NEBEN - LÄUFIGE PROG RAM -

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1 carsten VOGT NEBEN - LÄUFIGE PROG RAM - M IERUNG EIN ARBEITSBUCH MIT UNIX/LINUX UND JAVA EXTRA: Mit kostenlosem E-Book Im Internet: Programmbeispiele, Lösungen zu den Aufgaben und Zusatzmaterialien

2 Inhalt 1 Einführung Basistechniken Formen der Nebenläufigkeit Hard- und Software eine Kurzeinführung Computer-Hardware Computer-Software Nebenläufigkeit in Hardware Nebenläufigkeit in Software Die Rolle des Betriebssystems Systemarchitekturen Aufgaben und Schnittstellen Virtualisierung Netzdienste und verteilte Systeme Betriebsarten Prozesse und Threads Prozesse Threads Der Lebenszyklus Implementierungsaspekte Buchführung Dispatching Scheduling Prozesse und Threads in UNIX/Linux Kommandos der Benutzerschnittstelle Grundlegende API-Funktionen für Prozesse Die Funktion fork() Weitere Funktionen Programmbeispiele Grundlegende API-Funktionen für Threads Pthreads: pthread_create(), pthread_exit() Pthreads: pthread_join(), pthread_cancel() vfork() und clone()...59

3 8 Inhalt 2.4 Threads in Java Die Klasse Thread run() und start() join() Weitere Methoden Grundlegende Programmiertechniken Zugriff auf gemeinsame Variablen Beenden von Threads Zusammenfassung und Ausblick A Basistechniken: Aufgaben A.1 Wissens- und Verständnisfragen A.2 Sprachunabhängige Anwendungsaufgaben A.3 Programmierung unter UNIX/Linux A.4 Programmierung in Java Synchronisation Synchronisationsbedingungen Elementare Bedingungen Wechselseitiger Ausschluss Reihenfolgebedingung Komplexere Probleme Erzeuger-Verbraucher-Problem Leser-Schreiber-Problem Philosophenproblem Einfache Synchronisationsmechanismen Grundlegende Eigenschaften Interruptsperren Spinlocks Signale und Events Synchronisation durch Semaphore Arbeitsprinzip von Semaphoren Datenstrukturen und Operationen Semaphoroperationen in Bild und Notation Varianten und Erweiterungen Einsatz bei Standardproblemen Wechselseitiger Ausschluss...96

4 Inhalt Reihenfolgebedingung Erzeuger-Verbraucher-Problem Leser-Schreiber-Problem Philosophenproblem Systematische Lösung von Problemen Fehlerquellen Deadlocks: Problematik Deadlocks: Lösungen Missachtung der Atomarität Einsatz von sleep() Mangelnde Fairness Synchronisation durch Monitore Grundprinzip von Monitoren Definition des Monitorbegriffs Beispiel: Einfacher Ringpuffer mit Überschreiben Bedingungsvariablen Zweck und Einsatz Beispiel: Ringpuffer für Erzeuger/Verbraucher Lösung weiterer Standardprobleme Reihenfolgebedingung Leser-Schreiber-Problem Philosophenproblem Mechanismen in UNIX/Linux Signale Lock-Dateien Semaphore Erzeugen von Semaphorgruppen Initialisieren und Löschen P- und V-Operationen Programmstrukturen und -beispiele Mutexe mit Bedingungsvariablen Mutexe Bedingungsvariablen Beispiel: Erzeuger-Verbraucher mit Ringpuffer Mechanismen in Java Atomare Operationen Basistypen Collections...136

5 10 Inhalt Semaphore Die Klasse Semaphore Beispiel: Reihenfolgebeziehung Monitore synchronized wait() und notify() Die Interfaces Lock und Condition Weitere Mechanismen Zusammenfassung und Ausblick A Synchronisation: Aufgaben A.1 Wissens- und Verständnisfragen A.2 Sprachunabhängige Anwendungsaufgaben A.3 Programmierung unter UNIX/Linux A.4 Programmierung in Java Kommunikation Grundlegende Begriffe Arten der Kommunikation Sender-Empfänger-Beziehungen Ein oder mehrere Sender und Empfänger Direkte vs. indirekte Kommunikation Enge vs. lose zeitliche Kopplung Kommunikation in Rechnernetzen Schnittstellen: Sockets Protokolle und Protokollstacks Der Protokollstack des Internets Techniken in UNIX/Linux Shared Memory API-Funktionen Programmbeispiel: Erzeuger-Verbraucher-System Pipes Benannte Pipes Unbenannte Pipes Message Queues API-Funktionen: Erzeugen und Löschen API-Funktionen: Senden und Empfangen Programmbeispiel: Erzeuger-Verbraucher-System...181

