераций | 523 |
| 17.5.2. Видимость результатов подопераций | 524 |
| 17.5.3. Взаимоблокировка | 524 |
| 17.6. Отказ системы | 525 |
| 17.7. Резюме | 526 |
| Контрольные вопросы | 527 |
| |
| Глава 18. Выделение ресурсов и взаимоблокировка | 529 |
| |
| 18.1. Требования к динамическому выделению ресурсов | 529 |
| 18.2. Взаимоблокировка процессов | 530 |
| 18.3. Активная блокировка и зависание процесса | 531 |
| 18.4. Условия взаимоблокировки | 532 |
| 18.4.1. Предотвращение взаимоблокировки | 533 |
| 18.5. Проблема обедающих философов | 534 |
| 18.6. Граф выделения ресурсов | 536 |
| 18.7. Выявление взаимоблокировки | 538 |
| 18.7.1. Алгоритм выявления взаимоблокировки | 539 |
| 18.7.2. Пример выявления взаимоблокировки | 539 |
| 18.7.3. Устранение взаимоблокировки | 540 |
| 18.8. Предупреждение взаимоблокировки | 541 |
| 18.8.1. Проблемы, связанные с предупреждением взаимоблокировки | 542 |
| 18.9. Информация об освобождении объектов, многостадийные процессы | 542 |
| 18.10. Взаимоблокировка распределённых процессов | 543 |
| 18.10.1. Выявление взаимоблокировки распределённых процессов | 544 |
| 18.11. Резюме | 546 |
| Контрольные вопросы | 546 |
| |
| Глава 19. Транзакции | 549 |
| |
| 19.1. Введение | 549 |
| 19.2. Определение транзакций в приложении | 551 |
| 19.3. Сериализуемость | 553 |
| 19.4. Свойства транзакций | 555 |
| 19.5. Допустимые схемы выполнения транзакций | 556 |
| 19.6. Модель системы и обработка транзакций | 556 |
| 19.6.1. Некоммутативные пары операций | 558 |
| 19.6.2. Условие сериализуемости | 559 |
| 19.7. Граф зависимостей транзакций | 561 |
| 19.8. История транзакций | 564 |
| 19.9. Отмена транзакций и свойство изолированности | 567 |
| 19.9.1. Каскадная отмена транзакций | 567 |
| 19.9.2. Возможность восстановления состояния системы | 568 |
| 19.10. Резюме | 570 |
| Контрольные вопросы | 571 |
| |
| Глава 20. Параллельное выполнение транзакций | 573 |
| |
| 20.1. Введение | 573 |
| 20.2. Обработка объектов в основной памяти | 573 |
| 20.2.1. Централизованная система | 574 |
| 20.2.2. Распределённая система | 575 |
| 20.2.3. Подходы к разработке параллельных программ | 576 |
| 20.3. Структура системы обработки транзакций | 577 |
| 20.4. Методы на основе блокирования | 578 |
| 20.4.1. Двухфазное блокирование | 579 |
| 20.4.2. Пример двухфазного блокирования | 579 |
| 20.4.3. Семантическое блокирование | 581 |
| 20.4.4. Взаимоблокировка при использовании метода |
| двухфазного блокирования | 581 |
| 20.5. Упорядочение по отметкам времени | 582 |
| 20.5.1. Изолированность транзакций | 585 |
| 20.6. Оптимистическое управление транзакциями | 585 |
| 20.7. Резюме | 594 |
| Контрольные вопросы | 596 |
| |
| Глава 21. Восстановление состояния системы | 600 |
| |
| 21.1. Необходимость восстановления | 600 |
| 21.2. Восстановление состояния объекта | 601 |
| 21.3. Параллельное выполнение, отказы и свойства транзакций | 602 |
| 21.4. Протоколирование и теневое выполнение | 602 |
| 21.5. Восстановление с использованием журнала | 603 |
| 21.5.1. Записи в журнале и их использование при восстановлении | 604 |
| 21.5.2. Опережающая запись в журнал | 604 |
| 21.5.3. Контрольные точки | 605 |
| 21.6. Идемпотентные операции отмены и повтора | 606 |
