Unix环境高级编程009.pdf

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1、节给出了采用细锁的实现，并详细讨论了锁的实现（粗锁是实现的简化）。在源文件中，直接调用了r e a d，r e a d v，w r i t e和w r i t e v。没有使用标准I/O函数库。虽然使用标准I/O函数库也可以使用记录锁，但是需要非常复杂的缓存管理。我们不希望例如 f g e t s返回的数据是1 0分钟之前读入标准I/O缓存的，而被另一个进程在5分钟之前修改了。我们对并发讨论依据的是数据库函数库的简单的需求。商业系统一般有更多的需要。关于并发更多的细节可以参见D a t a 1 9 8 2 的第3章。16.7 源码我们从程序1 6-2中的头文件d b.h开始。所有函数以及调用此

2、函数库的用户进程都包含这一头文件。程序16-2 db.h头文件3 9 2U N I X环境高级编程下载该程序定义了实现的基本限制。如果要支持更大的数据库的话，这些限制也可以修改。其中一些定义为常数的值也可定义为变量，只是会使实现复杂一些。例如，设定散列表的大小为1 3 7，一个也许更好的方法是让d b _ o p e n的调用者根据数据库的大小通过参数来设定这个值，然后将这个值存在索引文件的最前面。在D B结构中记录一个打开的数据库的所有信息。d b _ o p e n函数返回一个D B结构的指针，这个指针被用于其他所有函数。选择用d b _开头来命名用户可调用的库函数，用_ d b _开头来

3、命名内部函数。程序1 6-3中定义了函数d b _ o p e n。它打开索引文件和数据文件，必要的话初始化索引文件。通过调用_ d b _ a l l o c来为D B结构分配空间，并初始化此结构。程序16-3 db_open函数第1 6章数据库函数库3 9 3下载3 9 4U N I X环境高级编程下载如果数据库正被建立，则必须加锁。考虑两个进程试图同时建立同一个数据库的情况。第一个进程运行到调用f s t a t，并且在f s t a t返回后被内核切换。这时第二个进程调用d b _ o p e n，发现索引文件的长度为0，并初始化空闲链表和散列链表。第二个进程继续运行，向数据库中添加了

4、一条记录。这时第二个进程被阻塞，第一个进程继续运行，并发现索引文件的大小为 0（因为第一个进程是在 f s t a t返回后才被切换），所以第一个进程重新初始化空闲链表和散列链表，第二个进程写入的记录就被抹去了。要避免发生这种情况的方法是进行加锁，可以使用 1 2.3节中的r e a d w _ l o c k，w r i t e w _ l o c k和u n _ l o c k这三个函数。d b _ o p e n调用程序1 6-4中定义的函数_ d b _ a l l o c来为D B结构分配空间，包括一个索引缓存和一个数据缓存。程序16-4 _db_alloc函数索引缓存和数据缓存的大

5、小在d b.h中定义。数据库函数库可以通过让这些缓存按需要动态扩张来得到加强。其方法可以是记录这两个缓存的大小，然后在需要更大的缓存时调用r e a l l o c。在函数_ d b _ f r e e（见程序1 6-5）中，这些缓存将被释放，同时打开的文件被关闭。d b _ o p e n在打开索引文件和数据文件时如果遇到错误，则调用_ d b _ f r e e释放资源。d b _ c l o s e（见程序1 6-6）也调用_ d b _ f r e e。函数d b _ f e t c h（见程序1 6-7）根据给定的关键字来读取一条记录。它调用_ d b _ f i n d在数据库中查

6、找一条索引记录，如果找到，再调用_ d b _ r e a d d a t来读取对应的数据记录。程序16-5 _db_free函数第1 6章数据库函数库3 9 5下载程序16-6 db_close函数程序16-7 db_fetch函数函数_ d b _ f i n d（见程序1 6-8）通过遍历散列链来查找记录。d b _ f e t c h，d b _ d e l e t e和d b _ s t o r e这几个需要根据关键字查找记录的函数都调用它。3 9 6U N I X环境高级编程下载程序16-8 _db_find函数_ d b _ f i n d的最后一个参数指明需要加什么样的锁，0表

