TLPI — База знаний

Заметки по книге "The Linux Programming Interface" (Michael Kerrisk). Система: CachyOS (Arch-based). Редактор: VS Code + clangd.

Среда разработки

Установленные пакеты

sudo pacman -S base-devel linux-headers man-pages gdb strace ltrace valgrind clang

Назначение:

• base-devel — gcc, make, binutils и прочее для сборки
• linux-headers — заголовки ядра
• man-pages — справочные страницы (Керриск — мейнтейнер проекта, книга постоянно ссылается на man)
• gdb — отладчик
• strace, ltrace — трассировка системных вызовов и библиотечных функций
• valgrind — обнаружение ошибок работы с памятью
• clang — включает clangd (языковой сервер для C/C++)

Пакеты, которые понадобятся позже (по мере продвижения по книге):

• libcap — capabilities
• libseccomp — seccomp-фильтры
• acl — расширенные ACL

VS Code

Расширение: clangd (от LLVM), не Microsoft C/C++. clangd использует фронтенд Clang для анализа — точнее работает с системными заголовками и макросами POSIX API.

Файл compile_flags.txt в корне рабочей директории:

-Wall
-Wextra
-pedantic
-std=c11

Для проектов с Makefile — утилита bear генерирует compile_commands.json:

bear -- make

Исходники к книге

Скачать с https://man7.org/tlpi/code/ — архив содержит общие заголовки в lib/ (tlpi_hdr.h, error_functions.h и обёртки вроде errExit). Без них примеры из книги не скомпилируются.

Оглавление и прогресс

Отмечай [x] по мере прохождения.

Часть I — Основы и концепции

• 1. History and Standards
• 2. Fundamental Concepts
• 3. System Programming Concepts

Часть II — Файловый ввод-вывод

• 4. File I/O: The Universal I/O Model
• 5. File I/O: Further Details
• 6. Processes

Часть III — Память и процессы

• 7. Memory Allocation
• 8. Users and Groups
• 9. Process Credentials
• 10. Time
• 11. System Limits and Options
• 12. Retrieving System and Process Information

Часть IV — Файловые системы

• 13. File I/O Buffering
• 14. File Systems
• 15. File Attributes
• 16. Extended Attributes
• 17. Access Control Lists
• 18. Directories and Links
• 19. Monitoring File Events

Часть V — Сигналы

• 20. Signals: Fundamental Concepts
• 21. Signals: Signal Handlers
• 22. Signals: Advanced Features

Часть VI — Таймеры и сон

• 23. Timers and Sleeping

Часть VII — Процессы: создание и завершение

• 24. Process Creation
• 25. Process Termination
• 26. Monitoring Child Processes
• 27. Program Execution
• 28. Process Creation and Program Execution in More Detail

Часть VIII — Потоки

• 29. Threads: Introduction
• 30. Threads: Thread Synchronization
• 31. Threads: Thread Safety and Per-Thread Storage
• 32. Threads: Thread Cancellation
• 33. Threads: Further Details

Часть IX — IPC: обзор и каналы

• 34. Process Groups, Sessions, and Job Control
• 35. Process Priorities and Scheduling
• 36. Process Resources
• 37. Daemons
• 38. Writing Secure Privileged Programs
• 39. Capabilities
• 40. Login Accounting
• 41. Fundamentals of Shared Libraries
• 42. Advanced Features of Shared Libraries

Часть X — IPC: System V и POSIX

• 43. Interprocess Communication Overview
• 44. Pipes and FIFOs
• 45. Introduction to System V IPC
• 46. System V Message Queues
• 47. System V Semaphores
• 48. System V Shared Memory
• 49. Memory Mappings
• 50. Virtual Memory Operations
• 51. Introduction to POSIX IPC
• 52. POSIX Message Queues
• 53. POSIX Semaphores
• 54. POSIX Shared Memory
• 55. File Locking

Часть XI — Сокеты

• 56. Sockets: Introduction
• 57. Sockets: UNIX Domain
• 58. Sockets: Fundamentals of TCP/IP
• 59. Sockets: Internet Domain
• 60. Sockets: Server Design
• 61. Sockets: Advanced Topics

Часть XII — Продвинутый ввод-вывод

• 62. Terminals
• 63. Alternative I/O Models
• 64. Pseudoterminals

Заметки из обсуждений

Настройка среды (старт)

clangd vs Microsoft C/C++ Extension: clangd построен на парсере Clang, поэтому его анализ практически идентичен реальной компиляции. Microsoft-расширение использует собственный IntelliSense, который хуже справляется с системными заголовками Linux и макросами POSIX. Для кода из TLPI разница заметна.

clangd в CachyOS: отдельного пакета clangd нет — он входит в clang (sudo pacman -S clang). Нужны два компонента: бинарник в системе + расширение clangd в VS Code.

Компилятор vs языковой сервер: clangd не заменяет gcc для сборки. Компилируешь по-прежнему через gcc/make, clangd только анализирует код в редакторе.

Сборка примеров и библиотека lib/

Примеры из книги зависят от вспомогательной библиотеки Керриска в lib/ — там живут функции обработки ошибок (errExit, errMsg, fatal) и общий заголовок tlpi_hdr.h. Это не обёртка над Linux API — системные вызовы вызываются напрямую. Библиотека только убирает шаблонный код проверки ошибок.

Компиляция отдельного примера с библиотекой: gcc -Wall -Wextra -std=c11 -I../lib prog.c ../lib/libtlpi.a -o prog. Либо make prog в директории примера — Makefile подставит нужные флаги и зависимости.

Некоторые главы требуют дополнительных флагов линковки: -lpthread (потоки, главы 29–33), -lrt (POSIX таймеры/очереди), -lcap (capabilities). Книга всегда это указывает.

Стратегия: на первых главах — не использовать lib/, писать обработку ошибок вручную через perror/strerror/exit. Это даёт понимание механики errno и того, как системные вызовы сигнализируют об ошибках (ключевая тема главы 3). Когда паттерн станет автоматическим — переключиться на обёртки Керриска, чтобы не тратить время на шаблонный код.

Шаблон заметок по главе

При прохождении новой главы — копируй блок ниже и заполняй.

### Глава N — Название

**Ключевые системные вызовы:** ...
**Основная идея:** ...
**Нюансы и подводные камни:**
- ...
**Связь с другими главами:** ...
**Полезные команды для экспериментов:**
- ...
**Открытые вопросы:** ...

Связанные заметки

• Linux — ядро: сборка, модули, параметры — что происходит по другую сторону системного вызова
• Linux — справочник команд: приложения и системные вызовы — инструменты наблюдения за syscall
• Методика изучения Go-библиотек — похожий подход к систематическому изучению API
• Магия как метафора: язык и культура Unix — культурный слой за терминами процессов: zombie, orphan, reaper, kill, nice
• Устройство ОС — план цикла статей — та же граница ядра и пользователя со стороны того, кто реализует ядро
• Адресное пространство: зачем трансляция и какие есть альтернативы — что стоит за mmap, fork и разделяемой памятью со стороны железа и ядра
• Стеки: ядра, прерываний, пользовательские — что происходит со стеком по ту сторону границы: стек ядра, альтернативный стек сигналов, лимиты
• Ядро как программа: freestanding, компоновка, ABI, выбор языка — ABI системного вызова со стороны ядра, а не приложения
• Вход в ядро и переключение контекста — что происходит за системным вызовом: вход в ядро, проверка пользовательских указателей, доставка сигналов при возврате