目錄
第1章 入門和基本概念 1
1.1 系統(tǒng)編程 1
1.1.1 為什么要學(xué)習(xí)系統(tǒng)編程 2
1.1.2 系統(tǒng)編程的基礎(chǔ) 2
1.1.3 系統(tǒng)調(diào)用 3
1.1.4 C庫 3
1.1.5 C編譯器 4
1.2 API和ABI 4
1.2.1 API 5
1.2.2 ABI 5
1.3 標(biāo)準(zhǔn) 6
1.3.1 POSIX和SUS的歷史 6
1.3.2 C語言標(biāo)準(zhǔn) 7
1.3.3 Linux和標(biāo)準(zhǔn) 8
目錄
第1章 入門和基本概念 1
1.1 系統(tǒng)編程 1
1.1.1 為什么要學(xué)習(xí)系統(tǒng)編程 2
1.1.2 系統(tǒng)編程的基礎(chǔ) 2
1.1.3 系統(tǒng)調(diào)用 3
1.1.4 C庫 3
1.1.5 C編譯器 4
1.2 API和ABI 4
1.2.1 API 5
1.2.2 ABI 5
1.3 標(biāo)準(zhǔn) 6
1.3.1 POSIX和SUS的歷史 6
1.3.2 C語言標(biāo)準(zhǔn) 7
1.3.3 Linux和標(biāo)準(zhǔn) 8
1.3.4 本書和標(biāo)準(zhǔn) 8
1.4 Linux編程的概念 9
1.4.1 文件和文件系統(tǒng) 9
1.4.2 進程 15
1.4.3 用戶和組 16
1.4.4 權(quán)限 17
1.4.5 信號 18
1.4.6 進程間通信 19
1.4.7 頭文件 19
1.4.8 錯誤處理 19
第2章 文件I/O 23
2.1 打開文件 24
2.1.1 系統(tǒng)調(diào)用open() 24
2.1.2 新建文件的所有者 27
2.1.3 新建文件的權(quán)限 27
2.1.4 creat()函數(shù) 30
2.1.5 返回值和錯誤碼 30
2.2 通過read()讀文件 31
2.2.1 返回值 31
2.2.2 讀入所有字節(jié) 33
2.2.3 非阻塞讀 33
2.2.4 其他錯誤碼 34
2.2.5 read()調(diào)用的大小限制 34
2.3 調(diào)用write()寫 35
2.3.1 部分寫（Partial Write） 36
2.3.2 Append（追加）模式 36
2.3.3 非阻塞寫 37
2.3.4 其他錯誤碼 37
2.3.5 write()大小限制 38
2.3.6 write()行為 38
2.4 同步I/O 39
2.4.1 fsync()和fdatasync() 39
2.4.2 sync() 41
2.4.3 O_SYNC標(biāo)志位 42
2.4.4 O_DSYNC和O_RSYNC 42
2.5 直接I/O 43
2.6 關(guān)閉文件 43
2.7 用lseek()查找 44
2.7.1 在文件末尾后查找 46
2.7.2 錯誤碼 46
2.7.3 限制 47
2.8 定位讀寫 47
2.9 文件截短 48
2.10 I/O多路復(fù)用 49
2.10.1 select() 50
2.10.2 poll() 56
2.10.3 poll()和select()的區(qū)別 60
2.11 內(nèi)核內(nèi)幕 61
2.11.1 虛擬文件系統(tǒng) 61
2.11.2 頁緩存 62
2.11.3 頁回寫 63
2.12 結(jié)束語 64
第3章 緩沖I/O 65
3.1 用戶緩沖I/O 65
3.2 標(biāo)準(zhǔn)I/O 68
3.3 打開文件 69
3.4 通過文件描述符打開流 70
3.5 關(guān)閉流 71
3.6 從流中讀數(shù)據(jù) 71
3.6.1 每次讀取一個字節(jié) 71
3.6.2 每次讀一行 72
3.6.3 讀二進制文件 74
3.7 向流中寫數(shù)據(jù) 75
3.7.1 寫入單個字符 75
3.7.2 寫入字符串 76
3.7.3 寫入二進制數(shù)據(jù) 76
3.8 緩沖I/O示例程序 77
3.9 定位流 78
3.10 Flush（刷新輸出）流 80
3.11 錯誤和文件結(jié)束 80
3.12 獲取關(guān)聯(lián)的文件描述符 81
3.13 控制緩沖 82
3.14 線程安全 83
3.14.1 手動文件加鎖 84
3.14.2 對流操作解鎖 85
3.15 對標(biāo)準(zhǔn)I/O的批評 86
3.16 結(jié)束語 87
第4章 高級文件I/O 88
4.1 分散/聚集I/O 89
4.2 Event Poll 94
4.2.1 創(chuàng)建新的epoll實例 94
4.2.2 控制epoll 95
4.2.3 等待epoll事件 98
4.2.4 邊緣觸發(fā)事件和條件觸發(fā)事件 100
4.3 存儲映射 101
4.3.1 mmap() 101
4.3.2 munmap() 105
4.3.3 存儲映射實例 106
4.3.4 mmap()的優(yōu)點 107
4.3.5 mmap()的不足 108
4.3.6 調(diào)整映射的大小 108
4.3.7 改變映射區(qū)域的權(quán)限 109
4.3.8 通過映射同步文件 110
4.3.9 給出映射提示 112
