Unix профессиональное программирование Второе издание У. Ричард Стивене, Стивен а раго 2007 Серия «High tech» У. Ричард Стивене, Стивен А. Раго

Таблица 2.5 (продолжение)

Код	Обязатель­ные для SUS	Символическая константа	Описание
~ТРР~		_POSIX_THREAD_PRIO__PROTECT	Защита приоритета потока (рас­ширение реального времени)
TPS		_POSIX_THREAD_PRIORITY_SCHE-DULING	Планирование выполнения пото­ков (расширение реального време­ни)
TRC		_POSIX_TRACE	Трассировка (расширение реаль­ного времени)
TRI		_POSIX_TRACE_INHERIT	Наследование трассировки
TRL		_P0SIX_TRACE_L0G	Журналирование трассировки
TSA	•	_POSIX_THREAD_ATTR_STACKADDR	Адрес стека потока
TSF	•	_POSIX_THREAD_SAFE_JUNCTIONS	Функции, безопасные в контексте потока
TSH	•	_POSIX_THREAD_PROCESS_SHARED	Синхронизация потоков, разделя­емая процессом
TSP		_POSIX_THREAD_SPORADIC_SERVER	Сервер непериодических (споради­ческих) потоков (расширение ре­ального времени)
TSS	•	_POSIX_THREAD_ATTR_STACKSIZE	Размер стека потока
TYM		_POSIX_TYPED_MEMORY_OBJECTS	Типизированная память (расши­рение реального времени)
XSI	•	_XOPEN_UNIX	Интерфейсы расширений Х/Ореп
XSR		__XOPEN_STREAMS	XSI STREAMS

POSIX.1 не включает в себя понятие суперпользователя. Вместо этого гово­рится, что некоторые действия требуют «соответствующих привилегий», но определение этого термина POSIX.1 оставляет на усмотрение конкретной реа­лизации. Версии UNIX, разработанные в соответствии с принципами безопас­ности Министерства обороны США, имеют многоуровневую систему безопас­ности. Однако в этой книге мы будем пользоваться традиционной терминоло­гией и называть такие действия требующими привилегий суперпользователя.

По прошествии почти двадцати лет работы сформировались стандарты, ко­торые можно считать достаточно зрелыми и устоявшимися. Стандарт PO­SIX.1 поддерживается открытой рабочей группой, известной как Austin Group (http://www.opengroup.org/austin). Чтобы стандарты оставались акту­альными, время от времени они должны подтверждаться или обновляться.

Первая версия Single UNIX Specification была издана Х/Open в 1994 году. Она известна также под названием «Spec 1170», поскольку содержала примерно 1170 интерфейсов. Своими корнями она уходит в инициативу Common Open Software Environment (COSE - Общая открытая программная среда), цель которой состояла в том, чтобы еще больше повысить переносимость прило­жений между различными реализациями UNIX. Группа COSE - Sun, IBM, HP, Novell/USL и OSF - шагнула значительно дальше простого одобрения стандартов. Дополнительно она исследовала интерфейсы, обычно исполь­зуемые коммерческими приложениями. В результате были отобраны 1170 интерфейсов и, кроме того, добавлены X/Open Common Application Environ­ment, Issue 4 (CAE - Общая среда приложений, известная также как XPG4, поскольку исторически ее предшественником было руководство Х/Ореп Portability Guide), System V Interface Definition, Issue 3 (SVID - Определение интерфейса System V) и OSF Application Environment Specification (AES -Спецификация среды приложений).

Вторая версия Single UNIX Specification была издана The Open Group в 1997 году. В новую версию была добавлена поддержка потоков, интерфей­сов реального времени, 64-битной арифметики, файлов большого размера и многобайтных символов.

Третья версия Single UNIX Specification (сокращенно - SUSv3) была опубли­кована The Open Group в 2001 году. Базовые спецификации SUSv3 те же, что и в стандарте IEEE Standard 1003.1-2001, и разделяются на четыре катего­рии: «Основные определения», «Системные интерфейсы», «Командная обо­лочка и утилиты» и «Обоснование». SUSv3 также включает в себя Х/Ореп Curses Issue 4, Version 2, но эта спецификация не является частью POSIX.1.