7、示读锁，1表示写锁。我们知道，d b _ f e t c h需要加读锁，而d b _ d e l e t e和d b _ s t o r e需要加写锁。_ d b _ f i n d在获得需要的锁之前将等待。_ d b _ f i n d中的w h i l e循环遍历散列链中的索引记录，并比较关键字。函数 _ d b _ r e a d i d x用于读取每条索引记录。请注意阅读_ d b _ f i n d中的最后一条注释。当沿着散列链进行遍历时，必须始终跟踪当前索引记录的前一条索引记录，其中有一个指针指向当前记录。这一点在删除一条记录时很有用，因为必须修改当前索引记录的前一条记录的链指针。

8、第1 6章数据库函数库3 9 7下载先来看看_ d b _ f i n d调用的一些比较简单的函数。_ d b _ h a s h（见程序1 6-9）根据给定的关键字计算散列值。它将关键字中的每一个 A S C I I字符乘以这个字符在字符串中以 1开始的索引号，将这些结果加起来，除以散列表的大小，将余数作为这个关键字的散列值。程序16-9 _db_hash函数_ d b _ f i n d调用的下一个函数是_ d b _ r e a d p t r（见程序1 6-1 0）。这个函数能够读取以下三种不同的链表指针中的任意一种：(1)索引文件最开始的空闲链表指针，(2)散列表中指向散列链的第一条

9、索引记录的指针，(3)每条索引记录头的指向下一条记录的指针（这里的索引记录既可以处于一条散列链表中，也可以处于空闲链表中）。这个函数的调用者应做好必要的加锁，此函数不进行任何加锁。程序16-10 _db_readptr函数_ d b _ f i n d中的w h i l e循环通过调用_ d b _ r e a d i d x来读取各条索引记录。_ d b _ r e a d i d x（见程序1 6-11）是一个较长的函数，这个函数读取索引记录，并将索引记录的信息存储到适当的字段中。程序1 6-11 _db_readidx函数3 9 8U N I X环境高级编程下载第1 6章数据库函数库3

10、9 9下载我们调用r e a d v来读取索引记录开始处的两个固定长度的字段：指向下一条索引记录的链表指针和索引记录剩下的不定长部分的长度。然后，索引记录剩下的部分被读入：关键字、数据记录的位移量和数据记录的长度。我们并不读数据记录，这由调用者自己完成。例如，在d b _ f e t c h中，在_ d b _ f i n d按关键字找到索引记录前是不去读取数据记录的。下面回到d b _ f e t c h。如果_ d b _ f i n d找到了索引记录，则调用 _ d b _ r e a d d a t来读取对应的数据记录。这是一个很简单的函数（见程序1 6-1 2）。程序16-12 _d

11、e_readdat函数我们从 d b _ f e t c h开始，现在已经读取了索引记录和对应的数据记录。注意到，只在_ d b _ f i n d中加了一个读锁。由于对这条散列链加了读锁，所以其他进程在这段时间内不可能对这条散列链进行修改。下面来看函数d b _ d e l e t e（见程序1 6-1 3）。它开始时和d b _ f e t c h一样，调用_ d b _ f i n d来查找记录，只是这里传递给_ d b _ f i n d的最后一个参数为1，表示要对这一条散列链加写锁。d b _ d e l e t e调用_ d b _ d o d e l e t e（见程序1 6-1

12、 4）来完成剩下的工作（在后面将看到 d b _ s t o r e也调用_ d b _ d o d e l e t e）。_ d b _ d o d e l e t e的大部分工作是修正空闲链表以及与关键字对应的散列链。当一条记录被删除后，将其关键字和数据记录设为空。本章后面将提到的函数 d b _ n e x t r e c要用到这一点。_ d b _ d o d e l e t e对空闲链表加写锁，这样能防止两个进程同时删除不同链表上的记录时产生相互影响，因为我们将被删除的记录移到空闲链表上，这将改变空闲链表，而一次只能有一个进程能这样做。程序16-13 db_delete函数4 0 0

