Предисловие

Предисловие

Введение

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 все 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, причем для передачи информации использовались каналы интерпретатора.

3. Наконец, сейчас появилась возможность писать цельные программы, состоящие из взаимодействующих между собой потоков. В данном случае мы все 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. Удаленный 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 ([24]).

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 расчетом 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 [24];

? Advanced Programming in the UNIX Environment, 1992 [21];

? TCP/IP Illustrated, том 1, 1994 [22];

? TCP/IP Illustrated, том 2, написанной в соавторстве с Гари Райтом (Gary Wright),1995, [27];

? TCP/IP Illustrated, том 3, 1996 [23].

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)».

Изменения со времени первого издания

Этот том содержит полностью переписанные главы 3 и 18 книги «UNIX Network Programming» 1990 года издания. Если подсчитать количество слов, объем материала увеличился в пять раз. Ниже перечислены основные отличия данного издания:

? В дополнение к трем формам System V IPC (очереди сообщений, семафоры, разделяемая память) рассматриваются более новые функции Posix, реализующие эти же три формы IPC. О стандартах Posix более подробно говорится в разделе 1.7. В будущем можно ожидать перехода к использованию функций Posix, обладающих определенными преимуществами по сравнению с аналогами System V.

? Рассматриваются средства синхронизации Posix: взаимные исключения, условные переменные, блокировки чтения-записи. Эти средства могут использоваться для синхронизации потоков или процессов и часто привлекаются для обеспечения синхронизации доступа к разделяемой памяти.

? В этом томе предполагается наличие поддержки потоков Posix (Pthreads), и многие примеры написаны с использованием многопоточного (а не многопроцессного) программирования.

? Описание именованных и неименованных каналов и блокировок записей основано на их определениях в стандарте Posix.

? В дополнение к описанию средств IPC и примерам их использования я также привожу примеры реализации очередей сообщений, блокировок чтения-записи и семафоров Posix (все это может быть скомпилировано в пользовательские библиотеки). Эти реализации задействуют множество разных средств одновременно. Например, одна из реализаций семафоров Posix использует взаимные исключения, условные переменные и отображение в память. В комментариях отмечаются важные моменты, которые следует учитывать при разработке приложений (ситуации гонок, обработка ошибок, утечка памяти, использование списков аргументов переменной длины). Понимание реализации какого-либо средства ведет к лучшему его использованию.

? При описании RPC основное внимание уделяется пакету Sun RPC. Рассказ предваряется описанием нового интерфейса дверей в Solaris, который похож на RPC, но используется только в пределах одного узла. Описание дверей является как бы введением, в котором описываются важные вопросы вызова процедур в других процессах без необходимости учитывать особенности сетевой реализации.

Кому адресована эта книга?

Эта книга может использоваться как учебник по IPC или как справочник для опытных программистов. Текст разделен на четыре части:

? передача сообщений;

? синхронизация;

? разделяемая память;

? удаленный вызов процедур.

Возможно, некоторые читатели будут интересоваться содержимым конкретных подразделов. Большая часть глав может читаться совершенно независимо от остальных, хотя в главе 2 объединены многие общие особенности средств Posix IPC, в главе 3 — System V IPC, а глава 12 является введением в разделяемую память (как Posix, так и System V). Всем читателям настоятельно рекомендуется прочесть главу 1, в особенности раздел 1.6, в котором описываются используемые в книге функции-обертки. Главы, описывающие средства Posix IPC, могут читаться отдельно от глав, посвященных System V IPC. Описание каналов и блокировок записей стоит особняком. Две главы, посвященные удаленному вызову процедур, также могут читаться отдельно от прочих.

Подробный индекс упрощает использование книги в качестве справочника. Для читающих текст в случайном порядке приводятся многочисленные перекрестные ссылки на сходный материал.

Исходный код и опечатки

Исходный код всех примеров можно загрузить с домашней страницы автора (адрес — в конце предисловия). Лучший способ изучить IPC — это изменить программы из примеров или даже улучшить их. Написание программ лучше всего способствует усвоению концепций и методов. В конце каждой главы даются упражнения, решения к большей части которых даны в приложении Г.

Список замеченных опечаток можно также найти на домашней странице автора.

Благодарности

Хотя на обложке книги стоит имя только одного автора, в ее создании участвовало множество людей. Прежде всего это члены семьи автора, которые смирились с ушедшими на ее написание часами. Еще раз спасибо, Салли, Билл, Эллен и Дэвид.

