Linux

Linux. Системное программирование
Р. Лав
978538800014
Содержание
Об авторе
Предисловие
Глава 1. Введение и важнейшие концепции
Системное программирование
Системные вызовы
Библиотека C
Компилятор C
Интерфейсы API и ABI
Интерфейсы API
Интерфейсы ABI
Стандарты
История POSIX и SUS
Стандарты языка C
Linux и стандарты
Эта книга и стандарты
Концепции программирования в Linux
Файлы и файловая система
Процессы
Пользователи и группы
Разрешения
Сигналы.
Взаимодействие процессов
Заголовки
Обработка ошибок
Знакомство с системным программированием
Глава 2. Файловый ввод-вывод
Открытие файлов.
Системный вызов open()
Владельцы новых файлов
Разрешения новых файлов
Функция creat()
Возвращаемые значения и коды ошибок
Чтение файла при помощи системного вызова read()
Возвращаемые значения
Считывание всех байтов
Считывание без блокировки.
Прочие значения ошибки
Лимиты размера для вызова read()
Запись при помощи системного вызова write()
Частичная запись
Режим присоединения
Запись без блокировки
Прочие коды ошибок
Ограничения размера для вызова write()
Поведение вызова write()
Синхронизированный ввод-вывод
14
15
17
18
19
20
20
21
21
22
23
23
24
25
25
26
26
34
36
37
38
39
39
39
43
44
45
45
48
48
50
51
51
52
53
54
54
55
55
56
57
57
57
58
58
60
fsync() и fdatasync()
Флаг O_SYNC
Флаги O_DSYNC и O_RSYNC
Прямой ввод-вывод
Закрытие файлов
Значения ошибок
Поиск при помощи lseek()
Поиск за пределами конца файла
Значения ошибок
Ограничения
Позиционное чтение и запись
Значения ошибок
Усечение файлов
Мультиплексированный ввод-вывод
select()
Системный вызов poll()
Сравнение poll() и select()
Внутреннее устройство ядра
Виртуальная файловая система
Страничный кэш
Страничная отложенная запись
Заключение
Глава 3. Буферизованный ввод-вывод
Ввод-вывод с пользовательским буфером
Размер блока
Стандартный ввод-вывод
Указатели файла
Открытие файлов
Режимы
Открытие потока данных при помощи дескриптора файла
Закрытие потоков данных
Закрытие всех потоков данных
Чтение из потока данных
Чтение по одному символу за раз
Считывание строки целиком
Считывание двоичных данных
Запись в поток данных
Запись одного символа
Запись строки символов
Запись двоичных данных
Пример программы с использованием буферизованного ввода-вывода
Поиск в потоке данных
Получение текущей позиции в потоке данных
Сброс потока данных
Ошибки и конец файла
Получение связанного дескриптора файла
Управление буферизацией
Безопасность потоков выполнения
Блокировка файла вручную
Операции над потоками без блокировки
Недостатки стандартного ввода-вывода
Заключение
60
62
63
64
64
65
66
67
67
68
68
69
69
71
72
78
82
83
83
84
86
87
88
88
89
91
91
92
92
93
94
94
94
94
95
97
98
98
99
99
100
101
103
103
104
105
105
107
108
109
110
111
Глава 4. Расширенный файловый ввод-вывод
Разбросанный ввод-вывод
Системные вызовы readv() и writev()
Интерфейс event poll
Создание нового экземпляра epoll
Управление epoll
Ожидание событий при помощи epoll
События, запускаемые фронтом, и события, запускаемые уровнем.
