год издания — 2002, кол-во страниц — 576, ISBN — 5-318-00534-9, 0-13-081081-9, тираж — 3000, язык — русский, тип обложки — твёрд. 7БЦ матов., масса книги — 870 гр., издательство — Питер

серия — Мастер-класс

КНИГА СНЯТА С ПРОДАЖИ

UNIX Network Programming
Second Edition
Volume 2. Interprocess Communications
by W. Richard Stevens

Prentice Hall PTR 1999

Пер. с англ. Д. Солнышкова

Формат 70x90 1/16

Книга написана известным экспертом по операционной системе UNIX и посвящена описанию одной из форм межпроцессного взаимодействия, IPC, с использованием которой создаётся большинство сложных программ. В ней описываются четыре возможности разделения решаемых задач между несколькими процессами или потоками одного процесса: передача сообщений, синхронизация, разделяемая память, удалённый вызов процедур.

Книга содержит большое количество иллюстрирующих примеров и может использоваться как учебник по IPC, и как справочник для опытных программистов.

Большинство нетривиальных программ пишутся с использованием одной из форм межпроцессного взаимодействия (IPC — Interprocess Communication). Это естественное следствие принципа разработки, заключающегося в том, что лучше создавать приложение, состоящее из отдельных взаимодействующих элементов, чем одну большую программу. Исторически разработка приложений пережила следующие этапы развития:

1. Сначала были большие цельные программы, которые делали всё необходимое. Отдельные части программы реализовывались в виде функций, обменивавшихся информацией через аргументы, возвращаемые значения и глобальные переменные,

2. Потом стали создаваться небольшие программы, взаимодействующие друг с другом посредством различных средств IPC. Многие стандартные утилиты Unix были разработаны именно таким образом, причём для передачи информации использовались каналы интерпретатора.

3. Наконец, сейчас появилась возможность лисать цельные программы, состоящие из взаимодействующих между собой потоков. В данном случае мы всё равно применяем термин IPC, хотя процесс имеется только один.

Комбинация последних двух вариантов также возможна: несколько процессов, каждый из которых состоит из нескольких потоков, вполне могут взаимодействовать между собой.

Мы описываем возможность разделения решаемых задач между несколькими процессами или даже между потоками одного процесса. В мультипроцессорной системе такое приложение сможет выполняться гораздо быстрее, поэтому разделение задач между процессами способно повысить его быстродействие.

В этой книге подробно описываются четыре формы IPC:

1. Передача сообщений (каналы, FIFO, очереди сообщений).

2. Синхронизация (взаимные исключения, условные переменные, блокировки чтения-записи, блокировка файлов и записей, семафоры).

3. Разделяемая память (неименованная и именованная),

4. Удалённый вызов процедур (двери, Sun RPC).

Здесь не рассматриваются вопросы написания программ, взаимодействующих по сети. Такая форма взаимодействия обычно подразумевает использование интерфейса сокетов и стека протоколов TCP/IP; эти темы были подробно разобраны в первом томе книги.

Нам могут возразить, что средства IPC, не предназначенные для взаимодействия по сети, вообще не следует использовать и что вместо этого следует изначально разрабатывать приложения с расчётом на использование в сети. Однако на практике средства IPC, работающие только в пределах одного узла, функционируют гораздо быстрее, чем сетевые, да и программы с их использованием оказываются проще. Разделяемая память и средства синхронизации обычно не могут использоваться по сети — они доступны только в пределах одного узла. Опыт и история показывают, что существует потребность в наличии как несетевых, так и сетевых форм IPC.

В этой книге используется материал первого тома и других моих книг:

• UNIX Network Programming, том 1,1998;
• Advanced Programming in the UNIX Environment, 1992;
• TCP/IP Illustrated, том 1,1994;
• TCP/IP Illustrated, том 2, написанной в соавторстве с Гари Райтом (Gary Wright),1995;
• TCP/IP Illustrated, том 3, 1996.

Может показаться странным, что я описываю средства IPC в книге, заглавие которой содержит слова «Network Programming». Замечу, что IPC часто используется и в сетевых приложениях. Как говорилось в предисловии к книге «UNIX Network Programming» 1990 года издания, «для понимания методов разработки сетевых приложений необходимо понимание средств межпроцессного взаимодействия (IPC)».