Спасибо всем, кто помогал работать с содержимым книги. Ваша помощь была просто неоценимой (135 печатных страниц). Вы исправляли ошибки, отмечали недостаточную четкость пояснений, предлагали другие объяснения и варианты программ. Спасибо вам, Гевин Боуи, Аллен Бриггс, Дейв Бутенхов, Ван-Тех Чанг, Крис Клилэнд, Боб Фриснан, Эндрю Гиерт, Скотт Джонсон, Марти Леиснер, Ларри Мак-Вой, Крейг Метз, Боб Нельсон, Стив Рэго, Джим Рейд, Свами К. Ситарама, Джон К. Снейдер, Иан Ланс Тейлор, Рик Тир и Энди Такер.

Мне помогали и те, кто отвечал на мои электронные письма, в которых порой было множество вопросов. Ваши ответы помогли сделать книгу более точной и ясной: Дэвид Баусум, Дейв Бутенхов, Билл Голмейстер, Макеш Кэкер, Брайан Керниган, Ларри МакВой, Стив Рэго, Кейт Скорвран, Барт Смаалдерс, Энди Такер и Джон Уэйт.

Отдельная благодарность Ларри Рафски из GSquared. Спасибо, как обычно, говорю я NOAO, Сиднею Вульфу, Ричарду Вульфу и Стиву Гранди за возможность работать с их сетями и компьютерами. Джим Баунд, Мэтт Томас, Мэри Клаутер и Барб Гловер из Digital Equipment Corp. предоставили систему Alpha, на которой выполнялась большая часть примеров данной книги. Часть программ была протестирована и в других системах. Спасибо Майклу Джонсону из Red Hat Software (за новейшие версии Red Hat Linux), Дейву Маркуардту и Джесси Хауг за компьютер RS/6000 и доступ к последним версиям AIX.

Благодарю сотрудников Prentice Hall — редактора Мэри Франц вместе с Норин Регина, Софи Папаниколау и Патти Гуэрриери — за помощь, в особенности в соблюдении сроков.

Выходные сведения

Оригинал-макет этой книги был подготовлен на языке PostScript. Форматирование осуществлялось с помощью замечательного пакета groff (автор — Джеймс Кларк) на SparcStation под управлением Solaris 2.6. (Сведения о смерти groff сильно преувеличены). Я набил все 138 897 слов книги в редакторе vi, создал 72 рисунка с помощью программы gpic (используя макросы Гари Райта), сделал 35 таблиц с помощью программы gtbl, подготовил индекс (с помощью сценариев на языке awk, написанных Джоном Бентли и Брайаном Керниганом) и сверстал все это вместе. Программа Дейва Хэнсона loom, пакет GNU indent и сценарии Гари Райта помогли добавить в книгу 8046 строк исходного кода на языке С.

С нетерпением жду комментариев, предложений и сообщений о замеченных опечатках.

W. Richard Stevens Tucson, Arizona July 1998

rstevens@kohala.com http://www.kohala.com/~rstevens

От издательства

Ваши замечания, предложения, вопросы отправляйте по адресу электронной почты comp@piter.com (издательство «Питер», компьютерная редакция).

Мы будем рады узнать ваше мнение!

Все исходные тексты, приведенные в книге, вы можете найти по адресу http://www.piter.com/download.

На web-сайте издательства http://www.piter.com вы найдете подробную информацию о наших книгах.

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

Похожие главы из других книг

Предисловие

Из книги C++ автора Хилл Мюррей

Предисловие Язык формирует наш способ мышления и определяет, о чем мы можем мыслить. Б.Л. Ворф С++ – это универсальный язык программирования, задуманный так, чтобы сделать программирование более приятным для серьезного программиста. За исключением второстепенных


Предисловие

Из книги Музыкальный центр на компьютере автора Леонтьев Виталий Петрович

Предисловие Современный компьютер без звука навряд ли кто-нибудь сейчас может представить. А ведь сначала так и было. Компьютеры создавали для серьезных вычислений в специальных организациях, единственными звуками которых были шум вентиляторов и стрекот принтеров. С


Предисловие

Из книги Microsoft Office автора Леонтьев Виталий Петрович

Предисловие Нет никакого сомнения, что так называемые офисные программы – Самые Популярные и Самые Полезные программы из всех, которые только могут обитать в железном чреве вашего компьютера. И если вы уже умеете запускать компьютер, устанавливать программы, работать с