Отображение файлов в память
Системный вызов mmap()
Системный вызов munmap()
Пример отображения
Преимущества системного вызова mmap()
Недостатки системного вызова mmap()
Изменение размера отображения
Изменение защиты отображения
Синхронизация файла с отображением
Добавление советов относительно отображения
Советы относительно обычного файлового ввода-вывода
Системный вызов posix_fadvise()
Системный вызов readahead()
Советы стоят недорого
Синхронизированные, синхронные и асинхронные операции
Асинхронный ввод-вывод
Планировщики ввода-вывода и производительность ввода-вывода
Адресация диска
Жизнь планировщика ввода-вывода
Помощь при считывании
Выбор и настройка планировщика ввода-вывода
Оптимизация производительности ввода-вывода
Заключение
Глава 5. Управление процессами
Идентификатор процесса
Выделение идентификатора процесса
Иерархия процессов
Тип pid_t
Получение идентификатора процесса и идентификатора родительского процесса
Запуск процесса
Семейство вызовов exec
Системный вызов fork()
Завершение процесса
Прочие способы завершения
Библиотечный вызов atexit()
Функция on_exit()
SIGCHLD
Ожидание завершенных дочерних процессов
Ожидание определенного процесса
Еще больше гибкости при ожидании процессов
BSD говорит свое слово: wait3() и wait4()
Запуск и ожидание нового процесса
Зомби
Пользователи и группы
112
113
113
118
118
119
122
123
124
124
129
130
131
132
133
134
135
136
139
139
141
142
142
144
145
146
147
148
151
152
158
159
159
160
161
161
161
162
162
166
170
171
172
173
173
174
176
179
181
182
184
185
Реальные, действительные и сохраненные идентификаторы пользователя и группы
Изменение реального и сохраненного идентификатора пользователя или группы
Изменение действительного идентификатора пользователя или группы
Изменение идентификаторов пользователя и группы, стиль BSD.
Изменение идентификаторов пользователя и группы, стиль HP-UX.
Манипулирование предпочтительными идентификаторами пользователя/группы
Поддержка сохраненных идентификаторов пользователя
Получение идентификаторов пользователя и группы.
Сеансы и группы процессов
Системные вызовы сеансов.
Системные вызовы для группы процессов
Устаревшие функции для группы процессов
Демоны
Заключение
Глава 6. Расширенное управление процессами
Планирование процессов
Запись с O большим
Кванты времени
Процессы, ограниченные вводом-выводом, и процессы, ограниченные процессором
Вытесняющее планирование
Управление потоками
Уступка процессора
Правомерное использование
Уступка, прошлое и настоящее
Приоритеты процессов
Системный вызов nice()
Системные вызовы getpriority() и setpriority()
Приоритеты ввода-вывода
Привязка процессов к процессорам
Системные вызовы sched_getaffinity() и sched_setaffinity()
Системы реального времени
Жесткие и мягкие системы реального времени
Задержка, дрожание и предельные сроки
Поддержка процессов реального времени в Linux
Политики планирования и приоритеты в Linux
Установка параметров планирования
Интерфейс sched_rr_get_interval()
Предосторожности при использовании процессов реального времени
Детерминизм
Лимиты ресурсов
Лимиты
Установка и проверка лимитов
Глава 7. Управление файлами и каталогами
Файлы и их метаданные
Семейство stat
Разрешения
Владение
Расширенные атрибуты
Каталоги
Текущий рабочий каталог
Создание каталогов
Удаление каталогов
186
187
188
189
189
190
190
191
191
193
195
196
197
199
200
200
202
202
203
204
205
205
206
207
208
209
210
211
212
213
216
216
217
218
219
223
227
228
229
232
233
237
239
239
239
243
244
247
256
257
263
264
Чтение содержимого каталога
Ссылки
Жесткие ссылки
Символические ссылки
Удаление ссылки.