13、U N I X环境高级编程下载程序16-14 _db_dodelete函数第1 6章数据库函数库4 0 1下载_ d b _ d o d e l e t e通过调用函数_ d b _ w r i t e d a t（见程序1 6-1 5）清空数据记录。这时_ d b _ w r i t e d a t并不对数据文件加写锁，这是因为d b _ d e l e t e对这条记录索引的散列链加了写锁，这已经保证不会有其他进程能够读写这条记录。本章后面讲述d b _ s t o r e时，将看到在另一种情况下，_ d b _ w r i t e d a t将数据添加到文件的末尾，并加锁。_ d b _

14、 w r i t e d a t调用w r i t e v来写数据记录及回车符。不能够假设调用者传递进来的字符缓存有空间让我们在其后面再添加一个回车符。回忆1 2.7节，在那里曾讨论过一个w r i t e v要比两个w r i t e快。接着_ d b _ d o d e l e t e修改索引记录。让这条记录的链表指针指向空闲链表的第一条记录（如果空闲链表为空，则这个链表指针置为0），空闲链表指针也被修改，指向当前删除的这条记录，这样就将这条删除的记录移到了空闲链表首。空闲链表实际上很象一个先进先出的堆栈。程序16-15 _db_writedat函数4 0 2U N I X环境高级编程下载

15、我们并没有为索引文件和数据文件的空闲记录设置各自的空闲链表。这是因为当一条记录被删除时，对应的索引记录被加入了空闲链表，而这条索引记录中有指向数据文件中数据记录的指针。有其他很多更好的处理记录删除的方法，只是它们会更复杂一些。程序1 6-1 6列出了函数 _ d b _ w r i t e i d x，_ d b _ d o d e l e t e调用此函数来写一条索引记录。和_ d b _ w r i t e d a t一样，这一函数也只有在添加新索引记录时才需要加锁。_ d b _ d o d e l e t e调用此函数是为了重写一条索引记录，在这种情况下调用者已经在散列链上加了写锁，所

16、以不再需要加另外的锁。程序16-16 _db_writeidx函数_ d b _ d o d e l e t e调用的最后一个函数是_ d b _ w r i t e p t r（见程序1 6-1 7）。它被调用两次一次第1 6章数据库函数库4 0 3下载用来写空闲链表指针，一次用来写散列链表指针（指向被删除索引记录的指针）。程序16-17 _db_writeptr函数程序1 6-1 8中列出了最长的数据库函数d b _ s t o r e。它从调用_ d b _ f i n d开始，以查看这个记录是否存在。如果记录存在且标志为D B _ R E P L A C E，或记录不存在且标志为D B

17、 _ I N S E RT，这些都是允许的。替换一条已存在的记录，指的是该记录的关键字一样，而数据很可能不一样。注意到因为d b _ s t o r e可能会改变散列链，所以调用_ d b _ f i n d的最后一条参数说明要对散列链加写锁。如果要加一条新记录到数据库中，则调用函数 _ d b _ f i n d f r e e（见程序1 6-1 9）在空闲链表中搜索一个有同样关键字大小和同样数据大小的已删除的记录。_ d b _ f i n d f r e e中的w h i l e循环遍历空闲链表以搜寻一个有对应关键字大小和数据大小的索引记录项。在这个简单的实现中，只有当一个已删除记录的关

18、键字大小及数据大小与新加入的记录的关键字大小及数据大小一样时才重用已删除的记录的空间。其他更好的算法一般更复杂。_ d b _ f i n d f r e e需要对空闲链表加写锁以避免与其他使用空闲链表的进程互相影响。当一条记录从空闲链表上取下来后，就可以打开这个写锁。_ d b _ d o d e l e t e也要修改空闲链表。程序16-18 db_store函数4 0 4U N I X环境高级编程下载第1 6章数据库函数库4 0 5下载程序16-19 _db_findfree函数4 0 6U N I X环境高级编程下载回到函数d b _ s t o r e，在调用_ d b _ f i