В 2002 Международная Организация по Стандартизации одобрила эту вер­сию как международный стандарт ISO/IEC 9945:2002. В 2003 году The Open Group снова обновила стандарт 1003.1, добавив в него исправления техниче­ского характера, после чего ISO одобрила его как ISO/IEC 9945:2003. В апре­ле 2004 года The Open Group опубликовала Single UNIX Specification, Ver­sion 3, 2004 Edition. В нее были включены дополнительные технические ис­правления основного текста стандарта.

2.2.4. FIPS

Аббревиатура FIPS означает Federal Information Processing Standard (Феде­ральный стандарт обработки информации). Этот стандарт был опубликован правительством США, которое использовало его при покупке компьютерных систем. Стандарт FIPS 151-1 (апрель 1989 года) был основан на IEEE Std. 1003.1-1988 и на проекте стандарта ANSI С. За ним последовал FIPS 151-2 (май 1993 года) на основе IEEE Standard 1003.1-1990. FIPS 151-2 требовал наличия некоторых возможностей, которые стандартом POSIX.1 были объ­явлены необязательными. Все они стали обязательными в стандарте РО-SIX.1-2001.

В результате любой разработчик, желавший продавать POSIX.1-совмести­мые компьютерные системы американскому правительству, должен был

поддерживать некоторые из дополнительных особенностей POSIX.1. Позд­нее стандарт POSIX.1 FIPS был отменен, поэтому мы больше не будем воз­вращаться к нему в этой книге.

2.3. Реализации UNIX

В предыдущем разделе были описаны ISO С, IEEE POSIX и Single UNIX Specification - три стандарта, разработанные независимыми организациями. Однако стандарты - это лишь спецификации интерфейса. А как они связа­ны с реальностью? Производители берут эти стандарты и воплощают в кон­кретные реализации. Для нас интерес представляют как сами стандарты, так и их воплощение.

В разделе 1.1 [McKusick et al. 1996] приводится подробная (и отлично иллю­стрированная) история генеалогического дерева UNIX. Все началось с 6-й (1976) и 7-й (1979) редакций UNIX Time-Sharing System для PDP-11 (обычно они именуются Version 6 и Version 7). Они стали первыми версиями, полу­чившими широкое распространение за пределами Bell Laboratories. Начали самостоятельно развиваться три ветви UNIX:

1. 
   Одна в AT&T; она привела к появлению System III и System V (так назы­ваемые коммерческие версии UNIX).
   
2. 
   Другая - в Калифорнийском университете города Беркли; она привела к появлению 4.xBSD.
   
3. 
   Третья - исследовательская версия UNIX, которая продолжала разраба­тываться в исследовательском центре вычислительной техники (Comput­ing Science Research Center) AT&T Bell Laboratories и привела к появле­нию UNIX Time-Shared System 8-й и 9-й редакций и завершилась выхо­дом 10-й редакции в 1990 году.
   

2.3.1. UNIX System V Release 4

Версия UNIX System V Release 4 (SVR4) была выпущена подразделением AT&T - UNIXSystem Laboratories (USL, ранее - UNIX Software Operation). Версия SVR4 объединила функциональность AT&T UNIX System Release 3.2 (SVR3.2), SunOS - операционной системы от Sun Microsystems, 4.3BSD, вы­пущенной Калифорнийским университетом, и Xenix - операционной систе­мы от корпорации Microsoft - в единую операционную систему. (Изначаль­но Xenix разрабатывалась на основе 7-й редакции и позднее вобрала в себя многие особенности, присущие System V.) Исходные тексты SVR4 появи­лись в конце 1989 года, а первые копии стали доступны конечным пользова­телям в 1990 году. Реализация SVR4 соответствовала как стандарту POSIX Ю03.1, так и X/Open Portability Guide, Issue 3 (XPG3).

Корпорация AT&T также опубликовала «System V Interface Definition» (SVID, Определение интерфейса System V) [AT&T 1989]. Выпуск 3 SVID опре­делил функциональные возможности, которые должны поддерживаться опе­рационной системой, чтобы она могла быть квалифицирована как реализа-

ция, соответствующая System V Release 4. Как и в случае с POSIX.l, SVID определяет интерфейс, но не реализацию. В SVID не проводится каких-либо различий между системными вызовами и библиотечными функциями. Что­бы обнаружить эти различия, необходимо обращаться к справочному руко­водству по фактической реализации SVR4 [AT&T 1990е].