4.4 普通文件I/O提示 114
4.4.1 系統(tǒng)調(diào)用posix_fadvise() 114
4.4.2 readahead()系統(tǒng)調(diào)用 115
4.4.3 “經(jīng)濟實用”的操作提示 116
4.5 同步（Synchronized），同步（Synchronous）
及異步（Asynchronous）操作 117
4.6 I/O調(diào)度器和I/O性能 118
4.6.1 磁盤尋址 119
4.6.2 I/O調(diào)度器的功能 120
4.6.3 改進讀請求 120
4.6.4 選擇和配置你的I/O調(diào)度器 123
4.6.5 優(yōu)化I/O性能 124
4.7 結(jié)束語 130
第5章 進程管理 131
5.1 程序、進程和線程 131
5.2 進程ID 132
5.2.1 分配進程ID 132
5.2.2 進程體系 133
5.2.3 pid_t 133
5.2.4 獲取進程ID和父進程ID 133
5.3 運行新進程 134
5.3.1 exec系統(tǒng)調(diào)用 134
5.3.2 fork()系統(tǒng)調(diào)用 138
5.4 終止進程 141
5.4.1 終止進程的其他方式 142
5.4.2 atexit() 143
5.4.3 on_exit() 144
5.4.4 SIGCHLD 144
5.5 等待子進程終止 144
5.5.1 等待特定進程 147
5.5.2 等待子進程的其他方法 149
5.5.3 BSD中的wait3()和wait4() 151
5.5.4 創(chuàng)建并等待新進程 152
5.5.5 僵尸進程 155
5.6 用戶和組 155
5.6.1 改變實際用戶/組ID和保留的用戶/組ID 156
5.6.2 改變有效的用戶ID或組ID 157
5.6.3 BSD改變用戶ID和組ID的方式 158
5.6.4 HP-UX中改變用戶ID和組ID的方式 158
5.6.5 操作用戶ID/組ID的首選方法 159
5.6.6 對保留的用戶ID的支持 159
5.6.7 獲取用戶ID和組ID 159
5.7 會話（Session）和進程組 160
5.7.1 與會話相關(guān)的系統(tǒng)調(diào)用 161
5.7.2 與進程組相關(guān)的系統(tǒng)調(diào)用 163
5.7.3 廢棄的進程組函數(shù) 164
5.8 守護進程 164
5.9 結(jié)束語 167
第6章 高級進程管理 168
6.1 進程調(diào)度 168
6.1.1 時間片 169
6.1.2 I/O約束型進程和處理器約束型進程 169
6.1.3 搶占式調(diào)度 170
6.2 完全公平調(diào)度器 171
6.3 讓出處理器 172
6.4 進程優(yōu)先級 173
6.4.1 nice() 174
6.4.2 getpriority()和setpriority() 175
6.4.3 I/O優(yōu)先級 176
6.5 處理器親和力（Affinity） 177
6.6 實時系統(tǒng) 180
6.6.1 硬實時系統(tǒng)和軟實時系統(tǒng) 180
6.6.2 延遲、抖動和截止期限 181
6.6.3 Linux的實時支持 182
6.6.4 Linux調(diào)度策略和優(yōu)先級 182
6.6.5 設(shè)置調(diào)度參數(shù) 186
6.6.6 sched_rr_get_interval() 189
6.6.7 關(guān)于實時進程的注意事項 190
6.6.8 確定性 191
6.7 資源限制 193
6.7.1 限制項 194
6.7.2 獲取和設(shè)置資源限制 198
第7章 線程 200
7.1 二進制程序、進程和線程 200
7.2 多線程 201
7.2.1 多線程代價 203
7.2.2 其他選擇 203
7.3 線程模型 203
7.3.1 用戶級線程模型 204
7.3.2 混合式線程模型 204
7.3.3 協(xié)同程序 205
7.4 線程模式 205
7.4.1 每個連接對應(yīng)一個線程 206
7.4.2 事件驅(qū)動的線程模式 206
7.5 并發(fā)性、并行性和競爭 207
7.6 同步 210
7.6.1 互斥 211
7.6.2 死鎖 212
7.7 Pthreads 214
7.7.1 Linux線程實現(xiàn) 214
7.7.2 Pthread API 215
7.7.3 鏈接Pthreads 216
7.7.4 創(chuàng)建線程 216
7.7.5 線程ID 217
7.7.6 終止線程 218
7.7.7 join（加入）線程和detach（分離）線程 221
7.7.8 線程編碼實例 223
7.7.9 Pthread互斥 224
7.8 進一步研究 227
第8章 文件和目錄管理 228
8.1 文件及其元數(shù)據(jù) 228
8.1.1 一組stat函數(shù) 229
8.1.2 權(quán)限 233
8.1.3 所有權(quán) 234
8.1.4 擴展屬性 237
8.1.5 擴展屬性操作 239
8.2 目錄 245
8.2.1 獲取當(dāng)前工作目錄 246
8.2.2 創(chuàng)建目錄 251
8.2.3 刪除目錄 252
