UNIX系统编程

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出版者:电子工业出版社
作者:【美】Kay A. Robbins
出品人:
页数:904
译者:
出版时间:2017-4
价格:198
装帧:平装
isbn号码:9787121308536
丛书系列:原味精品书系
图书标签:
  • Linux/Unix
  • 计算机科学
  • 操作系统
  • 计算机
  • 程序设计
  • Unix
  • 软件工程
  • UNIX
  • 系统编程
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具体描述

《UNIX系统编程:通信、并发与线程(英文版)》是一本基于最新UNIX 标准的完备的参考书,对UNIX 编程的要点进行了清晰易懂的介绍,从一些用于说明如何使用系统调用的短小代码段开始,逐渐过渡到能帮助读者扩展自己技能水平的实际项目中。《UNIX系统编程:通信、并发与线程(英文版)》中对通信、并发和线程问题进行了深入探讨,对复杂的概念,例如信号和并发,进行了全面且清晰的解释。《UNIX系统编程:通信、并发与线程(英文版)》还覆盖了与文件、信号、信号量、POSIX 线程和客户机—服务器通信相关的内容。《UNIX系统编程:通信、并发与线程(英文版)》不仅提供了大量实例和练习,还专门设计了有针对性的项目并给出了参考答案。

作者简介

目录信息

I Fundamentals 1
1 Technology’s Impact on Programs 3
1.1 TerminologyofChange 4
1.2 Time andSpeed 5
1.3 Multiprogramming and Time Sharing 7
1.4 Concurrency at the Applications Level 9
1.5 Security and Fault Tolerance 13
1.6 Buffer Overflows for Breaking and Entering 14
1.7 UNIXStandards 18
1.8 AdditionalReading 20
2 Programs, Processes and Threads 21
2.1 How a Program Becomes a Process 22
2.2 Threads andThreadofExecution 23
2.3 Layout of a Program Image 24
2.4 LibraryFunctionCalls 26
2.5 Function Return Values and Errors 29
2.6 ArgumentArrays 31
2.7 Thread-SafeFunctions 38
2.8 UseofStaticVariables 40
2.9 StructureofStaticObjects 42
2.10 Process Environment 48
2.11 Process Termination 51
2.12 Exercise: An env Utility 54
2.13 Exercise: Message Logging 55
2.14 AdditionalReading 56
3 Processes in UNIX 59
3.1 Process Identification 60
3.2 ProcessState 61
3.3 UNIX Process Creation and fork 64
3.4 The wait Function 71
3.5 The exec Function 78
3.6 Background Processes and Daemons 84
3.7 Critical Sections 86
3.8 Exercise: Process Chains 87
3.9 Exercise: Process Fans 88
3.10 AdditionalReading 89
4 UNIX I/O 91
4.1 DeviceTerminology 92
4.2 Reading and Writing 92
4.3 OpeningandClosingFiles 102
4.4 The select Function 107
4.5 The pollFunction 116
4.6 File Representation 119
4.7 Filters and Redirection 128
4.8 FileControl 132
4.9 Exercise: Atomic Logging 135
4.10 Exercise: A cat Utility 141
4.11 AdditionalReading 143
5 Files and Directories 145
5.1 UNIXFileSystemNavigation 146
5.2 Directory Access 152
5.3 UNIX File System Implementation 158
5.4 Hard Links and Symbolic Links 162
5.5 Exercise: The which Command 173
5.6 Exercise: Biffing 174
5.7 Exercise: News biff 177
5.8 Exercise: Traversing Directories 179
5.9 AdditionalReading 181
6 UNIX Special Files 183
6.1 Pipes 184
6.2 Pipelines 188
6.3 FIFOs 192
6.4 Pipes and the Client-Server Model 196
6.5 TerminalControl 203
6.6 AudioDevice 214
6.7 Exercise:Audio 219
6.8 Exercise: Barriers 221
6.9 Exercise: The stty Command 223
6.10 Exercise: Client-Server Revisited 223
6.11 AdditionalReading 223
7 Project: The Token Ring 225
7.1 RingTopology 226
7.2 RingFormation 227
7.3 RingExploration 234
7.4 SimpleCommunication 236
7.5 MutualExclusionwithTokens 237
7.6 MutualExclusionbyVoting 238
7.7 Leader Election on an Anonymous Ring 239
7.8 TokenRingforCommunication 241
7.9 Pipelined Preprocessor 243
7.10 Parallel Ring Algorithms 246
7.11 FlexibleRing 250
7.12 AdditionalReading 251
II Asynchronous Events 253
8 Signals 255
8.1 BasicSignalConcepts 256
8.2 GeneratingSignals 256
8.3 Manipulating Signal Masks and Signal Sets 261