6 Inhalt Sockets Domains und Typen API-Funktionen: Übersicht API-Funktionen: Erzeugen und Schließen API-Funktionen: Verbinden und Kommunizieren Programmbeispiel: Stream-Sockets Programmbeispiel: Datagram-Sockets Techniken in Java Übersicht Piped Streams Sockets Stream-Sockets Datagram-Sockets Zusammenfassung und Ausblick A Kommunikation: Aufgaben A.1 Wissens- und Verständnisfragen A.2 Sprachunabhängige Anwendungsaufgaben A.3 Programmierung unter UNIX/Linux A.4 Programmierung in Java Kooperation Modelle und Techniken Das Client-Server-Modell Grundlegende Struktur Zeitliche Abläufe Implementierungsaspekte Das Peer-to-Peer-Modell Programmiertechniken Prozedurorientierte Kooperation Objektorientierte Kooperation Webbasierte Kooperation Techniken in UNIX/Linux Kooperation über Sockets Remote Procedure Call (RPC) Komponenten und ihr Zusammenspiel Schritte der Programmierung...230

7 12 Inhalt 5.3 Techniken in Java Remote Method Invocation (RMI) Komponenten und ihr Zusammenspiel Schritte der Programmierung Dynamische Webseiten Applets Servlets und Java Server Pages Web Services Zusammenfassung A Kooperation: Aufgaben A.1 Wissens- und Verständnisfragen A.2 Sprachunabhängige Anwendungsaufgaben A.3 Programmierung unter UNIX/Linux A.4 Programmierung in Java Literatur und Internet Index

8 2A Basistechniken: Aufgaben Die Lösungen und weitere Aufgaben findet man auf der Webseite zum Buch. 2A.1 Wissens- und Verständnisfragen 1. Kreuzen Sie die richtige(n) Aussage(n) an: a.) API ist die Abkürzung für O Automated Process Interrupt. O Advanced Programming Interface. O Application Programming Interface. b.) Wenn ein Prozessor zwischen Prozessen hin- und hergeschaltet wird, so ist das O Microprogramming. O Multiprogramming. O Verteilte Programmierung. c.) Ein Multiprozessorsystem ist ein System mit O einem Prozessor, der besonders schnell zwischen den Prozessen umgeschaltet wird. O mehreren Prozessoren, die über einen Bus miteinander verbunden sind. O mehreren Computern, die z.b. über das Internet miteinander verbunden sind. d.) Nebenläufigkeit gibt es in O jedem Stapelverarbeitungssystem. O Stapelverarbeitungssystemen mit Spooling. O Clustern. e.) Ein Prozess O ist ein Programm, das gerade ausgeführt wird. O hat in UNIX/Linux eine eindeutige Nummer. O ist dasselbe wie ein Thread. f.) Die UNIX/Linux-Funktion fork() O liefert an den Sohnprozess die PID des Vaters zurück und an den Vaterprozess eine 0. O liefert an den Vaterprozess die PID des Sohns zurück und an den Sohnprozess eine 0. O liefert an den Sohnprozess die PID des Vaters zurück und an den Vaterprozess die PID des Sohns.

