В предыдущей заметке речь шла о массивах как прототипе и прародителе контейнеров. Теперь дошла очередь до собственно контейнерных классов и поддерживающих их библиотек.

Под термином библиотека стандартных шаблонов (STL, Standard Template Library) понимают набор интерфейсов и компонентов, первоначально разработанных Александром Степановым, Менг Ли и другими сотрудниками AT&T Bell Laboratories и Hewlett-Packard Research Laboratories в начале 90-х годов (хотя и позже ещё весьма многие приложили руку к тому, что стало на сегодня стандартным компонентом C++). Далее библиотека STL перешла в собственность компании SGI, а также была включена как компонент в набор библиотек Boost. И наконец библиотека STL вошла в стандарты C++ 1998 и 2003 годов (ISO/IEC 14882:1998 и ISO/IEC 14882:2003) и с тех пор считается одной из составных частей стандартной библиотек C++.

Стандарт не называет эту часть библиотеки STL, но эту хронологию хорошо бы учитывать, разбираясь с какой версией компилятора, языка и литературы вы имеете дело — в процессе сокращения HP STL до размеров, подходящих для стандартизации, часть алгоритмов и функторов выпали из состава библиотеки, а кое-что, со временем, и добавляется (например, расширение набора переопределенных прототипов некоторых методов контейнеров). По тексту будет использоваться традиционное название STL только чтобы было ясно какую часть стандартной библиотеки C++ мы имеем в виду.

Эта подборка коротких заметок относительно контейнеров C++ появилась как результат просьбы подготовить для начинающих коллег программистов сжатый обзор STL. Зачем это было нужно, когда по этому предмету есть оригинальная документация и много целых отдельных книг, из которых как минимум 5-6 превосходного качества существуют в переводах и на русский язык?
Но смысл, однако, есть и он вот в чём:

• Все книги изданы в конце 90-х — начале 2000-х. Более поздние стандарты языка C++ (вплоть до C++11) вводят новые синтаксические конструкции, которые в применении с STL дают кросс-эффект … с очень интересной интерференцией. Это позволяет часто использовать конструкции STL с гораздо большей лёгкостью.
• Книги обычно описывают предмет слишком детализировано (это хорошо для студентов, но избыточно для программистов, пусть даже уровня джуниоров, которым, после других языков, например, нужно только базовое ознакомление). Оригинальная документация, наоборот, напичкана формальными синтаксическими определениями (это замечательно в качестве справочника под рукой, но избыточно для знакомства). Настоящие заметки, полностью избегая формальных определений, строятся вокруг примеров использования, в большей части понятных программисту даже без каких-либо дополнительных пояснений.
• Контингент, для которого первоначально готовились тексты, помимо прочего в значительной степени ориентирован на численные математические методы, обработку данных в потоке, на что не рассчитаны существующие публикации. Мне тоже ближе такой уклон, и такой акцент будет заметен в примерах, на которых построено описание.

Из-за требований обязательной однотипности объектов в контейнерах, их можно было бы с уточнением называть регулярными контейнерами, это много проясняет (не делается такое уточнение только потому, что и так всем ясно о чём речь). Речь, конечно, идёт о контейнерах STL, но и традиционный массив C/C++ — это такой же регулярный контейнер, и они будут фигурировать в тексте и примерах. (Структуры, а ещё более обще, классы с полями данных тоже являются контейнерами, но их никак не назовёшь регулярными.)

Хотелось бы надеяться, что эти заметки окажутся полезными кому-то из осваивающих STL, упростят этот процесс понимания. А предложения и замечания, когда они будут по существу, от тех читателей, кто уже профи в C++, позволят улучшить эти тексты на будущее, когда они смогут пригодиться ещё кому-нибудь.

В предыдущей заметке был показан набросок кода модуля ядра Linux для создания дополнительного виртуального сетевого интерфейса. Это был упрощённый фрагмент из реального проекта, отработавшего несколько лет без сбоев и рекламаций, так что он вполне может служить шаблоном для дальнейшего улучшения, исправления и развития.

Но такой подход к реализации, во-первых, не единственный, а, во-вторых, в некоторых ситуациях он может быть и неприемлемым (например, во встраиваемой системе с ядром младше 2.6.36, где ещё нет вызова netdev_rx_handler_register()). Ниже будет рассмотрен альтернативный вариант с той же функциональностью, но реализующий её на совсем другом слое сетевого стека TCP/IP.