2.3.2.4.4BSD

Версии Berkeley Software Distribution (BSD) разрабатывались и распространя­лись Computer Systems Research Group (CSRG) - Группой исследования ком­пьютерных систем Калифорнийского университета в городе Беркли. Версия 4.2BSD была выпущена в 1983, a 4.3BSD - в 1986 году. Обе эти версии работа­ли на миникомпьютерах VAX. Следующая версия, 4.3BSD Tahoe, была вы­пущена в 1988 году и также работала на специфическом миникомпьютере под названием Tahoe. (Книга Леффлера (Leffler) и др. [1989] описывает версию 4.3BSD Tahoe.) Затем в 1990 году последовала версия 4.3BSD Reno, которая поддерживала большую часть функциональных возможностей, определяе­мых стандартом POSIX.l.

Изначально BSD-системы содержали исходный код, запатентованный AT&T, и подпадали под действие лицензий AT&T. Чтобы получить исход­ный код BSD-системы, требовалась лицензия AT&T на UNIX. С тех пор по­ложение вещей изменилось, так как на протяжении нескольких лет все большая часть исходного кода AT&T замещалась кодом сторонних разработ­чиков; кроме того, в системе появилось много новых функциональных воз­можностей, исходный код которых был получен из сторонних источников.

В 1989 году в версии 4.3BSD Tahoe большая часть кода, не принадлежащего AT&T, была идентифицирована и выложена в публичный доступ под назва­нием BSD Networking Software, Release 1.0. Затем, в 1991 году, последовал второй выпуск BSD Networking Software (Release 2.0), который был разви­тием версии 4.3BSD Reno. Основная цель состояла в том, чтобы освободить большую часть или даже всю систему 4.4BSD от любых лицензионных огра­ничений AT&T, сделав исходные тексты общедоступными.

Версия 4.4BSD-Lite должна была стать заключительным релизом CSRG. Од­нако ее официальный выпуск был отложен из-за юридических споров с USL. Как только в 1994 году юридические разногласия были устранены, вышла 4.4BSD-Lite, полностью свободно распространяемая, так что теперь, чтобы получить ее, уже не требовалось приобретать какие-либо лицензии на исход­ные тексты UNIX. Вслед за этим, в 1995 году, CSRG выпустила вторую, ис­правленную версию. Второй выпуск 4.4BSD-Lite стал заключительной вер­сией BSD от CSRG. (Эта версия BSD описана в книге Мак-Кьюсика [1996].)

Разработка операционной системы UNIX в Беркли началась с PDP-11, пере­местилась на миникомпьютеры VAX и затем на так называемые рабочие станции. В первой половине 90-х годов была добавлена поддержка популяр­ных персональных компьютеров, собранных на базе микропроцессора 80386, что привело к появлению версии 386BSD. Реализация была выполне­на Биллом Джолитцом (Bill Jolitz) и описана в серии ежемесячных статей

_в журнале «Dr. Dobb's Journal» за 1991 год. Значительная часть исходного кода была заимствована из BSD Networking Software, Release 2.0.

2.3.3. FreeBSD

Операционная система FreeBSD базируется на 4.4BSD-Lite. Проект FreeBSD был образован с целью дальнейшего развития линейки BSD-систем после того, как в Беркли было принято решение о прекращении работ над BSD-версиями операционной системы UNIX, и проект 386BSD оказался заброшенным.

Все программное обеспечение, разработанное в рамках проекта FreeBSD, яв­ляется свободно распространяемым, как в исходных текстах, так и в виде бинарных дистрибутивов. ОС FreeBSD 5.2.1 стала одной из четырех плат­форм, на которых тестировались примеры для данной книги.

Существует еще несколько свободных операционных систем, основанных на BSD. Про­ект NetBSD (http://www.netbscl.org) аналогичен проекту FreeBSD, основной акцент в нем сделан на переносимости между различными аппаратными платформами. Про­ект OpenBSD (http://www.openbsd.org) также аналогичен FreeBSD, но с акцентом на без­опасности.