9 70 2A Basistechniken: Aufgaben g.) Für das Verhältnis zwischen Prozessen und Threads gilt: O Ein Thread kann mehrere Prozesse enthalten. O Ein Prozess kann mehrere Threads enthalten. O Keins von beiden. h.) Ein Java-Thread wird ausgeführt nach Aufruf der Methode O start(). O init(). O Thread(). 2. Füllen Sie in den folgenden Aussagen die Lücken: a.) Ein Betriebssystem verwaltet den Computer, und es stellt bereit, über die Programmierer und Benutzer Dienste aufrufen können. b.) Bei der Betriebsart bearbeitet die CPU Aufträge streng hintereinander, Ein- und Ausgaben können aber nebenläufig dazu stattfinden. c.) Informationen über einen Prozess stehen in dessen (abgekürzt: ). d.) Speicherbereiche, Registerinhalte usw. gehören zum eines Prozesses. e.) Ein UNIX/Linux-Prozess wartet auf die Beendigung eines Sohns mit der Funktion. f.) Um einen UNIX/Linux-Prozess für eine bestimmte Anzahl von Sekunden warten zu lassen, benutzt man die C-Funktion. 3. Sind die folgenden Aussagen wahr oder falsch? Begründung! a.) Nebenläufigkeit setzt immer voraus, dass mehrere Prozessoren vorhanden sind. b.) Ein UNIX/Linux-Prozess kann mehrere Söhne haben. c.) Ein UNIX/Linux-Prozess kann mehrere Väter haben. d.) Wenn unter UNIX/Linux ein Vaterprozess eine Variable deklariert hat, so kann sein Sohnprozess ohne weiteres auf diese Variable seines Vaters zugreifen. e.) Die UNIX/Linux-Funktion waitpid() und die Java-Methode join() haben im Wesentlichen dieselbe Aufgabe und Wirkung. 4. Welcher Begriff passt jeweils nicht in die Reihe? Begründung! a.) Hardware-Schnittstelle, API, UI, CPU b.) Multiprozessorsystem, Multiprogrammingsystem, Mehrkernprozessor, Cluster c.) Einprogrammbetrieb, Mehrprogrammbetrieb, Scheduling, Spooling d.) synchronisiert, blockiert, rechnend, bereit e.) fork, exit, ps, getpid f.) kill, fork, getpid, start

10 2A.2 Sprachunabhängige Anwendungsaufgaben Auf der linken Seite sind Begriffe angegeben, rechts stehen Charakteristika. Welcher Begriff gehört zu welcher Charakteristik? Ziehen Sie genau fünf Pfeile von links nach rechts! Mehrkernprozessor Pseudo-Nebenläufigkeit Spooling Festlegung der Ausführungsreihenfolge Multiprogramming Kooperation mehrerer Computer Verteiltes System echte Nebenläufigkeit Scheduling Ein-/Ausgabe gleichzeitig mit Ausführung 6. Beantworten Sie die folgenden Fragen: a.) Welche Schnittstellen bietet ein Betriebssystem? Worin unterscheiden sie sich? b.) Was ist der Unterschied zwischen Pseudonebenläufigkeit und echter Nebenläufigkeit? Wo findet man diese beiden Formen der Nebenläufigkeit in einem Computer? c.) Aus welchen zwei (Haupt-)Komponenten besteht ein Prozess? d.) Was ist der Unterschied zwischen Prozessen und Threads? e.) Was gehört zum Kontext eines Prozesses? (mindestens drei Nennungen) f.) Wie sieht das Zustandsübergangsdiagramm eines Prozesses aus? Zeichnen Sie es aus dem Gedächtnis! g.) Welcher Zusammenhang besteht zwischen den Parametern der UNIX/Linux-Funktionen exit() und wait()? h.) Was ist der Unterschied zwischen den Java-Methoden run() und start()? 2A.2 Sprachunabhängige Anwendungsaufgaben 1. Gegeben ist ein System mit einem Prozessor, das drei Aufträge zu bearbeiten hat. Jeder der drei Aufträge besteht aus vier aufeinanderfolgenden Phasen: Zuerst werden Daten eingegeben, dann wird der erste Teil des Auftrags auf dem Prozessor bearbeitet, dann folgt eine zweite Eingabe und schließlich die Bearbeitung des zweiten Teils. Die Zeitdauern für die jeweiligen Eingaben und Bearbeitungen sind wie folgt festgelegt: Eingabe 1 Bearb. 1 Eingabe 2 Bearb. 2 Auftrag A Auftrag B Auftrag C Das Systemverhalten unter streng sequentiellem Einprogrammbetrieb soll mit dem Verhalten unter (pseudo-)nebenläufigem Mehrprogrammbetrieb verglichen werden. Dabei gelten die folgenden Annahmen: Die Eingaben für verschiedene Aufträge können gleichzeitig stattfinden (was allerdings nur für den Mehrprogrammbetrieb interessant ist). Es kann jedoch nur ein Auftrag gleichzeitig bearbeitet werden; andere Aufträge müssen gegebenenfalls warten, bis der Prozessor wieder frei ist.