19、n d后，有四种可能：(1)加入一条新的记录，而_ d b _ f i n d f r e e没有找到对应大小的空闲记录。这意味着要将这条新记录添加到索引文件和数据文件的末尾。通过调用 _ d b _ w r i t e p t r将新记录加到对应的散列链的链首。(2)加入一条新记录，且 _ d b _ f i n d f r e e找到对应大小的空闲记录。这条空闲记录被_ d b _ f i n d f r e e从空闲链表上移下来，新的索引记录和数据记录被写入，然后通过调用_ d b _ w r i t e p t r将新记录加到对应的散列链的链首。(3)要替换一条记录，而新数据记录的长度

20、与已存在的记录的长度不一样。调用_ d b _ d o d e l e t e将老记录删除，然后将新记录添加到索引文件和数据文件的末尾（也可以用其他方法，如可以再找一找是否有适当大小的已删除的记录项）。最后调用_ d b _ w r i t e p t r将新记录加到对应的散列链的链首。(4)要替换一条记录，而新数据记录的长度与已存在的记录的长度恰好一样。这是最容易的情况，只需要重写记录即可。在向文件的末尾添加索引记录或数据记录时，需要加锁（回忆在程序 1 2-6中遇到的相对文件尾加锁问题）。在第(1)和第(3)种情况中，d b _ s t o r e调用_ d b _ w r i t e i

21、 d x和_ d b _ w r i t e d a t时，第3个参数为0，第4个参数为S E E K _ E N D。这里，第4个参数作为一个标志用来告诉这两个函数，新的记录将被添加到文件的末尾。_ d b _ w r i t e i d x用到的技术是对索引文件加写锁，加锁的范围从散列链的末尾到文件的末尾。这不会影响其他数据库的读用户和写用户（这些用户将对散列链加锁），但如果其他用户此时调用d b _ s t o r e来添加数据则会被锁住。_ d b _ w r i t e d a t使用的方法是对整个数据文件加写锁。同样这也不会影响其他数据库的读用户和写用户（它们甚至不对数据文件加锁）

22、，但如果其他用户此时调用d b _ s t o r e来向数据文件添加数据则会被锁住（见习题1 6.3）。最后两个函数是d b _ n e x t r e c和d b _ r e w i n d，这两个函数用来读取数据库的所有记录。通常在下列形式的循环中的使用这两个函数：db_rewind(db);while(ptr=db_nextrec(db,key)!=NULL)/*process record*/前面曾警告过，记录的返回没有一定的次序它们并不按关键字的顺序。函数d b _ r e w i n d（见程序1 6-2 0）将索引文件定位在第一条索引记录（紧跟在散列表后面）。程序16-20 d

23、b_rewind函数第1 6章数据库函数库4 0 7下载当d b _ r e w i n d定位好索引文件后，d b _ n e x t r e c一条一条按顺序读取索引记录。在程序 1 6-2 1中可以看到，d b _ n e x t r e c并不使用散列链表。由于d b _ n e x t r e c除了读取散列链表中的记录外，还读取已删除的记录，所以必须检查记录是否是已被删除的（关键字为空），并忽略这些已删除的记录。如果d b _ n e x t r e c在循环中被调用时数据库正被修改，则d b _ n e x t r e c返回的记录只是变化中的数据库在某一时刻的快照（s n a

24、p s h o t）。d b _ n e x t r e c总是返回一条“正确”的记录，也就是说它不会返回一条已删除的记录。但有可能一条记录刚被 d b _ n e x t r e c返回后就被删除。类似的，如果d b _ n e x t r e c刚跳过一条已删除的记录，这条记录的空间就被一条新记录重用，除非用d b _ r e w i n d并重新遍历一遍，否则看不到这条新的记录。如果通过 d b _ n e x t r e c获得一份数据库的准确的“冻结”的快照很重要，则应作到在这段时间内没有添加和删除。下面来看d b _ n e x t r e c使用的加锁。并不使用任何的散列链表，也

25、不判断每条记录属于哪条散列链。所以有可能当d b _ n e x t r e c读取一条记录时，其索引记录正在被删除。为了防止这种情况，d b _ n e x t r e c对空闲链表加读锁，这样就可避免与_ d b _ d o d e l e t e和_ d b _ f i n d f r e e相互影响。程序16-21 db_nextrec函数4 0 8U N I X环境高级编程下载16.8 性能为了测试这个数据库函数库，也为了获得一些时间上的测试数据，我们编写了一个测试程序。这个程序接受两个命令行参数：要创建的子进程的个数和每个子进程向数据库写的数据记录的条数（n re c）。然后创建一