2.3 A Linux

Linux - это операционная система, которая предоставляет все богатства про­граммного окружения UNIX и свободно распространяется в соответствии с Общественной Лицензией GNU (GNU Public License). Популярность Linux -это нечто феноменальное в компьютерной индустрии. Linux часто отличает­ся тем, что первой из операционных систем начинает поддерживать новей­шие аппаратные решения.

ОС Linux была создана Линусом Торвальдсом (Linus Torvalds) в 1991 году в качестве замены ОС MINIX. Семена дали быстрые всходы, потому что мно­жество разработчиков по всему миру добровольно взялись за работу по ее улучшению.

Дистрибутив Linux Mandrake 9.2 стал одной из систем, на которых тестиро­вались примеры из этой книги. В этом дистрибутиве используется ядро Linux версии 2.4.22.

2.3.5. Mac OS X

Mac OS X отличается от предыдущих версий этой системы тем, что она осно-^вана на совершенно иных технологиях. Ядро этой операционной системы называется Darwin и представляет собой комбинацию ядра Mach ([Accetta et ^al- 1^86]) и ОС FreeBSD. Ядро Darwin является проектом с открытым исход­ном кодом, подобно FreeBSD и Linux.

Mac OS X 10.3 (Darwin 7.4.0) использовалась как одна из тестовых платформ ^пРи написании этой книги.

2.3.6. Solaris

Solaris - это разновидность ОС UNIX, разработанная в Sun Microsystems. Ос­нованная на System V Release 4, она совершенствовалась инженерами из Sun Microsystems в течение более 10 лет. Это единственный коммерчески успеш­ный потомок SVR4, формально сертифицированный как UNIX-система. (Дополнительную информацию о сертификации UNIX-систем вы найдете по адресу http://www.opengroup.org/certification/idx/unix.html.)

Версия Solaris 9 использовалась при написании этой книги в качестве одной из тестовых платформ.

2.3.7. Прочие версии UNIX

Среди прочих операционных систем, которые были сертифицированы как UNIX-системы, можно назвать:

• 
  AIX, версия UNIX от ЮМ
  
• 
  HP-UX, версия UNIX от Hewlett-Packard
  
• 
  IRIX, UNIX-система, распространяемая компанией Silicon Graphics
  
• 
  UnixWare, версия UNIX, которая происходит от SVR4 и ныне принадле­жит корпорации SCO
  

2.4. Связь между стандартами и реализациями

Упомянутые выше стандарты определяют подмножество любой фактически существующей системы. Основное внимание в этой книге будет уделяться че­тырем операционным системам: FreeBSD 5.2.1, Linux 2.4.22, Mac OS X 10.3 и Solaris 9. Несмотря на то, что только Solaris может называться UNIX-сис­темой, тем не менее, все четыре предоставляют программную среду UNIX. Поскольку все четыре системы в различной степени являются POSIX-co-вместимыми, мы сосредоточимся на тех функциональных возможностях, которые считаются обязательными в соответствии со стандартом POSIX.1, указывая любые различия между POSIX и фактической реализацией в этих системах. Особенности и технические приемы, характерные только для кон­кретной реализации, будут отмечены особо. Так как SUSv3 является над­множеством POSIX.1, мы также обратим внимание на любые особенности, которые являются частью SUSv3, но не являются частью POSIX.1.

Следует знать, что реализации обеспечивают обратную совместимость no-функциональным особенностям с более ранними версиями, такими как SVR3.2 и 4.3BSD. Например, Solaris поддерживает как спецификацию не­блокирующих операций ввода-вывода (0_N0NBL0CK) стандарта POSIX.1, так и традиционный для System V метод (0_NDELAY). В этой книге мы будем гово­рить о тех характеристиках, которые предписываются стандартом POSIX.1, и при этом будем лишь иногда упоминать нестандартные особенности, со­храняемые для обратной совместимости. Например, и SVR3.2, и 4.3BSD реализуют механизм сигналов способом, который отличается от стандарта POSIX.1. В главе 10 мы опишем только сигналы POSIX.1.