Введение

Предисловие	18

Введение	18
Изменения со времени первого издания	19
Кому адресована эта книга?	20
Исходный код и опечатки	20
Благодарности	21
Выходные сведения	21
От издательства	22

ЧАСТЬ 1. ВВЕДЕНИЕ В IPC UNIX

ГЛАВА 1. Обзор средств взаимодействия процессов Unix	24

1.1. Введение	24
1.2. Процессы, потоки и общий доступ к информации	26
Потоки	27
1.3. Живучесть объектов IPC	27
1.4. Пространства имён	29
1.5. Действие команд fork, exec и exit на объекты IPC	31
1.6. Обработка ошибок; функции-обёртки	32
Значение errno	34
1.7. Стандарты Unix	35
Posix	35
The Open Group	37
Версии Unix и переносимость	37
1.8. Комментарий к примерам IPC	38
1.9. Резюме	38
Упражнения	40

ГЛАВА 2. Posix IPC	41

2.1. Введение	41
2.2. Имена IPC	41
Функция px_ipc_name	43
2.3. Создание и открытие каналов IPC	44
2.4. Разрешения IPC	47
2.5. Резюме	48
Упражнения	48

ГЛАВА 3. System V IPC	49

3.1. Введение	49
3.2. Ключи типа key_t и функция ftok	49
Пример	50
3.3. Структура ipc_perm	51
3.4. Создание и открытие каналов IPC	52
3.5. Разрешения IPC	54
3.6. Повторное использование идентификаторов	56
3.7. Программы ipcs и ipcrm	58
3.8. Ограничения ядра	58
3.9. Резюме	60
Упражнения	61

ЧАСТЬ 2. ОБМЕН СООБЩЕНИЯМИ

ГЛАВА 4. Именованные и неименованные каналы	63

4.1. Введение	63
4.2. Приложение типа клиент-сервер	63
4.3. Программные каналы	64
Пример	67
4.4. Двусторонние каналы	70
4.5. Функции popen и pclose	72
Пример	73
4.6. Именованные каналы (FIFO)	74
Пример	75
Пример: неродственные клиент и сервер	77
4.7. Некоторые свойства именованных и неименованных каналов	78
4.8. Один сервер, несколько клиентов	81
Открытие файла и отправка его в FIFO клиента	84
Атомарность записи в FIFO	86
FIFO и NFS	87
4.9. Последовательные и параллельные серверы	87
Атака типа «отказ в обслуживании»	88
4.10. Потоки и сообщения	88
4.11. Ограничения программных каналов и FIFO	93
4.12. Резюме	95
Упражнения	95

ГЛАВА 5. Очереди сообщений Posix	97

5.1. Введение	97
5.2. Функции mq_open, mq_close, mq_unlink	98
Пример: программа mqcreate1	99
Пример: программа mqunlink	101
5.3. Функции mq_getattr и mq_setattr	101
Пример: программа mqgetattr	102
Пример: программа mqcreate	103
5.4. Функции mq_send и mq_receive	105
Пример: программа mqsend	107
Пример: программа mqreceive	107
5.5. Ограничения очередей сообщений	109
Пример: программа mqsysconf	109
5.6. Функция mq_notify	109
Пример: простая программа с уведомлением	111
Сигналы Posix: функции типа Async-Signal-Safe	11З
Пример: уведомление сигналом	114
Пример: уведомление сигналом с отключением блокировки	116
Пример: уведомление с использованием sigwait вместо обработчика	118
Пример: очереди сообщений Posix и функция select	119
Пример: запуск нового потока	121
5.7. Сигналы реального времени Posix	122
Пример	125
Функция signal_rt	128
5.8. Реализация с использованием отображения в память	129
Функция mq_close	140
Функция mq_unlink	141
Функция mq_getattr	141
Функция mq_setattr	142
Функция mq_notify	143
Функция mq_send	144
Функция mq_receive	148
5.9. Резюме	150
Упражнения	150