26、个空的数据库（通过调用d b _ o p e n），通过f o r k创建指定数目的子进程，等待所有子进程结束。每个子进程执行以下步骤：(1)向数据库写n re c条记录。(2)通过关键字读回n re c条记录。(3)执行下面的循环n re c5次。(a)随机读一条记录。(b)每循环3 7次，随机删除一条记录。(c)每循环11次，随机添加一条记录并读取这条记录。(d)每循环1 7次，随机替换一条记录为新记录。间隔地一次用同样大小的记录替换，一次用比以前更长的记录替换。(4)将此进程写的所有记录删除。每删除一条记录，随机地寻找1 0条记录。随着函数的调用次数增加，D B结构的c n t _ x

27、x x变量记录对一个数据库进行的操作数。每个子进程的操作数一般都会与其他子进程不一样，因为每个子进程用来选择记录的随机数生成器是每个子进程根据其进程号来初始化的。当n re c为5 0 0时，每个子进程的较典型的操作记数见表1 6-1。表16-1 n r e c为5 0 0时，每个子进程调用的操作的典型次数读取的次数大约是存储和删除的1 0倍，这可能是许多数据库应用程序的一般情况。每一个子进程进行这些操作（读取，存储和删除）时，只对此子进程写的记录进行。由于所有的子进程对同一个数据库进行操作（虽然对不同的记录），所以所有的并发控制都会被使用到。数据库中的记录总条数随子进程数按比例增加。（当只有

28、一个子进程时，一开始有 n re c条记录写入数据库。当有两个子进程时，一开始有n re c2条记录写入数据库，依此类推。）我们通过运行测试程序的三个不同版本来比较加粗锁和加细锁提供的并发，并且比较三种不同的加锁方式（不加锁、建议锁和强制锁）。第一个版本加细锁，用 1 6.7节中的程序。第二第1 6章数据库函数库4 0 9下载操作计数db_store,DB_INSERT,无空记录，添加到尾部6 7 5d b _ s t o r e，D B _ I N S E R T,重用空记录空间1 7 0d b _ s t o r e，D B _ R E P L A C E,长度不同，添加到尾部1 0 0d

29、 b _ s t o r e,D B _ R E P L A C E，长度相同1 0 0d b _ s t o r e,记录没找到2 0d b _ f e t c h,记录找到8 3 0 0d b _ f e t c h,记录没找到7 5 0d b _ d e l e t e,记录找到8 4 0d b _ d e l e t e,记录没找到1 0 0个版本通过改变加锁的调用而使用粗锁，1 6.6节对此已介绍过。第三个版本将所有加锁函数均去掉，这样可以计算加锁的开销。通过改变数据库文件的许可标志位，还可以使第一和第二个版本（加细锁和加粗锁）使用建议锁或强制锁（本节所有的测试报告中，对加细锁只测试

30、了采用强制锁的情况）。本章所有的测试都在一台运行S V R 4的8 0 3 8 6系统上进行。16.8.1 单进程的结果表1 6-2显示了只有一个子进程运行的结果，n re c分别为5 0 0，1 0 0 0，2 0 0 0。表16-2 单进程，不同的n r e c和不同的加锁方法最后1 2列显示的是以秒为单位的时间。在所有的情况下，用户 C P U时间加上系统C P U时间都基本上等于总的运行时间。这一组测试受C P U限制而不是受磁盘操作限制。中间6列（建议锁）对加粗锁和加细锁的结果基本一样。这是可以理解的，因为对于单个进程来说加粗锁和加细锁并没有区别。比较不加锁和加建议锁，可以看到加锁的

