LiNUX-UNix-Systemprogrammierung

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1 Helmut Herold 2008 AGI-Information Management Consultants May be used for personal purporses only or by libraries associated to dandelon.com network. LiNUX-UNix-Systemprogrammierung 2., überarbeitete Auflage ADDISON-WESLEY An imprint of Addison Wesley Longman, Inc. München Reading, Massachusetts Menlo Park, California New York Harlow, England Don Mills, Ontario Sydney Mexico City Madrid Amsterdam

2 Einleitung 1 Gliederung dieses Buches 1 Unix-Standards und -Implementierungen 7 Beispiele und Übungen 7 Hinweis zur Buchreihe: Unix und seine Werkzeuge 7 1 Überblick über die Unix-Systemprogrammierung Anmelden am Unix-System Dateien und Directories Ein- und Ausgabe Prozesse unter Unix Ausgabe von System-Fehlermeldungen Benutzerkennungen Signale Zeiten in Unix Unterschiede zwischen Systemaufrufen und Bibliotheksfunktionen Unix-Standardisierungen und -Implementierungen Limits Erste Einblicke in den Linux-Systemkern Übung 99 2 Überblick über ANSI C Allgemeines Der Präprozessor Die Sprache ANSI C Die ANSI-C-Bibliothek Übung Standard-E/A-Funktionen Der Datentyp FILE stdin, stdout und stderr 168

3 3.3 Öffnen und Schließen von Dateien Lesen und Schreiben in Dateien Pufferung Positionieren in Dateien Temporäre Dateien Löschen und Umbenennen von Dateien Ausgabe von Systemfehlermeldungen Übung 216 Elementare E/A-Funktionen Filedeskriptoren Öffnen und Schließen von Dateien Lesen und Schreiben in Dateien Positionieren in Dateien Effizienz von E/A-Operationen Kerntabellen für offene Dateien File Sharing und atomare Operationen Duplizieren von Filedeskriptoren Ändern oder Abfragen der Eigenschaften einer offenen Datei Filedeskriptoren und der Datentyp FILE Das Directory /dev/fd Übung 260 Dateien, Directories und ihre Attribute Dateiattribute Dateiarten Zugriffsrechte einer Datei Eigentümer und Gruppe einer Datei Partitionen, Filesysteme und i-nodes Symbolische Links Größe einer Datei Zeiten einer Datei Directories Gerätedateien Der Puffercache Realisierung von Filesystemen unter Linux Übung 364

4 6 Informationen zum System und seinen Benutzern Informationen aus der Paßwortdatei Informationen aus der Gruppendatei Informationen aus Netzwerkdateien Informationen zum lokalen System Informationen zu Systemanmeldungen Übung Datums- und Zeitfunktionen Datentypen und Konstanten Datums- und Zeitfunktionen Übung Nicht-lokale Sprünge Die Headerdatei <setjmp.h> Übung Der Unix-Prozeß Start eines Unix-Prozesses Beendigung eines Unix-Prozesses Environment eines Unix-Prozesses Speicherbelegung eines Unix-Prozesses Ressourcenlimits eines Unix-Prozesses Ressourcenbenutzung eines Unix-Prozesses Die Speicherverwaltung unter Linux Übung Die Prozeßsteuerung Prozeßkennungen und die Unix-Prozeßhierarchie Kreieren von neuen Prozessen Warten auf Beendigung von Prozessen Synchronisationsprobleme zwischen Eltern- und Kindprozessen Die exec-funktionen Die Funktion system Ändern der User-ID und Group-ID eines Prozesses Informationen zu Prozessen Übung 545

5 11 Attribute eines Prozesses (Kontrollterminal, Prozeßgruppe und Session) Loginprozesse Prozeßgruppen Session Kontrollterminals, Sessions und Prozeßgruppen Jobkontrolle und Programmausführung durch die Shell Verwaiste Prozeßgruppen Übung Blockierungen und Sperren von Dateien Blockierende und nichtblockierende E/A-Operationen Sperren von Dateien (record locking) Übung (Multiuser-Datenbankbibliothek) Signale Das Signalkonzept und die Funktion Signal Signalnamen und Signalnummern Probleme mit der signal-funktion Das neue Signalkonzept Senden von Signalen mit den Funktionen kill und raise Einrichten einer Zeitschaltuhr und Suspendieren eines Prozesses Anormale Beendigung mit Funktion abort Zusätzliche Argumente für Signalhandler Übung STREAMS in System V Allgemeines zu STREAMS STREAM-Messages Übung Fortgeschrittene Ein- und Ausgabe E/A-Multiplexing Asynchrone E/A Memory Mapped I/O Weitere read- und write-funktionen Übung 699