8.4 Catching and Ignoring Signals—sigaction 267
8.5 Waiting for Signals—pause, sigsuspend and sigwait 273
8.6 Handling Signals: Errors and Async-signal Safety 283
8.7 Program Control with siglongjmp and sigsetjmp 286
8.8 Programming with Asynchronous I/O 288
8.9 Exercise:DumpingStatistics 299
8.10 Exercise: Spooling a Slow Device 299
8.11 AdditionalReading 300
9 Times and Timers 301
9.1 POSIXTimes 302
9.2 SleepFunctions 314
9.3 POSIX:XSI IntervalTimers 315
9.4 Realtime Signals 320
9.5 POSIX:TMRIntervalTimers 324
9.6 Timer Drift, Overruns and Absolute Time 329
9.7 AdditionalReading 339
10 Project: Virtual Timers 341
10.1 ProjectOverview 342
10.2 SimpleTimers 344
10.3 Setting One of Five Single Timers 347
10.4 Using Multiple Timers 357
10.5 A Robust Implementation of Multiple Timers 363
10.6 POSIX:TMRTimer Implementation 367
10.7 mycron, a Small Cron Facility 367
10.8 AdditionalReading 368
11 Project: Cracking Shells 369
11.1 BuildingaSimpleShell 370
11.2 Redirection 374
11.3 Pipelines 376
11.4 Signal Handling in the Foreground 380
11.5 Process Groups, Sessions and Controlling Terminals 386
11.6 Background Processes in ush 391
11.7 JobControl 398
11.8 Job Control for ush 402
11.9 AdditionalReading 405
III Concurrency 407
12 POSIX Threads 409
12.1 A Motivating Problem: Monitoring File Descriptors 410
12.2 Use of Threads to Monitor Multiple File Descriptors 411
12.3 ThreadManagement 415
12.4 ThreadSafety 431
12.5 User Threads versus Kernel Threads 433
12.6 Thread Attributes 436
12.7 Exercise: ParallelFileCopy 443
12.8 AdditionalReading 444
13 Thread Synchronization 447
13.1 POSIX Synchronization Functions 448
13.2 MutexLocks 448
13.3 At-Most-Once and At-Least-Once-Execution 461
13.4 Condition Variables 465
13.5 Signal Handling and Threads 473
13.6 Readers and Writers 478
13.7 A strerror_r Implementation 483
13.8 Deadlocks and Other Pesky Problems 483
13.9 Exercise: Multiple Barriers 485
13.10 AdditionalReading 486
14 Critical Sections and Semaphores 487
14.1 Dealing with Critical Sections 488
14.2 Semaphores 491
14.3 POSIX:SEM Unnamed Semaphores 494
14.4 POSIX:SEM Semaphore Operations 496
14.5 POSIX:SEM Named Semaphores 502
14.6 Exercise: LicenseManager 507
14.7 AdditionalReading 509
15 POSIX IPC 511
15.1 POSIX:XSI Interprocess Communication 512
15.2 POSIX:XSI Semaphore Sets 514
15.3 POSIX:XSISharedMemory 525
15.4 POSIX:XSI Message Queues 535
15.5 Exercise: POSIX Unnamed Semaphores 542
15.6 Exercise: POSIX Named Semaphores 543
15.7 Exercise: Implementing Pipes with Shared Memory 544
15.8 Exercise: Implementing Pipes with Message Queues 547
15.9 AdditionalReading 548
16 Project: Producer Consumer Synchronization 549
16.1 The Producer-Consumer Problem 550
16.2 Bounded Buffer Protected by Mutex Locks 551
16.3 Buffer Implementation with Semaphores 555
16.4 Introduction to a Simple Producer-Consumer Problem 560
16.5 Bounded Buffer Implementation Using Condition Variables 564
16.6 Buffers with Done Conditions 565
16.7 ParallelFileCopy 573
16.8 ThreadedPrintServer 575
16.9 AdditionalReading 580
17 Project: The Not Too Parallel Virtual Machine 581
17.1 PVM History, Terminology, and Architecture 582
17.2 The Not Too Parallel Virtual Machine 584
17.3 NTPVMProjectOverview 585
17.4 I/OandTestingofDispatcher 591