31、调用对系统 C P U时间增加了3%到1 5%。即使这些锁实际上并没有使用过（只有一个进程），f c n t l系统调用仍会有一些时间的开销。用户 C P U时间对四种不同的加锁基本上一样，这是因为用户代码基本上是一样的（除了调用 f c n t l的次数有些不同外）。关于表1 6-2要注意的最后一点是强制锁比建议锁增加了大约 1 5%的系统开销。由于对加强制细锁和加建议细锁的调用次数是一样的，故添加的系统开销来自 r e a d和w r i t e。最后的运行测试是有多个子进程的不加锁的程序。与预想的一样，结果是随机的错误。一般情况包括：加入到数据库中的记录找不到，测试程序异常退出等。几乎每

32、次运行测试程序，就有不同的错误发生。这是典型的竞态多个进程在没有任何加锁的情况下修改同一个文件，错误情况不可预测。16.8.2 多进程的结果下一组测试主要目的是比较粗锁和细锁的不同。前面说过我们认为由于加细锁时数据库的各个部分被加锁的时间比加粗锁少，所以加细锁应能够提供更好的并发。表 1 6-3显示了对n re c取5 0 0，子进程数目从1到1 2的测试结果。所有的用户时间、系统时间和总时间的单位均为秒。所有这些时间均是父进程与所有子进程的总和。关于这些数据有许多需要考虑。第8列是加建议粗锁与加建议细锁的运行总时间的时间差。从中可以看到使用细锁得到了多大的并发度。在运行测试的系统上，当使用不

33、多于 7个进程时，加粗锁要快。即使是在使用多于7个进程后，使用细锁的时间减少也不大（大约 1%），这使我们怀疑使用那么多代码来实现细锁是否值得。4 1 0U N I X环境高级编程下载不加锁粗锁细锁细锁强制锁建议锁用户系统时钟用户系统时钟用户系统时钟用户系统时钟表16-3 nrec=500时不同加锁方法的比较我们认为从粗锁到细锁总时间会减少，但也认为对系统时间来说细锁仍将比粗锁高，对任何的进程数都应是这样。这样认为的原因是对细锁调用了更多次的 f c n t l。如果将表1 6-1中的f c n t l调用的次数加起来，平均对粗锁有 22 11 0次，细锁25 680次（表1 6-1中的每个操

34、作对于粗锁要调用两次f c n t l，而对于细锁前三个d b _ s t o r e及记录删除（记录找到）需要调用四次 f c n t l）。基于此，我们认为由于增加了1 6%的f c n t l的调用会增加细锁的系统时间。所以测试中进程超过7个后，加细锁的系统时间反而下降使人疑惑。最后一列是从加建议细锁到加强制细锁的系统时间的百分比增量。这与在表 1 6-2中看到的强制锁增加约1 5%2 0%的系统开销是一致的。由于所有这些测试的用户代码几乎一样（对加建议细锁和强制细锁增加了一些 f c n t l调用），我们认为对每一行的用户C P U时间应基本一样。但在测试中，从加建议粗锁到加建议细锁

35、总要增加约1%3%的用户时间，而从加建议细锁到加强制细锁的用户时间总要减少 1%3%。关于这一点，没有什么明显的解释。图16-4 表1 6-3中使用建议细锁的数据第1 6章数据库函数库4 1 1下载用户系统时钟用户系统时钟用户系统时钟时钟百分比进程建议锁强制锁细锁细锁粗锁时钟时间(秒)系统C P U时间/进程数时钟时间用户C P U时间/进程数进程数系统C P U时间/进程数用户C P U时间/进程数(秒)表1 6-3的第一行与表1 6-2中的n re c取5 0 0的那一行很相似。这与预期相一致。图1 6-4是表1 6-3中加建议细锁的数据图。我们绘制了进程数从1到9的总时间（没有绘制1 0

36、，11和1 2，因为那要太多垂直坐标空间），也绘制了用户 C P U时间除以进程数后的每进程用户C P U时间，另外还绘制了每进程系统C P U时间。注意到这两个每进程C P U时间都是线性的，但总时间不是线性的。如果把表 1 6-3某一行中的用户C P U时间与系统C P U时间加起来，并与总时间比较，两者的差距随进程数目增多而增大。可能的原因是当进程数增大时操作系统使用的C P U时间增多。操作系统的开销会是总时间增加，但不会影响单个进程的C P U时间。用户C P U时间随进程数增加的原因可能是因为数据库中有了更多的记录。每一条散列链更长，所以_ d b _ f i n d函数平均要运行