8.2.4 讀取目錄內(nèi)容 253
8.3 鏈接 256
8.3.1 硬鏈接 256
8.3.2 符號鏈接 258
8.3.3 解除鏈接 259
8.4 拷貝和移動文件 261
8.4.1 拷貝 261
8.4.2 移動 261
8.5 設(shè)備節(jié)點 263
8.5.1 特殊設(shè)備節(jié)點 264
8.5.2 隨機數(shù)生成器 264
8.6 帶外通信（Out-of-Band Communication） 265
8.7 監(jiān)視文件事件 266
8.7.1 初始化inotify 267
8.7.2 監(jiān)視 268
8.7.3 inotify事件 270
8.7.4 高級監(jiān)視選項 273
8.7.5 刪除inotify監(jiān)視 273
8.7.6 獲取事件隊列大小 274
8.7.7 銷毀inotify實例 274
第9章 內(nèi)存管理 276
9.1 進程地址空間 276
9.1.1 頁和頁面調(diào)度 276
9.1.2 內(nèi)存區(qū)域 278
9.2 動態(tài)內(nèi)存分配 279
9.2.1 數(shù)組分配 281
9.2.2 調(diào)整已分配內(nèi)存大小 282
9.2.3 釋放動態(tài)內(nèi)存 283
9.2.4 對齊 285
9.3 數(shù)據(jù)段的管理 289
9.4 匿名內(nèi)存映射 290
9.4.1 創(chuàng)建匿名內(nèi)存映射 291
9.4.2 映射到設(shè)備文件/dev/zero 293
9.5 高級內(nèi)存分配 294
9.5.1 調(diào)試內(nèi)存分配 297
9.5.2 獲取統(tǒng)計信息 297
9.6 基于棧的分配 298
9.6.1 把字符串復(fù)制到棧中 300
9.6.2 變長數(shù)組 301
9.7 選擇合適的內(nèi)存分配機制 302
9.8 內(nèi)存操作 303
9.8.1 字節(jié)設(shè)置 303
9.8.2 字節(jié)比較 304
9.8.3 字節(jié)移動 305
9.8.4 字節(jié)查找 306
9.8.5 字節(jié)加密 306
9.9 內(nèi)存鎖定 307
9.9.1 鎖定部分地址空間 307
9.9.2 鎖定全部地址空間 308
9.9.3 內(nèi)存解鎖 309
9.9.4 鎖的限制 310
9.9.5 該頁在物理內(nèi)存中嗎 310
9.10 投機性內(nèi)存分配策略 311
第10章 信號 313
10.1 信號相關(guān)的概念 313
10.1.1 信號標(biāo)識符 314
10.1.2 Linux支持的信號 315
10.2 基本信號管理 320
10.2.1 等待信號 321
10.2.2 示例 322
10.2.3 執(zhí)行和繼承 324
10.2.4 把信號編號映射為字符串 325
10.3 發(fā)送信號 326
10.3.1 權(quán)限 326
10.3.2 示例 327
10.3.3 給進程本身發(fā)送信號 327
10.3.4 給整個進程組發(fā)送信號 327
10.4 重入 328
10.5 信號集 330
10.5.1 更多的信號集函數(shù) 331
10.5.2 獲取待處理信號 332
10.5.3 等待信號集 333
10.6 高級信號管理 333
10.6.1 結(jié)構(gòu)體siginfo_t 336
10.6.2 si_code的相關(guān)說明 338
10.6.3 發(fā)送帶附加信息（payload）的信號 342
10.6.4 示例 343
10.7 信號是個UNIX“瑕疵”嗎 343
第11章 時間 345
11.1 時間的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 347
11.1.1 原始表示 348
11.1.2 微秒級精度 348
11.1.3 更精確的：納秒級精度 348
11.1.4 對時間進行分解 349
11.1.5 進程時間類型 350
11.2 POSIX時鐘 351
11.3 時間源精度 351
11.4 取得當(dāng)前時間 353
11.4.1 更好的接口 353
11.4.2 高級接口 354
11.4.3 獲取進程時間 355
11.5 設(shè)置當(dāng)前時間 356
11.5.1 設(shè)置支持高精度的時間 356
11.5.2 設(shè)置時間的高級接口 357
11.6 玩轉(zhuǎn)時間 358
11.7 睡眠和等待 363
11.7.1 以微秒級精度睡眠 363
11.7.2 以納秒級精度睡眠 365
11.7.3 實現(xiàn)睡眠的高級方法 366
11.7.4 sleep的可移植實現(xiàn) 368
11.7.5 超時（Overrun） 368
11.7.6 睡眠的其他方式 369
11.8 定時器 369
11.8.1 簡單的鬧鐘 369
11.8.2 計時器（interval timer） 370
11.8.3 高級定時器 372
附錄A C語言的GCC擴展 378
附錄B 參考書目 390
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