| 21.7. Состояние транзакции на момент сбоя | 607 |
| 21.8. Алгоритм восстановления | 608 |
| 21.9. База данных координат мобильных объектов | 609 |
| 21.10. Резюме | 610 |
| Контрольные вопросы | 611 |
| |
| Глава 22. Распределённые транзакции | 613 |
| |
| 22.1. Объектная модель для распределённых систем | 613 |
| 22.2. Распределённая обработка транзакций | 614 |
| 22.3. Взаимодействие распределённых компонентов системы | 616 |
| 22.4. Метод двухфазного блокирования | 616 |
| 22.5. Метод упорядочения по отметкам времени | 617 |
| 22.6. Оптимистический метод | 618 |
| 22.7. Фиксация и отмена транзакций | 619 |
| 22.8. Протокол двухфазной фиксации | 621 |
| 22.9. Протокол двухфазного подтверждения | 624 |
| 22.10. Резюме | 627 |
| Контрольные вопросы | 628 |
| |
| Глава 23. Управление распределённой обработкой | 630 |
| |
| 23.1. Введение | 630 |
| 23.2. Группы процессов | 631 |
| 23.2.1. Выборы координатора | 632 |
| 23.3. Согласование реплик данных | 634 |
| 23.3.1. Сбор кворума для обеспечения строгой согласованности | 635 |
| 23.3.2. Крупномасштабные системы | 636 |
| 23.4. Упорядочение доставки сообщений | 636 |
| 23.4.1. Векторные часы | 638 |
| 23.5. Взаимное исключение в распределённой системе | 639 |
| 23.5.1. Реплицированные и распределённые объекты данных | 640 |
| 23.5.2. Алгоритмы взаимного исключения | 640 |
| 23.6. Резюме | 642 |
| Контрольные вопросы | 644 |
| |
| Часть IV. Примеры реальных систем | 645 |
| |
| Глава 24. UNIX | 647 |
| 24.1. Эволюция UNIX | 647 |
| 24.2. Структура системы и ядро UNIX | 649 |
| 24.2.1. Системные вызовы и выполнение кода ядра | 650 |
| 24.2.2. Управление устройствами | 651 |
| 24.2.3. Буферный кэш | 652 |
| 24.3. Файловая система | 652 |
| 24.3.1. Монтирование файловых систем | 653 |
| 24.3.2. Каталоги | 654 |
| 24.4. Реализация файловой системы | 654 |
| 24.4.1. Индексные узлы | 655 |
| 24.4.2. Файлы каталогов | 656 |
| 24.4.3. Защита доступа | 657 |
| 24.4.4. Выделение дисковых блоков | 658 |
| 24.4.5. Структуры данных в основной памяти | 658 |
| 24.4.6. Согласованность файловой системы | 659 |
| 24.5. Управление процессами | 660 |
| 24.5.1. Создание процессов | 661 |
| 24.5.2. Синхронизация между родительским и дочерним процессами | 661 |
| 24.5.3. Создание процессов при инициализации системы | 662 |
| 24.5.4. Создание процесса интерпретатором команд | 663 |
| 24.5.5. Планирование процессов | 663 |
| 24.5.6. Свопинг и страничная подкачка | 666 |
| 24.5.7. Состояния процесса | 666 |
| 24.6. Взаимодействие между процессами в классической UNIX | 668 |
| 24.6.1. Каналы между командами | 668 |
| 24.6.2. Сигналы | 670 |
| 24.6.3. Механизмы IPC в классической UNIX | 671 |
| 24.7. Классическая UNIX и её современные версии | 672 |
| 24.8. Совершенствование структуры ядра | 672 |
| 24.8.1. Загружаемые модули ядра | 673 |
| 24.8.2. Потоковый интерфейс ядра | 673 |
| 24.9. Совершенствование механизма обработки прерываний | 674 |
| 24.10. Поддержка параллельного выполнения процессов | 675 |
| 24.10.1. Взаимодействие между процессами в SVr4 | 676 |
| 24.10.2. Сокеты и именованные каналы | 678 |
| 24.11. Новые механизмы управления памятью | 679 |
| 24.12. Поддержка мультипроцессорной обработки | 680 |
