Unix编程之多道程序设计

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多道程序设计：分离进程为独立的功能


* @* {  E$ O' b9 I, P  B5 o" LUnix的最具特点的程序模块化技法就是将大型程序分解成多个协作进程。


Unix提倡把程序分解成更简单的子进程，并考虑接口：

降低进程生成的开销。
提供方法简化进程间通信。
提倡使用能由管道和套接字传递的简单、透明的文本数据格式。
8 u9 Q- a3 ]5 y

5 r4 _" j) Z0 M  ~7 W1 G
真正的挑战不是协议语法而是协议逻辑：协议设计既要有充分的表达能力，又能防范死锁。
5 R' N8 ^$ T' I6 U( g+ X
" \9 Z' K8 i- w4 U* g' `" @
" C6 A0 M: V  m从性能调整中分离复杂度控制

- u! d. x4 K% }% Z
在开发出可以把全局复杂度降至最低程度的干净体系之前，关注性能问题便是过早优化。

' @  k, `# h: |% `7 u
0 x8 w9 E$ f: O8 p6 M线程提高了复杂度，应尽量少用线程。
$ T% g6 P" I+ x# f) F

将程序划分为多个协作进程的另一重要原因是提高安全性：仅信任较少的代码，而让大部分操作都运行在用户级。
3 ~6 k, L% ]6 X% }- A- K
1 d9 w! ~6 S) l' y
! J) i- q) h: m- {- ^0 ?5 c7 I, TUnix IPC方法
9 R) q+ [. Q- V( E4 s7 x% r

! E5 \# l: f7 v$ w$ e7 f1 把任务转给专门程序。


7 o# K/ b6 H: V, n: {- x7 N' O廉价的进程生成使得程序间协作变得可能，通过调用专门程序来完成专门任务；
0 x1 x0 B# j. ^C库popen可以用来向专门程序传递数据或读取专门程序的返回结果；
专门程序运行期间并不需要与父进程交互。

5 T' j" K/ Y! D7 X, \
示例：
; O, @6 b  m# u) D/ Q' ?$ Q- dmutt：调用专门的编辑器。
$ C6 r5 j1 z4 v) l
* j# ^6 B$ T$ G+ d+ B1 q6 Q4 g
2 管道、重定向、过滤器


6 g. o6 J7 S. P0 N3 h6 n2 Z  j管道： |把一个程序的输出连接到另外一个程序的输入；单向性；管道中所有程序并发执行；匿名管道，命名管道（为命名套接字取代）。
" n3 Y/ N  u" H) _# v1 a重定向：> <
pic2graph：调用现有工具的管线。
dc和bc：相互组合完成问题。
3 y$ y8 y; ^7 nfetchmail：不能使用，因为管道的单向性；不能发出反馈信息。

0 z; K4 Y! T& x9 D- o1 ~
3 包装器
: u# d7 L" m. k% O4 n) Z1 Q+ `脚本中封装命令的固定参数
1 l/ v/ S  y- x! A/ f
, h7 F  q) t" M. L9 S3 ^
+ l- g& @1 l" B( k+ m4 安全性包装器
( a: H2 G/ n  T- M$ U7 K

安全性包装器：调用专门程序检查某类凭证，然后根据返回结果执行后一个程序；
bernstein链与管道类似；只不过每个继发阶段的程序取代了前一阶段的程序，而不是与之并行。
: l: g; h, g; N9 W+ _: z5 I6 f2 n
3 ^) |1 l+ F- X0 f3 b+ m$ G
. e$ S, C" ^5 h1 D" n+ w5 从进程

$ q1 b' u4 P( \& w3 c6 J
, ]+ k7 t; R( X  R主从通信很复杂，只有在协议无关轻重。
6 L' o0 _$ M( u. Y
+ E) Y% N/ m% r7 W4 U  I) p
6 对等进程间通信

' K9 |& F" _1 A9 m+ i
临时文件：简单，灵活，但容易引起名字冲突，提前中断会造成问题；文件容易被修改，安全问题；
信号：软中断，SIGHUP一般被用作重启初始化，而用SIGTERM作为正常退出的信号；
6 n+ S+ g, E- `1 Y" A7 Dpidfile：守护进程只允许一个实例运行，则可作为文件锁使用。
* k- T2 Y4 v. y0 j  ifetchmail信号：唤醒已经存在的进程或者新建进程来获取邮件。
* R* F6 \5 g- H2 S0 X  r
' o, d7 J2 `4 h( c# [" k# k
套接字：双向IPC
0 H9 D& R' @: F/ v; v" rPostgreSQL：客户端和服务器端分开。


共享内存：速度快，只用在同一机器上。mmap，将文件映射到内存。自己处理竞争和死锁；避免通过网络栈复制数据的开销。
) _2 n% r) {7 o/ ~. e

7 y! o: w& D" j要避免的问题和方法
0 X4 [. R4 V0 V) v

复杂的结构比文本流难以处理。RPC提供了丰富接口，但恰恰将问题复杂化了。
文本流：性能损失是线程的，但可通过硬件升级来补偿。
8 U7 Y5 l9 y* N, YXML-RPC和SOAP综合了文本流和RPC方法的优点。
) @& s; G0 l' j2 Z7 r4 n
) M. N7 n& a  r
- v1 o7 O! g- U5 d. H线程
7 |$ h, F9 D( L: {! s+ W

局部变量共享全局内存使得需要加入竞争和临界区的控制，同时bug也会增多。
时序依赖问题
; ^! O  L" Y  i9 Q+ W; W尽管线程没有进程上下文切换的开销，但锁定共享数据结构的开销同样昂贵。
; M' [' y, E+ ^客户端/服务器划分：由服务器集中管理所有资源争用，降低了复杂性，也有利于适应分布式计算。
把线程、远程过程调用接口和重量级的面向对象设计结合使用特别危险。
9 W3 }, D0 s. }
0 `" K' v! V( a, {# D

+ E% K4 {3 L3 f9 m  C# T* a
真实世界里的编程其实就是管理复杂度的问题。能够管理复杂度的工具都是好东西。但当这些工具不是控制而是增加复杂度的时候，最好扔掉，从零开始。

! Q9 J: a3 v: i# g8 q& s
0 T# F, s; w. P1 z+ S

2 @2 U# c3 a2 v
, C. d6 i; t& r

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