11 72 2A Basistechniken: Aufgaben Die Aufträge sind in der Reihenfolge A > B > C priorisiert. Im Einprogrammbetrieb wird also zunächst A vollständig zu Ende bearbeitet, dann B und dann C (wobei die Eingabe des nächsten Auftrags erst beginnt, wenn der vorherige Auftrag ganz fertig ist). Im Mehrprogrammbetrieb kann ein Auftrag höherer Priorität die Ausführung eines Auftrags niedrigerer Priorität unterbrechen; der niederpriore Auftrag wird dann später fortgesetzt (wobei seine bisherige Bearbeitungszeit angerechnet wird). Das Umschalten des Prozessors zwischen Aufträgen verursacht keinen zusätzlichen Zeitaufwand. Zeichnen Sie, für Ein- und Mehrprogrammbetrieb gesondert, je eine Zeitlinie, die zeigt, wann der Prozessor welchen Auftrag bearbeitet und wann er unbeschäftigt ( idle ) ist. Ermitteln Sie für Ein- und Mehrprogrammbetrieb die folgenden Kennzahlen: Die Aufenthaltsdauern der einzelnen Aufträge also die Länge der Zeit zwischen dem Eintreffen des Auftrags im System (hier immer 0) und seiner Fertigstellung. Die mittlere ( durchschnittliche ) Aufenthaltsdauer der drei Aufträge. Die Auslastung des Prozessors also die Zeit, in der der Prozessor Aufträge bearbeitet hat, im prozentualen Verhältnis zur Gesamtzeit (Summe aller Bearbeitungs- und Idle-Zeiten). 2. Gegeben ist ein System mit einem Prozessor, das vier Aufträge zu bearbeiten hat. Die Aufträge treffen zu unterschiedlichen Zeitpunkten ein und sind dann sofort zur Bearbeitung bereit, müssen also keine weiteren Eingaben abwarten. Jeder Auftrag benötigt den Prozessor für eine bestimmte Gesamtzeitdauer: Auftrag Ankunftszeitpunkt Prozessorzeit A B C D Für dieses System sollen die folgenden Schedulingstrategien betrachtet werden: Prioritätengesteuert/nichtunterbrechend: Jeweils der ausführungsbereite Auftrag mit der höchsten Priorität erhält den Prozessor (Zur Beachtung: Aufträge, die noch nicht eingetroffen sind, sind auch nicht ausführungsbereit!). Ein Auftrag gibt den Prozessor erst wieder frei, wenn seine Bearbeitung beendet ist. Er wird also in einem Rutsch ausgeführt und kann nicht durch einen später eintreffenden höherprioren Auftrag unterbrochen werden. Auftrag C hat die höchste Priorität, dann folgt Auftrag B und schließlich die Aufträge A und D, die dieselbe Priorität haben. Bei gleicher Priorität wird der Auftrag mit der kürzeren (Rest-)bearbeitungszeit bevorzugt. Prioritätengesteuert/unterbrechend: Wie oben. Allerdings übernimmt ein neu eintreffender Auftrag sofort den Prozessor vom laufenden Auftrag, sofern dessen Priorität niedriger ist. Der unterbrochene Auftrag wird später fortgesetzt, wobei seine bisherige Prozessorzeit angerechnet wird (er muss also nicht von vorn beginnen). Zeitscheibenbasiert (Round Robin) mit Zeitscheibenlänge 100: Die Reihenfolge der Aufträge im Zyklus ist A, B, C, D. Wird ein Auftrag schon vor Ende der Zeitscheibe fertig, so wird der Prozessor sofort an den nächsten Auftrag weitergegeben.

