POSIX

POSIX (Portable Operating System Interface) — это набор стандартов, разработанных для обеспечения совместимости между различными UNIX-подобными операционными системами. POSIX определяет API (интерфейсы программирования приложений) для работы с файловой системой, процессами, потоками, сетевыми взаимодействиями и другими аспектами операционной системы. Эти стандарты позволяют писать переносимый код, который может работать на разных UNIX-системах, включая Linux, macOS и BSD.

Основные аспекты POSIX

1. Стандарты POSIX

• POSIX.1: Базовый стандарт, определяющий API для работы с файлами, процессами, сигналами и потоками.
• POSIX.2: Стандарт для утилит командной строки (например, grep, awk, sed).
• POSIX.4: Расширения для реального времени (real-time).
• POSIX.7: Системное администрирование.

2. Основные компоненты POSIX

a) Файловая система

• Функции для работы с файлами: open(), read(), write(), close().
• Управление правами доступа: chmod(), chown().
• Работа с каталогами: opendir(), readdir(), closedir().

Пример:

#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    int fd = open("example.txt", O_RDWR | O_CREAT, 0644);
    write(fd, "Hello, POSIX!", 13);
    close(fd);
    return 0;
}

b) Процессы

• Создание процессов: fork(), exec().
• Управление процессами: wait(), exit(), kill().
• Сигналы: signal(), sigaction().

Пример:

#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>

int main() {
    pid_t pid = fork();
    if (pid == 0) {
        // Дочерний процесс
        execlp("ls", "ls", NULL);
    } else {
        // Родительский процесс
        wait(NULL);
    }
    return 0;
}

c) Потоки (Threads)

• Создание потоков: pthread_create().
• Синхронизация: мьютексы (pthread_mutex_t), условные переменные (pthread_cond_t).

Пример:

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>

void* thread_func(void* arg) {
    printf("Hello from thread!\n");
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t thread;
    pthread_create(&thread, NULL, thread_func, NULL);
    pthread_join(thread, NULL);
    return 0;
}

d) Межпроцессное взаимодействие (IPC)

• Каналы (pipes): pipe().
• Очереди сообщений: msgget(), msgsnd(), msgrcv().
• Разделяемая память: shmget(), shmat().
• Семафоры: semget(), semop().

Пример использования каналов:

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>

int main() {
    int fd[2];
    pipe(fd);

    if (fork() == 0) {
        // Дочерний процесс
        close(fd[0]); // Закрываем чтение
        write(fd[1], "Hello", 6);
        close(fd[1]);
    } else {
        // Родительский процесс
        close(fd[1]); // Закрываем запись
        char buffer[10];
        read(fd[0], buffer, sizeof(buffer));
        printf("Received: %s\n", buffer);
        close(fd[0]);
    }
    return 0;
}

e) Сетевые взаимодействия

• Сокеты: socket(), bind(), listen(), accept(), connect().

• Пример TCP-сервера:

  #include <sys/socket.h>
  #include <netinet/in.h>
  #include <unistd.h>
  #include <stdio.h>
  
  int main() {
      int server_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
      struct sockaddr_in server_addr = {
          .sin_family = AF_INET,
          .sin_port = htons(8080),
          .sin_addr.s_addr = INADDR_ANY
      };
  
      bind(server_socket, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));
      listen(server_socket, 5);
  
      int client_socket = accept(server_socket, NULL, NULL);
      char buffer[1024];
      read(client_socket, buffer, sizeof(buffer));
      printf("Received: %s\n", buffer);
      close(client_socket);
      close(server_socket);
      return 0;
  }
  

3. Преимущества POSIX

• Переносимость: Код, написанный с использованием POSIX, может работать на разных UNIX-подобных системах.
• Стандартизация: Упрощает разработку и поддержку кода.
• Широкая поддержка: Большинство современных ОС (Linux, macOS, BSD) поддерживают POSIX.

4. Проверка совместимости с POSIX

• В Linux можно использовать макрос _POSIX_VERSION для проверки поддержки стандарта:

  #include <unistd.h>
  #include <stdio.h>
  
  int main() {
      #ifdef _POSIX_VERSION
          printf("POSIX version: %ld\n", _POSIX_VERSION);
      #else
          printf("POSIX not supported\n");
      #endif
      return 0;
  }
  

5. Инструменты для работы с POSIX

• Компиляторы: GCC, Clang.
• Библиотеки: Glibc (реализация POSIX в Linux).
• Утилиты: grep, awk, sed, make.