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


% p; ?. g2 Q1 NUnix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。
. R/ \: D0 _+ _# }$ T! p

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。
4 }2 x0 e$ g) q- W5 i' o0 ]提供方法简化进程间通信。
; X+ p4 j! Q; B$ W! N4 ~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。
5 M3 V/ w  o) s+ T6 |+ ~" T/ J% n  f

2 j: O# O3 l0 g9 ]' n$ r" n
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。

% A5 i4 K3 c' C9 B1 F& i$ x
3 M1 d! Z, T- a6 _( D9 l9 [从性能调整中分离复杂度控制
; W0 @, b; D, p4 J# L# ~$ f
( ?. \7 ^9 i3 N. a( s! Q
$ N# d& C! [: M1 \5 ?' [+ f" c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。


线程提高了复杂度，应尽量少用线程。
& S; l, j/ u5 x1 S& }. ~

. n  Y) V0 w- D9 }  I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。
. _1 T+ S7 R2 G8 X" B8 x! W) ~0 u

6 l6 g: @) n! A7 n$ j7 [Unix IPC方法
* B* J( B8 c* `: o2 C8 ~+ K8 n' z

3 R7 {4 S5 H* D/ Y' j9 U* d1 把任务转给专门程序。
  W: Y; m; u- v0 S, z0 [

: l! U/ d  e. Z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；
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。


示例：
mutt：调用专门的编辑器。
$ K. o8 a) I0 I: _1 C

2 管道、重定向、过滤器


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）。
重定向：> <
$ `5 ~: h( o$ Cpic2graph：调用现有工具的管线。
dc和bc：相互组合完成问题。
3 I" }2 [! k1 d2 G& s' U' qfetchmail：不能使用，因为管道的单向性；不能发出反馈信息。


& c+ `8 d9 Z( o) U3 包装器
脚本中封装命令的固定参数
0 L- c7 Y2 Q7 N* P- ]& }

4 安全性包装器

9 d+ J+ t5 S; q/ s. C: F5 a
: ]4 |' L$ U! Y7 D  f* q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；
$ l4 @  {. h9 vbernstein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。


5 从进程

. y6 _# v, z0 i* [' k8 N5 w7 `# b
- Z# i/ g9 y% W; Y9 ^主从通信很复杂，只有在协议无关轻重。
& R6 @, n) t: g4 w; h' D
' a" S; q3 L* q" \2 A! G% d
6 对等进程间通信
7 B, j* r2 g! p9 f

' B0 u2 q) ~5 J- B# B" n$ d' m+ x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；
+ }9 e3 f# Z) K$ e- _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；
pidfile：守护进程只允许一个实例运行，则可作为文件锁使用。
9 q/ T1 Y6 E! i+ @# rfetchmail信号：唤醒已经存在的进程或者新建进程来获取邮件。

5 o4 |# [/ a4 H( O; u1 a/ |( B
套接字：双向IPC
, m! i7 L- o$ L/ |. m$ oPostgreSQL：客户端和服务器端分开。

0 [3 \1 T: R' z7 Q, p5 p0 y2 Q# T  B
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。
7 B. N  l# Q, U

# o9 |$ `5 s) [要避免的问题和方法
4 Q& ?1 \* |# @: J3 X! k0 b0 l
! e/ r4 b: V/ ?. o5 n4 [
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。
XML-RPC和SOAP综合了文本流和RPC方法的优点。

$ y, b& w6 [! m6 M4 A; ^3 o3 f
4 N# e/ H& w3 J# Z2 C5 K2 v线程

3 M) Y* E- A( m% m/ E2 C
9 a# G6 L) L, ]  F2 J% e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。
+ I+ ~' X3 h, D- ~5 n( L$ N时序依赖问题
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。
& Q& |; p! ?2 o6 ?% 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。
0 F4 M  ]2 d/ D0 {) @# a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。
0 p, L5 ?" n8 C6 v. g
, p- s6 y$ ]. l

6 e. X, f9 _2 @* X; U
1 z5 {; R+ D% _! P& r: p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。

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$ i- q+ |1 J4 N3 K. h) Z  Y- V

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