ГЛАВА 6. Очереди сообщений System V	152

6.1. Введение	152
6.2. Функция msgget	153
6.3. Функция rnsgsnd	153
6.4. Функция msgrcv	155
6.5. Функция msgctl	156
Пример	156
6.6. Простые примеры	157
Программа msgcreate	158
Программа msgsnd	158
Программа msgrcv	159
Программа msgrmid	160
Примеры	160
Программа msgrcvid	161
6.7. Пример программы клиент-сервер	162
6.8. Мультиплексирование сообщений	164
Пример: одна очередь на приложение	165
Пример: одна очередь для каждого клиента	169
6.9. Использование select и poll с очередями сообщений	173
6.10. Ограничения, накладываемые на очереди сообщений	174
Пример	175
6.11. Резюме	177
Упражнения	177

ЧАСТЬ 3. СИНХРОНИЗАЦИЯ

ГЛАВА 7. Взаимные исключения и условные
переменные	179

7.1. Введение	179
7.2. Взаимные исключения: установка и снятие блокировки	179
7.3. Схема производитель-потребитель	181
7.4. Блокировка и ожидание	186
7.5 Условные переменные: ожидание и сигнализация	187
Исключение конфликтов блокировок	191
7.6. Условные переменные; время ожидания
и широковещательная передача	191
7.7. Атрибуты взаимных исключений и условных переменных	192
Завершение процесса, заблокировавшего ресурс	194
7.8. Резюме	195
Упражнения	196

ГЛАВА 8. Блокировки чтения-записи	197

8.1. Введение	197
8.2. Получение и сброс блокировки чтения-записи	198
8.3. Атрибуты блокировки чтения-записи	198
8.4. Реализация с использованием взаимных исключений и условных
переменных	199
Тип данных pthread_rwlock_t	200
Функция pthread_rwlock_init	201
Функция pthread_rwlock_destroy	201
Функция ptbread_rwlock rdlock	203
Функция pthread_rwlock_tryrdlock	204
Функция pthread_rwlock_wrlock	204
Функция pthread_rwlock_trywrlock	204
Функция pthread_rwlock_unlock	206
8.5. Отмена выполнения потоков	207
Пример	208
Функция thread1	210
Функция thread2	210
8.6. Резюме	212
Упражнения	212

ГЛАВА 9. Блокирование записей	213

9.1, Введение	213
9.2. Блокирование записей и файлов	217
История	218
9.3. Блокирование записей с помощью fcntl по стандарту Posix	219
Пример	221
Пример: упрощение с помощью макросов	222
9.4. Рекомендательная блокировка	223
Пример: несотрудничающие процессы	223
9.5. Обязательная блокировка	224
Пример	225
9.6. Приоритет чтения и записи	227
Пример: блокировка на чтение при наличии в очереди блокировки
на запись	227
Пример: имеют ли приоритет запросы на запись перед запросами
на чтение?	230
9.7. Запуск единственного экземпляра демона	233
9.8. Блокирование файлов	234
9.9. Блокирование в NFS	236
9.10. Резюме	237
Упражнения	237

ГЛАВА 10. Семафоры Posix	239

10.1. Введение	239
10.2. Функции sem_open, sem_close и sem_unlink	245
10.3. Функции sem_wait и sem_trywait	246
10.4. Функции sem_post и sem_getvalue	246
10.5. Простые примеры	247
Программа semcreate	247
Программа semunlink	248
Програлша semgetvalue	249
Программа semwait	249
Программа sempost	250
Примеры	250
10.6. Задача производителей и потребителей	252
Зависание	257
10.7. Блокирование файлов	258
10.8. Функции sem_init и sem_destroy	258
Пример	260
10.9. Несколько производителей, один потребитель	262
10.10. Несколько производителей, несколько потребителей	265
10.11. Несколько буферов	268
10.12. Использование семафоров несколькими процессами	276
10.13. Ограничения на семафоры	277
Пример: программа semsysconf	277
10.14. Реализация с использованием FIFO	278
Функция sem_open	279
Функция sem_close	281
Функция sem_unlink	281
Функция sem_post	282
Функция sem_wait	282
10.15. Реализация с помощью отображения в память	283
Функция sem_open	284
Функция sem_close	288
Функция sem_unlink	288
Функция sem_post	288
Функция sem_wait	289
Функция sem_trywait	290
Функция sem_getvalue	291
10.16. Реализация с использованием семафоров System V	291
Функция sem_open	292
Функция sem_close	295
Функция sem_unlink	296
Функция sem_post	296
Функция sem_wait	296
Функция sem_trywait	298
Функция sem_getvalue	298
10.17. Резюме	299
Упражнения	299