37、更长时间来找到一条记录。16.9 小结本章详细介绍了一个数据库函数库的设计与实现。出于介绍的目的，我们使这个函数库尽可能的小和简单，但也包括了多进程并发控制需要的对记录加锁的功能。我们使用不同数目的进程，四种不同的加锁方法：不加锁，建议锁（细锁和粗锁），和强制锁，研究了这个函数库的性能。可以看到建议锁比不加锁在总时间上增加了约 1 0%，强制锁比建议锁耗时再增加约1 0%。习题1 6.1获在_ d b _ d o d e l e t e中使用的加锁是比较保守的。例如，如果等到真正要用空闲链表时再加锁，则可获得更大的并发度。如果将调用 w r i t e w _ l o c k移到调用_ d b

38、 _ w r i t e d a t和_ d b _ r e a d p t r之间会发生什么呢？1 6.2获如果d b _ n e x t r e c不对空闲链表加读锁而被读的记录正在被删除，描述在怎样的情况下d b _ n e x t r e c会返回一个正确的关键值但是数据记录却是空的（也就不正确了）。1 6.3获在讨论了函数d b _ s t o r e后我们描述了_ d b _ w r i t e i d x和_ d b _ w r i t e d a t的加锁。我们说过这种加锁不会干涉除了调用 d b _ s t o r e外的其他的读进程和写进程。如果改为强制锁，这还成立吗？1

39、6.4获怎样把f s y n c集成到这个数据库函数库中？1 6.5获建立一个新的数据库并写入一些数据。写一个程序调用 d b _ n e x t r e c来读数据库中的记录，并调用_ d b _ h a s h来计算每条记录的散列值。根据每条散列链上的记录树画出直方图。程序1 6-9中的函数是否足够？1 6.6获修改数据库函数，使得索引文件中散列链的数目可以在数据库建立时指定。1 6.7获如果你的系统支持网络文件系统，如 S u n的网络文件系统（N F S）或AT&T的远程文件共享（R F S），比较两种情况的性能：（a）数据库与测试程序在同一台机器上，（b）数据库与测试程序在不同的机器

40、上。这个数据库函数库提供的记录锁机制还能工作吗？4 1 2U N I X环境高级编程下载下载第1 7章与PostScript 打印机通信17.1 引言我们现在开发一个可以与 P o s t S c r i p t打印机通信的程序。P o s t S c r i p t打印机目前使用很广，它一般通过R S-2 3 2端口与主机相连。这样就使得我们有可能使用第 11章中的终端I/O函数。同样，与P o s t S c r i p t打印机通信是全双工的，在发送数据给打印机时也要准备好从打印机读取状态消息。这样，又有可能使用 1 2.5节中的I/O多路转接函数：select 和p o l l。所开发

41、的这个程序基于James Clark 所写的l p r p s程序。这个程序和其他一些程序共同组成 l p r p s软件包，可以在c o m p.s o u r c e s.m i s c新闻组中找到（Volume 21，1 9 9 1年7月)。17.2 PostScript 通信机制关于P o s t S c r i p t打印机所需要知道的第一件事就是我们并不是发送一个文件给打印机去打印而是发送一个 P o s t S c r i p t程序给打印机让它去执行。在 P o s t S c r i p t打印机中通常有一个P o s t S c r i p t解释器来执行这个程序，生成输出

42、的页面。如果 P o s t S c r i p t程序有错误，P o s t S c r i p t打印机（实际上是P o s t S c r i p t解释器）返回一个错误消息，或许还会产生其他输出。下面的P o s t S c r i p t程序在输出页面上生成一个熟悉的字符串“hello,world”（这里并不叙述P o s t S c r i p t编程，详细情况请参见Adobe Systems 1 9 8 5和1 9 8 6，而是着重在与P o s t S c r i p t打印机的通信上）。%！/Times-Roman findfont15 scalefont%point siz

43、e of 15s e t f o n t%establish current font300 350 moveto%x=300 y=350(position on page)(hello,world)show%output the string to current pages h o w p a g e%and output page to output device如果将P o s t S c r i p t程序中的s e t f o n t改变为s s e t f o n t，再把它发送到P o s t S c r i p t打印机，结果是什么也没有被打印。相反的，从打印机得到以下消息：