Общеизвестно, что драйверы Linux — это модули ядра. Все драйверы являются модулями, но не все модули — драйверы. Примером одной из таких групп модулей, не являющихся драйверами, и гораздо реже появляющиеся в обсуждениях, являются сетевые фильтры на различных уровнях сетевого стека Linux.

Иногда, и даже достаточно часто, хотелось бы иметь сетевой интерфейс, который мог бы оперировать с трафиком любого другого интерфейса, но каким-то образом дополнительно «окрашивать» этот трафик. Такое может понадобится для дополнительного анализа, или контроля трафика, или его шифрования, …

Идея крайне проста: канализировать трафик уже существующего сетевого интерфейса во вновь создаваемый интерфейс с совершенно другими характеристиками (имя, IP, маска, подсеть, …). Один из способов выполнения таких действий в форме модуля ядра Linux мы и обсудим (он не единственный, но другие способы мы обсудим отдельно в другой раз).

Преамбула от переводчика: Это достаточно вольный перевод пусть и не самой свежей (июнь 2013 года), но доходчивой публикации о новом планировщике параллельных ветвей исполнения в Go. Достоинством этой заметки есть то, что в ней совершенно просто, «на пальцах» описывается новый механизм планирования для ознакомления. Тем же, кого не устраивает объяснение «на пальцах» и кто хотел бы обстоятельного изложения, рекомендую Scheduling Multithreaded Computations by Work Stealing — 29 страниц изложения со строгим и сложным математическим аппаратом для анализа производительности, 48 позиций библиографии.

Введение

Одной из наибольших новинок в Go 1.1 стал новый диспетчер, спроектированный Дмитрием Вьюковым (Dmitry Vyukov). Новый планировщик дал настолько разительное увеличение производительности для параллельных программ без изменений кода, что я решил написать что-нибудь об этом.

Имеется в виду выполнение записи по аппаратно защищённому от записи адресу памяти в архитектуре x86. И то, как это делается в операционной системе Linux. И, естественно, в режиме ядра Linux, потому как в пользовательском пространстве, такие трюки запрещены. Бывает, знаете ли, непреодолимое желание записать в защищённую область … когда садишься писать вирус или троян…

Описание проблемы

… а если серьёзно, то проблема записи в защищённые от записи страницы оперативной памяти возникает время от времени при программировании модулей ядра под Linux. Например, при модификации селекторной таблицы системных вызовов sys_call_table для модификации, встраивания, имплементации, подмены, перехвата системного вызова — в разных публикациях это действие называют по разному. Но не только для этих целей… В очень кратком изложении ситуация выглядит так:

• В архитектуре x86 существует защитный механизм, который при попытке записи в защищённые от записи страницы памяти приводит к возбуждению исключения.
• Права доступа к странице (разрешение или запрет записи) описываются битом _PAGE_BIT_RW (1-й) в соответствующей этой странице структуре типа pte_t. Сброс этого бита запрещает запись в страницу.
• Со стороны процессора контролем защитой записи управляет бит X86_CR0_WP (16-й) системного управляющего регистра CR0 — при установленном этом бите попытка записи в защищённую от записи страницу возбуждает исключение этого процессора.

                                                                                    - Что-то беспокоит меня Гондурас...
                                                                                    - Беспокоит? А ты его не чеши.

В предыдущих частях обсуждения (1-я, 2-я и 3-я) мы рассматривали как, используя возможность поменять содержимое sys_call_table, изменить поведение того или иного системного вызова Linux. Сейчас мы продолжим эксперименты в сторону того, можно ли (и как) динамически добавить новый системный вызов в целях вашего программного проекта.

Предыдущую часть обсуждения мы завершили на такой вот оптимистической ноте: «Подобным образом мы можем изменить поведение любого системного вызова Linux». И тут я слукавил — любого… да не любого. Исключение составляют (могут составлять) группа сетевых системных вызовов, работающих с BSD сокетами. Когда сталкиваешься с этим артефактом в первый раз — это изрядно озадачивает.

В предыдущей части мы договорились до того, что не экспортируемые имена ядра Linux могут использоваться в коде собственных модулей ядра с тем же успехом, что и экспортируемые. Одним из таких имён в ядре является селекторная таблица всех системных вызовов Linux. Собственно, это и есть основной интерфейс любых приложений к сервисам ядра. Теперь мы рассмотрим как можно модифицировать оригинальный обработчик любого системного вызова, подменить его, или внести разнообразие в его выполнение в соответствии с собственным видением.

Состояние дел

Это обсуждение относится к ядру операционной системы Linux, и представляет интерес для разработчиков модулей ядра, драйверов под эту операционную систему. Для всех прочих эти заметки вряд ли представляют интерес.