6 16 Dämonprozesse Typische Unix-Dämonen Besonderheiten von Dämonen Schreiben von eigenen Dämonen Fehlermeldungen von Dämonen Übung Pipes und FIFOs Überblick über die unterschiedlichen Arten der Interprozeßkommunikation Pipes Benannte Pipes (FIFOs) Übung Message-Queues, Semaphore und Shared Memory Allgemeine Strukturen und Eigenschaften Message-Queues Semaphore Shared Memory Übung Stream Pipes, Client-Server-Realisierungen und Netzwerkprogrammierung Client-Server-Eigenschaften der klassischen IPC-Methoden Stream Pipes Austausch von Filedeskriptoren zwischen Prozessen Client-Server-Realisierung mit verwandten Prozessen Benannte Stream Pipes Client-Server-Realisierung mit nicht verwandten Prozessen Netzwerkprogrammierung mit TCP/IP Übung Terminal-E/A Charakteristika eines Terminals im Überblick Terminalattribute und Terminalidentifizierung Spezielle Eingabezeichen Terminalflags Baudraten von Terminals Zeilensteuerung bei Terminals 910

7 20.7 Kanonischer und nicht-kanonischer Modus Terminalfenstergrößen termcap, terminfo und curses S-Lang - Eine Alternative zu curses unter Linux Die Linux-Konsole Die Programmierung von virtuellen Konsolen unter Linux Übung Weitere nützliche Funktionen und Techniken Expandierung von Dateinamen String-Vergleiche mit regulären Ausdrücken Abarbeiten von Optionen auf der Kommandozeile Wichtige Entwicklungswerkzeuge gcc-der GNU-C-Compiler ld - Der Linux /Unix-Linker gdb-dergnu-debugger strace - Mitprotokollieren aller Systemaufrufe Tools zum Auffinden von Speicherüberschreibungen und -lücken ar - Erstellen und Verwalten von statischen Bibliotheken Dynamische Bibliotheken make - Ein Werkzeug zur automatischen Programmgenerierung A Headerdatei eighdr.h und Modul fehler.c 1123 A.l Headerdatei eighdr.h 1123 A.2 Zentrales Fehlermeldungsmodul fehler.c 1124 B Ausgewählte Lösungen zu den Übungen 1129 B.l Ausgewählte Lösungen zu Kapitel 4 (Elementare E/ A-Funktionen) 1129 B.2 Ausgewählte Lösungen zu Kapitel 5 (Dateien, Directories und ihre Attribute) 1130 B.3 Ausgewählte Lösungen zu Kapitel 7 (Datums-und Zeitfunktionen) 1133 B.4 Ausgewählte Lösungen zu Kapitel 8 (Nicht-lokale Sprünge) 1133 B.5 Ausgewählte Lösungen zu Kapitel 9 (Der Unix-Prozeß) 1134 B.6 Ausgewählte Lösungen zu Kapitel 10 (Die Prozeßsteuerung) 1135 B.7 Ausgewählte Lösungen zu Kapitel 11 (Attribute eines Prozesses) B.8 Ausgewählte Lösungen zu Kapitel 13 (Signale) 1139 B.9 Ausgewählte Lösungen zu Kapitel 14 (STREAMS in System V) 1141

8 B.10 Ausgewählte Lösungen zu Kapitel 15 (Fortgeschrittene Ein- und Ausgabe) 1141 B.ll Ausgewählte Lösungen zu Kapitel 16 (Dämonprozesse) 1142 B.12 Ausgewählte Lösungen zu Kapitel 17 (Pipes und FIFOs) 1142 B.13 Ausgewählte Lösungen zu Kapitel 18 (Message-Queues, Semaphore und Shared Memory) 1144 Literaturverzeichnis 1145 Stichwortverzeichnis 1149