12 2A.3 Programmierung unter UNIX/Linux 73 Zeitscheibenbasiert (Round Robin) mit Zeitscheibenlänge 50: Wie oben, nur mit kürzerer Zeitscheibe. Das Umschalten des Prozessors zu einem anderen Auftrag dauert eine Zeiteinheit, ebenso das Starten eines Auftrags auf dem bisher freien Prozessor. Zeichnen Sie, für jede der vier Strategien gesondert, eine Zeitlinie, die zeigt, wann der Prozessor welchen Auftrag bearbeitet, wann er unbeschäftigt ( idle ) ist und wann Umschaltungen stattfinden. Vergleichen Sie dann die Strategien anhand der Reihenfolge, in der die Aufträge beendet werden, und der Anzahl der Umschaltungen, die auftreten. 2A.3 Programmierung unter UNIX/Linux 1. Gegeben ist das folgende Programm für die UNIX/Linux-C-Schnittstelle: #include <stdio.h> main() { printf("prozess ist gestartet\n"); sleep(2); printf("prozess terminiert jetzt\n"); } Zeigen Sie durch das Zustandsübergangsdiagramm, welche Zustände der ausführende Prozess durchläuft. 2. Das C-Programm #include <stdlib.h> main() { int status; if (fork()==0) { sleep(5); exit(0); } wait(&status); } wird in eine Maschinenprogrammdatei prog übersetzt, die dann durch./prog & ausgeführt wird. Während dieser Ausführung erzeugt der Benutzer eine Bildschirmausgabe der Form UID PID PPID... CMD joe bash joe... prog joe... prog Welches UNIX/Linux-Benutzerkommando hat er dazu eingegeben? Welche Aufgabe hat hier der Prozess 2700? Füllen Sie die Leerstellen mit geeigneten Werten. 3. Gegeben ist das folgende Programmstück: int p, status; if ((p=fork())==0) { printf("%d %d ",getpid(),getppid()); exit(0); } wait(&status); printf("%d %d\n",getpid(),p);

13 Index A aktives Warten 85, 219 Aktivität 25 Alles-oder-nichts-Prinzip 95, 96, 102, 107 in UNIX/Linux 121, 127 Apache Axis 243 Applet 238 Application Programming Interface (API) 26 Atomarität 89 Fehler bei Missachtung 108 B Barriere in Java 143 Batch Mode 32 Bedingungsvariable 112 in UNIX/Linux 132 Belegungs-Anforderungs-Graph 106 Benutzerschnittstelle 26 Betriebsart 32 Betriebssystem 25 Aufgaben 25 Kern 26 Netzdienste 30 Schnittstellen 26 bidirektionale Kommunikation 167 Blocking Send/Receive 165 Broadcast 163 Bussperre 89 C Cigarette Smokers Problem 158 client-/serverseitige Ausführung 225 Client-Server-Modell 218 Client-Socket in Java 197 in UNIX/Linux 184 Cluster 23 CORBA 224 D Datagramm 185 Datagram-Socket 170 in Java 200 in UNIX/Linux 183, 191 Datenstrom 161 Deadlock 100, 106 Aufhebung 107 beim Philosophenproblem 101 Verhinderung 107 Vermeidung 107 Dispatching 40 Distributed Shared Memory (DSM) 163 Dynamic Port 186 dynamische Webseite 225, 238 E Einprogrammbetrieb 32 Eltern-Kind-Beziehung 42, 44, 46 Enterprise JavaBeans (EJB) 194 Erzeuger-Verbraucher-Problem 83 mit allgemeinen Semaphoren 98, 102 mit Java-Condition 143 mit Java-Piped-Streams 195 mit Java-wait()/notify() 141 mit Monitor 114 mit Pthreads-Bedingungsvariablen 133 mit UNIX/Linux-Pthreads 133 mit UNIX-Message-Queue 181 mit UNIX-Semaphoren 129, 173 mit UNIX-Shared-Memory 173 Event 90 in Java 141 F Fairness 109 Fat Client 221

