Назначение этой книги

Со времени своего появления в Bell Laboratories в 1969 г. операционная система UNIX становилась все более популярной, вначале получив признание в академическом мире, а затем уже в качестве стандартной операционной системы для нового поколения многопользовательских микро- и миникомпьютеров в 80-х годах. И этот рост, по-видимому, продолжается в момент написания данной книги.

Операционная система UNIX оправдала возлагавшиеся на нее надежды и теперь является ключевой деталью технологического пейзажа на рубеже XXI века. Не говоря уже о том, что UNIX всегда занимала сильные позиции в научном и техническом сообществах, в настоящее время существует множество крупномасштабных систем управления данными и обработки транзакций на платформе UNIX. Но, самое главное, ОС UNIX, безусловно, является ядром серверов магистральной сети Internet.

Основное внимание в книге уделяется программному интерфейсу между ядром UNIX (частью UNIX, которая делает ее операционной системой) и прикладным программным обеспечением, которое выполняется в среде UNIX. Этот интерфейс часто называется интерфейсом системных вызовов UNIX (хотя разница между такими вызовами и обычными библиотечными процедурами теперь уже не столь очевидна, как это было раньше). В дальнейшем мы увидим, что системные вызовы – это примитивы, на которых в конечном счете построены все программы UNIX – и поставляемые вместе с операционной системой, и разрабатываемые независимо. Целевая аудитория книги состоит из программистов, уже знакомых с UNIX, которые собираются разрабатывать программное обеспечение для ОС UNIX на языке Pascal. Эта книга в равной мере подойдет разработчикам системного программного обеспечения и прикладных или деловых приложений – фактически всем, кто серьезно интересуется разработкой программ для ОС UNIX.

Кроме системных вызовов мы также рассмотрим некоторые из наиболее важных библиотек подпрограмм, которые поставляются с системой UNIX. Эти библиотеки, конечно же, написаны с использованием системных вызовов и во многих случаях делают то же самое, но на более высоком уровне, или более удобны для использования программистами. Надеемся, что при исследовании как системных вызовов, так и библиотеки подпрограмм вы получите представление о том, когда можно пользоваться существующими достижениями, не «изобретая велосипед», а также лучше поймете внутреннее устройство этой все еще прекрасной операционной системы.

Спецификация х/Open

ОС UNIX имеет долгую историю, и существовало множество ее официальных и фактических стандартов, а также коммерческих и учебных вариантов. Тем не менее ядро системы UNIX, находящееся в центре внимания в данной книге, остается необычайно стабильным.

Мы положили в основу текста и примеров документы (все датированные 1994 годом) System Interface Definitions (Описания системного интерфейса) и System Interfaces and Headers (Системные интерфейсы и заголовки) из 4-й версии второго выпуска Х/Open, а также часть связанного с ними документа Networking Services (Сетевые сервисы). Для удобства мы будем применять сокращение XSI – от Х/Open System Interfaces (Системные интерфейсы Х/Open). При необходимости особенности различных реализации системы будут обсуждаться отдельно.

Здесь нужно сделать небольшое отступление. Консорциум Х/Open первоначально объединил производителей аппаратного обеспечения, серьезно заинтересованных в открытых операционных системах и платформе UNIX, но со временем число его членов возросло. Одна из главных задач консорциума состояла 3 в выработке практического стандарта UNIX, и руководство по обеспечению мобильности программ, называемое XPG, послужило базовым документом для проекта нескольких основных производителей (включая Sun, IBM, Hewlett Packard, Novell и Open Software Foundation), обычно называемого Spec 1170 Initiative (1170 – это число охватываемых этим документом вызовов, заголовков, команд и утилит). Целью этого проекта было создание единой унифицированной спецификации системных сервисов UNIX, включая системные вызовы, которые являются основой этого документа. В результате получился удобный набор спецификации, объединивший многие конфликтующие направления в стандартизации UNIX, главную часть которых составляют вышеупомянутые документы. Другие представленные разработки охватывали основные команды UNIX и обработку вывода на экран.

С точки зрения системного программирования, документы XSI формируют практическую базу, и множество примеров из книги будет выполняться на большинстве существующих платформ UNIX. Стандарт Х/Open объединяет ряд соответствующих и дополняющих друг друга стандартов с их практической реализацией. Он объединил в себе ANSI/ISO стандарт языка С, важный базовый стандарт POSIX (IEEE 1003.1-1990) и стандарт SVID, а также позаимствовал элементы спецификаций Open Software Foundation (Организации открытого программного обеспечения) и некоторые известные функции из системы Berkeley UNIX, оказавшей большое влияние на развитие UNIX систем в целом.

Конечно, стандартизация продолжилась и в дальнейшем. В 1996 г. в результате слияния Х/Open и OSF (Open Software Foundation) образовалась Группа открытых стандартов (The Open Group). Последние разработки (на момент написания книги) из стандарта POSIX, с учетом опыта практической реализации, Группа открытых стандартов называет второй версией Single UNIX Specification (Единой спецификации UNIX, далее по тексту – SUSV2), которая, в свою очередь, содержит пятый выпуск System Interface Definitions, System Interfaces and Headers и Networking Services. Эти важные, хотя и специализированные, дополнения охватывают такие области, как потоки, расширения реального времени и динамическая компоновка.

В заключение заметим, что:

• все стандарты являются очень обширными, охватывая альтернативные методы реализации и редко используемые, но все же важные функциональные возможности. Основное внимание в этой книге уделяется основам программирования в среде UNIX, а не полному описанию системы в соответствии с базовыми стандартами;

• при необходимости создания программы, строго следующей стандартам, необходимо предусмотреть в ней установку (и проверку) соответствующих флагов, таких как _XOPEN_SOURCE или _POSIX_SOURCE.