44、%Error:undefined;OffendingCommand:ssetfont%Flushing:rest of job(to end-of-file)will be ignored%这些错误消息随时都可能产生，这也是处理 P o s t S c r i p t打印机复杂的地方。我们不能只是将整个P o s t S c r i p t程序发送给打印机后就不管了还必须处理这些潜在的错误消息（本章所说的“打印机”，就是指P o s t S c r i p t解释器）。P o s t S c r i p t打印机通常通过R S-2 3 2串口与主机相连。这就如同终端的连接一样，所以第 11章中

45、的终端I/O函数在这里也适用（P o s t S c r i p t打印机也可以通过其他方式连接到主机上，例如逐渐流行的网络接口。但目前占主导地位的还是串口相连）。图1 7-1显示了典型的工作过程。一个P o s t S c r i p t程序可以产生两种形式的输出：通过 s h o w p a g e操作输出到打印机页面上，或者通过p r i n t操作输出到它的标准输出（在这里是与主机的串口连接）。P o s t S c r i p t解释器发送和接受的是7位A S C I I字符。P o s t S c r i p t程序可包含所有可打印的A S C I I图17-1 用串口连接与P o

46、 s t S c r i p t打印机通信字符。一些不可以打印的字符有着特殊的含义（见表1 7-1）。表17-1 从主机发送到P o s t S c r i p t打印机的特殊字符P o s t S c r i p t的文件终止符（C t r l-D）用来同步打印机和主机。发送一个P o s t S c r i p t程序到打印机，然后再发送一个E O F到打印机。当打印机执行完P o s t S c r i p t程序后，它就发回一个E O F。当P o s t S c r i p t解释器正在执行一个P o s t S c r i p t程序时，可以向它发送一个中断（C t r l-C）。

47、这通常使正在被打印机执行的程序终止。状态查询消息（C t r l-T）会使得打印机返回一个一行的状态消息。所有的打印机消息都是如下格式：%k e y:v a l%所有可能出现在状态消息中的key:val对，被分号分开。回忆前面例子的返回消息：4 1 4U N I X环境高级编程下载字符八进制值说明C o n t r o l-C0 0 3中断，导致P o s t S c r i p t解释器中断正在执行的操作。通常，这会终止正在解释的程序C o n t r o l-D0 0 4文件终止符Line feed0 1 2行终止符，P o s t S c r i p t换行字符。如果顺序接收到回车和换行

48、符，则只有换行符传给P o s t S c r i p t解释器R e r u r n0 1 5行终止符。它被解释为换行符C o n t r o l-Q0 2 1开始输出(X O N流控制)C o n t r o l-S0 2 3结束输出(X O F F流控制)C o n t r o l-T0 2 4状态查询。P o s t S c r i p t解释器返回一个一行的状态消息用户进程读写函数终端行规程内核终端设备驱动程序打印机状态，打印输出P o s tSc r i p t解释器打印引擎打印命令，P o s tSc r i p t程序P o s t S c r i p t打印机%Error:u

49、ndefined;OffendingCommand:ssetfont%Flushing:rest of job(to end-of-file)will be ignored%这个状态消息具有这个格式：%status:idle%除了i d l e（没有作业）外，其他状态指示还有b u s y（正在执行一个 P o s t S c r i p t程序）、w a i t i n g（正在等待执行P o s t S c r i p t程序）、p r i n t i n g（打印中）、i n i t i a l i z i n g（初始化）和p r i n t i n gtest page（正打印测试页

50、）。现在来考虑P o s t S c r i p t解释器自己产生的状态消息。可以看到以下的消息：%Error:e rro r;OffendingCommand:o p e r a t o r%总共大约会发生 2 5种不同的 e r r o r。通常的 e r r o r有d i c t s t a c k u n d e r f l o w,invalidaccess,typecheck,和u n d e f i n e d。这里的o p e r a t o r是产生错误的P o s t S c r i p t操作。一个打印机的错误用以下形式来指示：%PrinterError:re a s