17.5 Single Task with No Input 600
17.6 SequentialTasks 601
17.7 ConcurrentTasks 604
17.8 Packet Communication, Broadcast and Barriers 605
17.9 TerminationandSignals 605
17.10 Ordered Message Delivery 606
17.11 AdditionalReading 606
IV Communication 607
18 Connection-Oriented Communication 609
18.1 TheClient-ServerModel 610
18.2 CommunicationChannels 610
18.3 Connection-Oriented Server Strategies 614
18.4 Universal Internet Communication Interface (UICI) 618
18.5 UICI Implementations of Different Server Strategies 621
18.6 UICIClients 624
18.7 Socket ImplementationofUICI 629
18.8 Host Names and IP Addresses 641
18.9 Thread-SafeUICI 649
18.10 Exercise: PingServer 652
18.11 Exercise: Transmission of Audio 653
18.12 AdditionalReading 655
19 Project: WWWRedirection 657
19.1 TheWorldWideWeb 658
19.2 Uniform Resource Locators (URLs) 658
19.3 HTTPPrimer 660
19.4 WebCommunicationPatterns 665
19.5 Pass-through Monitoring of Single Connections 672
19.6 Tunnel Server Implementation 674
19.7 ServerDriver forTesting 675
19.8 HTTPHeaderParsing 676
19.9 SimpleProxyServer 679
19.10 ProxyMonitor 680
19.11 ProxyCache 683
19.12 Gateways asPortals 684
19.13 GatewayforLoadBalancing 685
19.14 Postmortem 686
19.15 AdditionalReading 690
20 Connectionless Communication and Multicast 691
20.1 Introduction to Connectionless Communication 692
20.2 Simplified Interface for Connectionless Communication 693
20.3 Simple-RequestProtocols 697
20.4 Request-ReplyProtocols 702
20.5 Request-Reply with Timeouts and Retries 708
20.6 Request-Reply-Acknowledge Protocols 714
20.7 ImplementationofUICIUDP 715
20.8 ComparisonofUDPandTCP 724
20.9 Multicast 725
20.10 Exercise:UDPPortServer 729
20.11 Exercise: StatelessFileServer 730
20.12 AdditionalReading 732
21 Project: Internet Radio 733
21.1 ProjectOverview 734
21.2 AudioDeviceSimulation 735
21.3 UDP Implementation with One Program and One Receiver 735
21.4 UDP Implementation with Multiple Programs and Receivers 746
21.5 UDP Implementation of Radio Broadcasts 747
21.6 Multicast Implementation of Radio Broadcasts 750
21.7 TCPImplementationDifferences 750
21.8 Receiving Streaming Audio Through a Browser 755
21.9 AdditionalReading 759
22 Project: Server Performance 761
22.1 ServerPerformanceCosts 762
22.2 ServerArchitectures 762
22.3 ProjectOverview 767
22.4 Single-ClientDriver 767
22.5 Multiple-Client Driver 771
22.6 Thread-per-request and Process-per-request Implementations 774
22.7 Thread-worker-pool Strategy 774
22.8 Thread-worker Pool with Bounded Buffer 775
22.9 Process-worker Pool 775
22.10 InfluenceofDiskI/O 776
22.11 PerformanceStudies 780
22.12 Report Writing 790
22.13 AdditionalReading 792
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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初次翻开这本书时,我本以为它会着重于Shell脚本的精妙技巧,毕竟书名中带有“系统编程”的字样。然而,令我惊喜的是,它对Shell脚本的讨论极为克制,基本只将其定位为工具层面的调用接口,而不是编程主体。这本书的核心聚焦点明显是C语言在系统编程中的应用,但它对C语言的讲解也并非停留在语法层面。作者花了大量笔墨去讨论指针的算术运算在内存地址映射中的具体含义,以及字符串在内核缓冲区中被截断或溢出的潜在风险。例如,在讨论`exec`家族函数栈帧的构建时,它详尽地描述了`argc`、`argv`以及环境变量是如何被加载到新进程的地址空间中的。这种对“边界条件”的执着,是这本书最宝贵的财富之一。我记得在处理网络套接字编程时,它不仅讲解了`socket()`、`bind()`、`listen()`的标准流程,更深入剖析了TCP三次握手和四次挥手中的内核状态机转换,并解释了`SO_REUSEADDR`选项背后的具体含义——它如何影响TIME_WAIT状态的回收。这种对每一个系统调用背后“状态机”的刻画,使得原本平淡无奇的网络代码变得鲜活且富有逻辑性。