14 256 Index G Gast-Betriebssystem 29 geordnete Ressourcenanforderung 107 H Hardware eines Computers 20 Hardware-Nebenläufigkeit 22 Host-Betriebssystem 29 Hypertext Transfer Protocol (HTTP) 170 in UNIX/Linux 226 I Interface Definition Language (IDL) 223 in UNIX/Linux 228, 230 Internet Protocol (IP) 169 Internet-Domain 182 Inter-Process Communication (IPC) 161 Interrupt 219 Interruptsperre 85 J Java Applet 238 Interrupt-Flag 66 Pipe 194 Remote Method Invocation (RMI) 234 Servlet 240 Shared Memory 64 Socket 196 Thread 60 Web Service 241 Java Message Service (JMS) 194 Java Server Pages (JSP) 240 Java Virtual Machine (JVM) 22, 29, 238 Java-Klassen/Interfaces Atomic 135 BlockingQueue 143 Collections 136 Condition 143 CountDownLatch 143 CyclicBarrier 143 DatagramPacket 200 DatagramSocket 200 Exchanger 144 InterruptedException 66, 140 LinkedBlockingQueue 141 Lock 142 PipedInputStream 194 PipedOutputStream 195 ReadWriteLock 143 ReentrantLock 142 Semaphore 136 ServerSocket 197 Socket 197 Thread 60 Java-Methoden currentthread() 64 getid()/getname()/setname() 64 getstate() 64 interrupt()/isinterrupted() 64, 66 isalive() 64 join() 63 notify() 140 notifyall() 140 run() 61 setpriority()/getpriority() 64 sleep() 64 start() 61 synchronized 138, 139 synchronizedxxx() 136 wait() 140 yield() 64 JAX-RS 243 JAX-WS 241 JSON 226 K Kern eines Betriebssystems 26 eines Prozessors 23 Kommunikation 161 direkte vs. indirekte 164 synchrone vs. asynchrone 166 Kommunikationsprotokoll 167 Kommunikationssystem 161, 166 Konkurrenz 80 Kontext 35 Kooperation 81, 217 objektorientierte 224

15 Index 257 prozedurorientierte 222 synchrone vs. asynchrone 219 Kopplung (enge vs. lose) 24 kritischer Abschnitt 80, 96 L Lebenszyklus 37 Leser-Schreiber-Problem 83 in Java 143 mit allgemeinen Semaphoren 99 mit Monitor 116 Lock-Datei 90 in UNIX/Linux 120 Lock-Variable 87 M Mailbox 164 in UNIX/Linux 177 Marshalling 223 Mehrprogrammbetrieb 33 Message Passing Interface (MPI) 194 Message Queue 177 Middleware 31 Monitor 110 Bedingungsvariable 112 in Java 138 Multicast 163 Multicomputer 23 Multiprogramming 33 Multiprozessorsystem 23 Multitasking 19, 33 Mutex 95 bei Java-Monitoren 139 in UNIX/Linux 132 N.NET 224 Nachricht 161, 185 nachrichtenbasierte Kommunikation 161 Nebenläufigkeit 13, 19, 25 durch Compiler 24 echte 24, 25 in Hardware 22 in Software 24 Pseudo- 25 Netzdienste 30 Nonblocking Send/Receive 165 O ONC RPC 228 Ortstransparenz 30 P Parallelisierung 24 passives Warten 85, 219 Peer-to-Peer-Modell (P2P) 221 Philosophenproblem 84 mit allgemeinen Semaphoren 101 mit Monitor 117 Pipe 174, 194 benannte 175 unbenannte 176 Polling 85, 166, 219 P-Operation 91 Port 164 in UNIX/Linux 177 Nummer 170, 186 Portmapper 232 Process Identifier (PID) 39 Programmierschnittstelle (API) 26 Protokoll 167 Protokollinstanz 167 Protokollstack 169 Proxy 224 Prozedurfernaufruf 222 Prozess 34, 36 in UNIX/Linux 42, 46 Kontext 35 Lebenszyklus 37, 38 Priorität 41 Terminierung 38 Prozesskontrollblock 39 Prozessorkern 23 Prozesstabelle 40 Pseudonebenläufigkeit 25 Pthread 55 Synchronisation 132 Pufferspeicher (siehe auch Ringpuffer) 83