ГЛАВА 11. Семафоры System V	301

11.1. Введение	301
11.2. Функция semget	302
Инициализация значения семафора	303
11.3. Функция semop	305
11.4. Функция semctl	307
11.5. Простые программы	308
Программа semcreatc	309
Программа semrmid	309
Программа semsetvalues	310
Программа semgetvalues	311
Программа semops	312
Примеры	313
11.6. Блокирование файлов	314
11.7. Ограничения семафоров System V	316
Пример	316
11.8. Резюме	320
Упражнения	320

ЧАСТЬ 4. РАЗДЕЛЯЕМАЯ ПАМЯТЬ

ГЛАВА 12. Введение в разделяемую память	322

12.1. Введение	322
12.2. Функции mmap, munmap и msync	327
Почему вообще используется отображение в память?	329
12.3. Увеличение счётчика в отображаемом в память файле	330
12.4. Неименованное отображение в память в 4.4BSD	334
12.5. Отображение в память в SVR4 с помощью /dev/zero	335
12.6. Обращение к объектам, отображённым в память	336
12.7. Резюме	341
Упражнения	342

ГЛАВА 13. Разделяемая память Posix	343

13.1. Введение	343
13.2. Функции shm_ореп и shm_unlink	343
13.3. Функции ftruncate и fstat	345
13.4. Простые программы	346
Программа shmcreate	346
Программа shmunlink	347
Программа shmwrite	347
Программа shmread	348
Примеры	349
Пример	349
13.5. Увеличение общего счётчика	351
13.6. Отправка сообщений на сервер	353
13.7. Резюме	359
Упражнения	360

ГЛАВА 14. Разделяемая память System V	361

14.1. Введение	361
14.2. Функция shmget	361
14.3. Функция shmat	362
14.4. Функция shmdt	362
14.5. Функция shmctl	363
14.6. Простые программы	363
Программа shmget	363
Программа shmrmid	364
Программа shmwrite	364
Программа shmread	365
Примеры	366
14.7. Ограничения, накладываемые на разделяемую память	367
Пример	367
14.8. Резюме	368
Упражнение	369

ЧАСТЬ 5. УДАЛЁННЫЙ ВЫЗОВ ПРОЦЕДУР

ГЛАВА 15. Двери	371

15.1. Введение	371
Пример	373
15.2. Функция door_call	377
15.3. Функция door_create	379
15.4. Функция door_return	3S0
15.5. Функция door_cred	381
15.6. Функция door_info	381
15.7. Примеры	382
Функция door_info	382
Буфер результатов слишком мал	383
Функция door_cred и информация о клиенте	385
Автоматическое управление потоками сервера	386
Автоматическое управление потоками сервера: несколько процедур	388
Атрибут DOOR_UNREF для серверов	391
15.8. Передача дескрипторов	395
Пример	396
15.9. Функция door_server_create	400
15.10. Функции door_bind, door_unbind и door_revoke	406
15.11. Досрочное завершение клиента или сервера	406
Досрочное завершение сервера	406
Непрерываемость системного вызова door_call	407
Идемпотентные и неидемпотентные процедуры	408
Досрочное завершение клиента	411
15.12. Резюме	413
Упражнения	413

ГЛАВА 16. Пакет SunRPC	415

16.1. Введение	415
Пример	416
История	422
16.2. Многопоточность	424
16.3. Привязка сервера	427
Inetd и серверы RPC	430
16.4. Аутентификация	431
16.5. Тайм-аут и повторная передача	434
Управление соединением по TCP	437
Идентификатор транзакций	438
Кэш повторных ответов	438
16.6. Семантика вызовов	439
16.7. Досрочное завершение сервера или клиента	441
Досрочное завершение сервера	441
Досрочное завершение клиента	442
16.8. XDR: представление внешних данных	443
Пример: использование XDR без RPC	448
Пример: вычисление размера буфера	454
Пример: необязательные данные	455
Пример: обработка связного списка	459
16.9. Форматы пакетов RPC	461
16.10. Резюме	466
Упражнения	467