Копирование и перемещение файлов
Копирование
Перемещение
Узлы устройств
Специальные узлы устройств
Генератор случайных чисел
Внеполосная коммуникация
Мониторинг событий файлов
Инициализация inotify
Стражи
События inotify
Расширенные параметры стражей
Удаление стража inotify
Проверка размера очереди событий
Разрушение экземпляра inotify
Глава 8. Управление памятью
Адресное пространство процесса
Страницы и подкачка страниц
Области памяти
Выделение динамической памяти
Выделение массивов
Изменение размера выделенной памяти
Освобождение динамической памяти
Выравнивание
Управление сегментом данных
Анонимные отображения в памяти
Создание анонимных отображений в памяти
Отображение /dev/zero
Расширенное выделение памяти
Тонкая настройка при помощи malloc_usable_size() и malloc_trim()
Отладка выделения памяти
Получение статистики
Выделение памяти на основе стека
Дублирование строк в стеке
Массивы переменной длины
Выбор механизма выделения памяти
Манипулирование памятью
Установка байтов
Сравнение байтов
Перемещение байтов
Поиск байтов
Прочее манипулирование байтами
Блокировка памяти
Блокировка части адресного пространства
Блокировка всего адресного пространства
Разблокировка памяти
Лимиты блокирования
266
269
270
271
273
275
275
275
278
278
279
280
281
282
283
285
288
289
289
290
291
291
292
293
294
296
297
299
301
305
306
307
309
310
313
314
314
315
317
317
319
320
320
321
322
323
324
324
325
326
327
328
Находится ли страница в физической памяти?
Уступающее выделение памяти
Принятие чрезмерных обязательств и OOM
Глава 9. Сигналы
Концепции сигналов
Идентификаторы сигналов
Сигналы, поддерживаемые в Linux
Простейшее управление сигналами
Ожидание сигнала, любого сигнала
Примеры
Запуск и наследование
Сопоставление номеров сигналов и строк
Отправка сигнала
Разрешения
Примеры
Отправка сигнала себе
Отправка сигнала всей группе процессов
Повторный вход
Функции, гарантированно поддерживающие повторный вход
Наборы сигналов
Больше функций для наборов сигналов
Блокирование сигналов
Извлечение ожидающих сигналов
Ожидание набора сигналов
Расширенное управление сигналами
Структура siginfo_t
Великолепный мир si_code
Отправка сигнала с полезной нагрузкой
Пример
Заключение
Глава 10. Время
Структуры данных для работы со временем
Исходное представление
А теперь точность до микросекунд
Еще лучше: точность до наносекунд
Разбор времени
Тип для времени процесса
Часы POSIX
Разрешение источника времени
Получение текущего времени дня
Лучший интерфейс
Расширенный интерфейс
Получение времени процесса
Установка текущего времени дня
Установка времени с точностью
Расширенный интерфейс для установки времени
Различные действия со временем
Подстройка системных часов
Засыпание и ожидание
Засыпание с точностью до микросекунд
Засыпание с точностью до наносекунд
Расширенный подход к засыпанию
328
329
329
332
333
334
334
340
341
342
344
345
345
346
347
347
347
348
349
351
351
352
353
353
354
356
358
361
362
363
364
367
367
367
368
368
370
370
370
372
372
373
374
374
375
376
376
378
382
382
383
385
Переносимый способ засыпания
Превышение пределов
Альтернативы засыпанию
Таймеры
Простые сигнализации
Интервальные таймеры
Расширенные таймеры
Приложение. Расширения GCC языка C
GNU C
Подставляемые функции
Подавление подстановки
Чистые функции
Постоянные функции
Функции, не возвращающие результат
Функции, выделяющие память
Как заставить вызывающего проверять возвращаемое значение
Как пометить функцию как устаревшую
Как пометить функцию как используемую
Как пометить функции или параметры как неиспользующиеся
Упаковка структуры
Увеличение границы выравнивания переменной
Помещение глобальных переменных в регистр
Комментирование ветвей
Получение типа выражения
Получение границы выравнивания типа
Смещение члена структуры
Получение адреса возврата функции
Диапазоны оператора case
Арифметика указателей типа void и указателей на функции
Более переносимо и красиво
Библиография.
Книги по языку программирования C
Книги по программированию в Linux
Книги, посвященные ядру Linux
Книги по дизайну операционной системы
387
387
388
388
388
389
391
397
397
398
399
399
400
400
400
401
401
401
402
402
402
403
404
405
405
406
407
407
408
408
410
410
411
412
413