Предисловие

Из книги Процессы жизненного цикла программных средств автора Автор неизвестен


Предисловие

Из книги ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ. РУКОВОДСТВО ПО УПРАВЛЕНИЮ ДОКУМЕНТИРОВАНИЕМ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ автора Автор неизвестен

Предисловие 1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 22 «Информационная технология»2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 20.12.93 № 260Стандарт подготовлен на основе применения аутентичного текста технических


Предисловие

Из книги Человеческий фактор в программировании автора Константин Ларри Л

Предисловие Другая сторона программного обеспеченияЭта книга о другой стороне программного обеспечения — той, что смотрит во внешний мир. Эта сторона компьютеров касается людей — технарей, как вы и я, и обычных людей, как вы и я. В собранных здесь заметках исследуются


Предисловие

Из книги 300 лучших программ на все случаи жизни автора Леонтьев Виталий Петрович

Предисловие У всех Самых Необходимых Вещей в этом мире есть одно пренеприятнейшее свойство: в нужный момент их никогда не оказывается под рукой. Следствие ли это пресловутого «закона бутерброда» или элементарной человеческой рассеянности – науке неведомо. Итог все


Предисловие

Из книги BPwin и Erwin. CASE-средства для разработки информационных систем автора Маклаков Сергей Владимирович

Предисловие Создание современных информационных систем представляет собой сложнейшую задачу, решение которой требует применения специальных методик и инструментов. Неудивительно, что в последнее время среди системных аналитиков и разработчиков значительно вырос


Предисловие

Из книги Моделирование бизнес-процессов с BPwin 4.0 автора Маклаков Сергей Владимирович

Предисловие В 1998 году вышла книга автора, посвященная инструментальным средствам системного анализа и проектирования информационных систем -BPwin и ERwin. (Маклаков С. BPwin и ERwin. CASE-средства разработки информационных систем. М: Диалог-МИФИ). Книга выдержала два издания и


Предисловие

Из книги Технология XSLT автора Валиков Алексей Николаевич

Предисловие О чем эта книга? Сложно переоценить влияние, которое за последнюю пару-тройку лет оказало на информационные технологии появление и распространение расширяемого языка разметки XML (от англ. extensible Markup Language). XML-технологии нашли применение во множестве областей и


Предисловие

Из книги Приемы создания интерьеров различных стилей автора Тимофеев С. М.

Предисловие 3ds Max — весьма популярная программа для создания проектов интерьеров. Программа предоставляет массу возможностей по созданию фотореалистичной картинки будущего интерьера, позволяет передать несколько концепций оформления одного и того же помещения,


Предисловие

Из книги 19 смертных грехов, угрожающих безопасности программ автора Ховард Майкл

Предисловие В основе теории компьютеров лежит предположение о детерминированном поведении машин. Обычно мы ожидаем, что компьютер будет вести себя так, как мы его запрограммировали. На самом деле это лишь приближенное допущение. Современные компьютеры общего


Предисловие

Из книги Как накормить слона, или первые шаги к самоорганизации с Evernote автора Султанов Гани

Предисловие Книга посвящена системе управления делами и сбора информации с помощью сервиса Evernote.Вот что написано о данной мини-книге в официальном блоге Evernote:«Книга будет особенно интересна тем, кто уже давно присматривается к методике повышения личной эффективности GTD


Предисловие

Из книги Введение в криптографию автора Циммерманн Филипп

Предисловие Криптография — частая тема детских комиксов и шпионских историй. Дети когда-то собирали этикетки Ovaltine®, чтобы получить Секретное кольцо-декодер капитана Миднайта. Едва ли не каждый смотрел телевизионный фильм о неприметном одетом в костюм джентльмене с


Предисловие

Из книги iOS. Приемы программирования автора Нахавандипур Вандад

Предисловие Это издание книги является не просто дополненной, а полностью переработанной версией предыдущего. В iOS 7 изменилось все: внешний вид и функциональная сторона операционной системы, способы использования наших устройств с iOS и, самое главное, принципы


Предисловие

Из книги Программист-фанатик автора Фаулер Чед

Предисловие Я уверен, что в каждом из нас есть что-то незаурядное, но масса времени уходит на то, чтобы понять, что же на самом деле важно, на то, чтобы вытянуть это из самого себя. Ты не сможешь стать незаурядным, если не любишь свое окружение, свои инструменты, свою область