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说实话,这本书的阅读体验称得上是一种对耐心的考验,但其回报是巨大的。它绝非那种可以让人轻松“刷完”的畅销书,更像是一本需要放在案头,随时翻阅的参考宝典。我尤其欣赏作者在讲解多线程和进程同步机制时所展现出的严谨性。关于互斥锁和条件变量的陷阱分析,简直是教科书级别的范例。他没有简单地罗列POSIX线程库的API,而是通过一系列精心构造的并发场景——比如“哲学家进餐问题”的变体、资源竞争下的死锁与活锁的重现——来引导读者理解并发编程的内在危险。最让我印象深刻的是对内存屏障(Memory Barrier)在不同处理器架构下语义差异的探讨。虽然这部分内容相当晦涩,涉及到内存一致性模型(Consistency Models),但作者通过对比SPARC和x86的内存模型,清晰地说明了为什么在进行跨平台优化时,必须对底层的硬件特性有深刻的认识。这种对“为什么”的深度挖掘,远超出了学习一个库的使用范围,它培养的是一种系统级的、自底向上的思考习惯。当我再次面对一个看似简单的多线程竞态问题时,我不再盲目地加锁,而是会先在脑海中模拟指令的乱序执行,这完全是这本书“熏陶”出来的效果。

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如果要用一个词来形容这本书给我的感受,那就是“扎实”。它没有使用任何花哨的术语来掩盖技术深度,所有的论述都建立在可验证的原理之上。在讲解设备驱动程序接口时,它避免了陷入特定硬件架构的泥潭,而是着重于UNIX标准化的I/O模型——字符设备、块设备和网络设备的抽象层。对于字符设备,它对`ioctl()`这个万能接口的分析尤为精彩,作者清晰地划分了标准的命令集和厂商私有的扩展命令,并警告了因缺少正确的权限检查可能导致的严重安全漏洞。这种对“标准”与“扩展”边界的清晰界定,极大地帮助我理解了驱动程序的稳定性和兼容性问题。此外,书中对进程间通信(IPC)的对比分析也做到了极致的细致。它不仅仅是对比了System V IPC和POSIX IPC的API差异,更是深入到了消息队列的内核实现(如消息的原子性拷贝)和共享内存区域(如MMAP)的映射机制。读完这些内容,我彻底明白了为什么在某些高吞吐量场景下,共享内存永远是首选,而消息队列则更适合需要事务性保障的场景。这本书更像是一位经验极其丰富的老工程师,在你面前缓缓展开一张详细的系统蓝图,让你一览无余。

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这本书的排版和索引设计,体现了一种对资深工程师的尊重,而不是对新手的迁就。它的章节组织逻辑并非按照功能模块的易学程度排列,而是更倾向于系统启动和运行的物理流程。从引导加载程序(Bootloader)的简要介绍开始,到内核初始化,再到用户空间的进程创建,这种自上而下的叙事线索,非常适合那些希望构建完整知识体系的读者。我特别喜欢它在介绍系统日志和审计机制时所采用的叙述方式。它没有把`syslog`或`auditd`仅仅当作一个日志输出服务来看待,而是将其置于整个系统安全和可追溯性的宏大框架下进行审视。作者探讨了日志级别的选择对系统性能的影响,以及如何通过特定的系统调用来绕过标准日志框架直接写入内核环形缓冲区,这对进行系统级安全加固的工程师来说,提供了非常实用的底层视角。相比于那些侧重于“快速开发”的书籍,这本书更像是让你拿到了一把万能钥匙,它不保证你马上能打开所有门,但它能让你理解每扇门背后的锁芯结构,以及如何去定制钥匙。

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这本书的封面设计得相当朴实,那种略带磨砂质感的纸张,让人一上手就有种“硬核”的专业感,完全没有当下很多技术书籍那种花哨的宣传口号,很对我这种追求干货的读者胃口。我当初买它,主要是冲着它对系统调用底层机制的深入剖析去的。市面上很多入门级的书籍只是告诉你某个函数怎么用,比如`fork()`,读完感觉像是背诵手册,但这本书不同,它花了大量篇幅去解释内核是如何调度进程,内存空间是如何分配和隔离的。特别是关于信号处理那一部分,作者没有满足于解释信号的产生和捕获,而是深入挖掘了中断向量表和内核上下文切换的细节,甚至提到了早期UNIX版本在处理实时信号时的微妙差异。读到关于文件系统I/O的部分时,我简直像是被带到了一个虚拟的操作系统内核调试现场,作者用清晰的图示和非常精炼的代码片段,展示了标准I/O库(如`stdio`)是如何建立在底层的块设备读写之上的,缓冲区管理、`read()`和`write()`系统调用的用户态/内核态切换过程,都被描绘得淋漓尽致。我记得在理解管道(pipe)的实现机制时,它不再是简单的两个文件描述符之间的抽象连接,而是清晰地展现了内核中环形缓冲区的操作逻辑,这对于编写高性能的网络服务器或者需要复杂进程间通信的应用来说,是不可替代的知识基石。这本书的价值就在于,它把那些被封装起来的“魔法”一一揭开,让读者真正理解程序是如何与操作系统这座复杂机器对话的。

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不知道怎么样?!

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大概翻了一下,干货不多,不过对于新手应该不错

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大概翻了一下,干货不多,不过对于新手应该不错

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