Эпилог	469

ПРИЛОЖЕНИЕ А
Измерение производительности	473

А.1. Введение	473
А.2. Результаты	474
А.З, Измерение полосы пропускания: программы	481
А.4. Измерение задержки передачи сообщений: программы	494
А.5. Синхронизация потоков: программы	500
А.6. Синхронизация процессов: программы	510

ПРИЛОЖЕНИЕ Б
Основы многопоточного программирования	514

Б.1. Введение	514
Б.2. Основные функции для работы с потоками: создание и завершение	515

ПРИЛОЖЕНИЕ В
Вспомогательные исходные коды	518

В.1. Заголовочный файл unpipch	518
В.2. Заголовочный файл config.h	522
В.3. Стандартные функции вывода сообщений об ошибках	523

ПРИЛОЖЕНИЕ Г
Решения некоторых упражнений	527

Глава 1	527
Глава 2	527
Глава 3	528
Глава 4	529
Глава 5	531
Глава 6	533
Глава 7	533
Глава 9	534
Глава 10	535
Глава 11	537
Глава 12	537
Глава 13	540
Глава 14	541
Глава 15	541
Глава 16	543

Литература	546

Алфавитный указатель	548

Книги на ту же тему

UNIX. Практическое пособие администратора, Торчинский Ф., 2003
UNIX. Справочник, Роббинс А., 2007
UNIX. Профессиональное программирование. — 2-е изд., Стивенс Р., Раго С., 2007
Основы организации и функционирования ОС ЭВМ, Краковяк С., 1988
Современные языки и технологии параллельного программирования: Учебник, Гергель В. П., 2012
Технологии параллельного программирования MPI и OpenMP: Учебное пособие, Антонов А. С., 2012
UNIX: Разработка сетевых приложений, Стивенс Р., 2003
Настройка производительности UNIX-систем, Мусумеси Д. П., Лукидес М., 2003
Многоядерное программирование, Эхтер Ш., Робертс Д., 2010
DNS и BIND, Альбитц П., Ли К., 2002
Создание защиты в Интернете, Цвики Э., Купер С., Чапмен Б., 2002
Linux и UNIX: программирование в shell. Руководство разработчика, Тейнсли Д., 2001
TCP/IP. Сетевое администрирование, 3-е издание, Хант К., 2004
Использование Linux. — 6-е изд. Специальное издание, Бендел Д., Нейпир Р., 2002
Linux. Карманный справочник, Граннеман С., 2007
Linux: основные команды. Карманный справочник, Баррет Д. Д., 2007
Взломы и настройка LINUX. 100 профессиональных советов и инструментов. Практическое пособие, Фликенгер Р., 2006
Запускаем Linux. — 3-е изд., Уэлш М., Далхаймер М. К., Кауфман Л., 2001
Java для Internet в Windows и Linux, Дунаев С. Б., 2004
Linux. Справочник, Сивер Э., Спейнауэр С., Фиггинс С., Хекман Д., 2001
Современное проектирование на C++: Обобщённое программирование и прикладные шаблоны проектирования, Александреску А., 2015
Программирование на C++ в Linux, Секунов Н. Ю., 2003
Язык программирования C. Лекции и упражнения. — 6-е изд., Прата С., 2015
Взломы Web-узлов. 100 профессиональных советов и инструментов. Практическое пособие, Хеменвей К., Калишейн Т., 2006
Apache для профессионалов, Уэйнрайт П., 2001
Perl для системного администрирования, Бланк-Эдельман Д. Н., 2001
PHP 5. — 2-е изд., перераб. и доп., Котеров Д. В., Костарев А. Ф., 2010
Параллельные вычислительные системы, Головкин Б. А., 1980
Генерация операционной системы ОС ЕС, Назаров С. В., Барсуков А. Г., 1985

elapsed time 0.025 sec

/ИТ-книги

ОГЛАВЛЕНИЕ

Книги на ту же тему