| 24.13. Резюме | 680 |
| Контрольные вопросы | 681 |
| |
| Глава 25. Windows 2000 | 683 |
| |
| 25.1. Введение | 683 |
| 25.1.1. Свойства системы | 684 |
| 25.2. Структура системы | 686 |
| 25.2.1. Компоненты исполнительной системы | 688 |
| 25.3. Объектная модель и менеджер объектов | 689 |
| 25.3.1. Использование объектов | 691 |
| 25.3.2. Структура объекта | 691 |
| 25.3.3. Типы объектов | 693 |
| 25.3.4. Имена объектов и каталогов | 694 |
| 25.3.5. Дескрипторы объектов | 695 |
| 25.3.6. Методы объекта, специфические для конкретного типа | 696 |
| 25.3.7. Защита объектов | 697 |
| 25.4. Ядро | 697 |
| 25.4.1. Объекты, процессы и потоки ядра | 698 |
| 25.4.2. Планирование и диспетчеризация потоков | 699 |
| 25.4.3. Обработка прерываний и исключений | 700 |
| 25.5. Процессы, потоки, нити | 700 |
| 25.5.1. Синхронизация потоков | 702 |
| 25.5.2. Оповещения и асинхронные вызовы процедур | 703 |
| 25.5.3. Управление памятью | 704 |
| 25.6. Подсистема ввода-вывода | 706 |
| 25.6.1. Особенности архитектуры подсистемы ввода-вывода | 707 |
| 25.6.2. Обработка ввода-вывода | 709 |
| 25.6.3. Модель драйверов Windows | 710 |
| 25.7. Файловая система NTFS | 711 |
| 25.7.1. Архитектура NTFS | 712 |
| 25.8. Сетевое взаимодействие | 714 |
| 25.9. Резюме | 716 |
| Контрольные вопросы | 717 |
| |
| Глава 26. World Wide Web | 718 |
| |
| 26.1. Взаимодействие между клиентом и сервером Веб | 719 |
| 26.2. Именование веб-страниц | 720 |
| 26.3. Протокол HTTP | 722 |
| 26.4. Структура документа | 722 |
| 26.5. Выполнение программ на сервере и клиенте | 724 |
| 26.6. Защита | 726 |
| 26.6.1. Контроль доступа | 726 |
| 26.6.2. Передача конфиденциальных данных | 726 |
| 26.6.3. Мобильный код | 727 |
| 26.7. Управление параллельным доступом | 727 |
| 26.8. Масштабируемость | 728 |
| 26.9. Язык XML и протокол SOAP | 729 |
| 26.10. Резюме | 731 |
| Контрольные вопросы | 731 |
| |
| Глава 27. Промежуточное программное обеспечение | 733 |
| |
| 27.1. Парадигмы промежуточного программного обеспечения | 733 |
| 27.1.1. Эволюция объектно-ориентированного промежуточного |
| программного обеспечения | 735 |
| 27.2. Промежуточная платформа Java | 738 |
| 27.2.1. Java как технология программирования для Веб | 738 |
| 27.2.2. Удаленный вызов методов в Java | 740 |
| 27.2.3. Технологии Jini и JavaSpaces | 741 |
| 27.2.4. Компонентная модель JavaBeans | 744 |
| 27.2.5. Сервис передачи сообщений Java | 746 |
| 27.2.6. Технология JXTA | 746 |
| 27.3. Технологии OMG | 747 |
| 27.3.1. Компоненты модели ОМА | 748 |
| 27.3.2. Объектная модель OMG | 750 |
| 27.4. Инфраструктура CORBA | 751 |
| 27.4.1. Ядро брокера объектных запросов | 752 |
| 27.4.2. Язык описания интерфейсов OMG | 753 |
| 27.4.3. Остальные компоненты инфраструктуры CORBA | 754 |
| 27.4.4. Поддержка асинхронной передачи данных в CORBA | 756 |
| 27.5. Консорциум ODMG | 757 |
| 27.6. Технологии COM, DCOM и .NET | 758 |
| 27.7. Промежуточные платформы, ориентированные на передачу сообщений | 761 |
| 27.7.1. Система передачи сообщений MQSeries | 763 |
| 27.7.2. Система TIB/Rendezvous | 765 |
| 27.8. Резюме | 767 |
| Контрольные вопросы | 768 |
| |
| Литература | 770 |
| |
| Алфавитный указатель | 785 |