16 258 Index R Race Condition 81 Rechnerknoten 23 Registry 235, 236 Reihenfolgebedingung 82 mit allgemeinen Semaphoren 97 mit Java-Semaphoren 137 mit Monitor 115 mit UNIX-Semaphoren 128 Remote Interface 235 Remote Method Invocation (RMI) 224 in Java 234 Remote Object 224, 235, 236 Remote Procedure Call (RPC) 222 in UNIX/Linux 228 Rendezvous 166 REST 226, 243 Ringpuffer als Monitor 111, 114, 139 in Java 139 in UNIX/Linux 133 mit Lese-/Schreiboperationen 114, 133 nur mit Schreiboperation 111, 139 RMI Registry 235, 236 Round Robin 41 RPC-Generator rpcgen 229, 230 S Scheduling 40 Scriptlet 240 Semaphor 91 Alles-oder-nichts-Prinzip 95, 96, 102, 107, 121 binärer 95 in Java 136 in UNIX/Linux 121 sequentielle Bearbeitung 32, 33 Server-Socket in Java 197 in UNIX/Linux 184 Servlet 240 Shared Memory 161 in Java 64 in UNIX/Linux 171 Signal 90 in UNIX/Linux 118 Signal Handler 119 Single Tasking Mode 32 Skeleton 224 Sleeping Barber Problem 153 SOAP 225 Socket 166, 170 Domains 182 in Java 196 in UNIX/Linux 182 Typen 183 Software eines Computers 21 Software-Nebenläufigkeit 24 speicherbasierte Kommunikation 161 Spinlock 86, 89 mit Lock-Dateien in UNIX/Linux 120 Spooling 33 Stapelverarbeitung 32 Stream-Socket 170 in Java 197 in UNIX/Linux 183, 188 strombasierte Kommunikation 161 Stub 222 Synchronisation 79 Synchronisationsbedingung 79 Synchronisationsmechanismus 79, 85 T Task 36 Terminierung 38 Thin Client 221 Thread 36, 37 in Java 60 in UNIX/Linux 55 Lebenszyklus 37, 38 thread-safe 135 Three Tier Model 220 Timesharing 34 Transmission Control Protocol (TCP) 170 U Unicast 163 unidirektionale Kommunikation 174 UNIX/Linux Bedingungsvariable 132 Benutzerkommandos 42

17 Index 259 Lock-Datei 120 Message Queue 177 Mutex 132 Pipe 174 Programmierschnittstelle (API) 26, 45 Prozess 42, 46 Semaphor 121 Shared Memory 171 Signal 118 Socket 182 Thread 55 UNIX/Linux-API 26, 45 accept() 184, 187 bind() 184, 185 callrpc() 229 clnt_create() 229 clone() 59 close() 185, 187 connect() 184, 187 errno 28 execv() 49, 54 exit() 48, 53 Fehlerabfrage 28 fork() 46, 50 getpid() 49, 52 getppid() 49, 52 kill() 50, 54, 118 listen() 184, 186 mkfifo() 175 msgctl() 178 msgget() 177 msgrcv() 179, 180 msgsnd() 179 pause() 119 perror() 28 pipe() 176 pthread_cancel() 58 pthread_cond_xxx() 132 pthread_create() 55 pthread_exit() 55 pthread_join() 58 pthread_mutex_xxx() 132 read() 185, 187 recv() 185 recvfrom() 185, 188 semctl() 123 semget() 121 semop() 125 send() 185 sendto() 185, 188 shmat() 172 shmctl() 172 shmget() 171 shutdown() 187 sigaction() 119 signal() 119 sigsuspend() 119 sleep() 49 socket() 184, 185 vfork() 59 wait() 48, 53 waitpid() 48 write() 185, 187 UNIX/Linux-Benutzerkommandos 42 ipcrm 124, 173, 178 ipcs 124, 173, 178 kill 45 ps 42 rpcgen 229, 230 sleep 45 wait 45 UNIX-Domain 183 User Datagram Protocol (UDP) 170 V Vater-Sohn-Beziehung 42, 44, 46 Verhungern 100 Verklemmung 106 Verteiltes System 23, 30, 32, 217 Virtualisierung 28 VMware 29 V-Operation 91 W Warten, aktives vs. passives 85 Web Service 225 in Java 241 Webseite 225, 238 wechselseitiger Ausschluss 80 in Java 138

18 260 Index mit allgemeinen Semaphoren 96 mit Monitor 110 mit UNIX-Semaphoren 129 WSDL 226 X XDR 228, 230 Xen 29 XML-RPC 226 Z Zombie-Zustand 39, 48 Zustandsübergangsdiagramm 38