Ю. Вахалия - UNIX изнутри (2003) (1114670), страница 60
Текст из файла (страница 60)
Для того чтобь( поместить сообщение в очередь, необходимо произвести следующий вызов; авдзлб (аздд)б аз9Р, соыпт, т1ад): где птвдр указывает на буфер сообщения (содержащий поле типа туре, следующий за областью данных), сопит — общее количество байтов в сообщении (включает поле туре). Флаг 1РС т(ОЧ/А1Т используется для возврата ошибки, если сообщение невозможно отправить без блокировки (например, когда очередь переполнена, так как очередь обычно обладает настраиваемым ограничением на количество хранятцихся в ней данных). На рис.
6.3 показаны операции над очередями сообщений. Каждая очередь описывается в виде строки в таблице ресурсов очередей сообщений. Этв структура показана ниже: зтгыст азота бз ( зтгыст азд 1рс рета авд рета; /* см. Раздел 6.3. 1 */ втгыст азд* азд ттгвт; /* первое сообщение в очереди */ зггыс( азд* азд 1аз'ь: /* последнее сообщение в очереди */ ытпогт авд сбугез: /* текущая величина очереди в байтах */ излогт азд ЯЬутез, /* максимально допустимый размер очереди в байтах "/ излог'ь азд дпла; /* текущее количество сообщений в очереди */ Сообщения располагаются внутри очереди в порядке их поступления.
Они удаляются из очереди по принципу «первым вошел, первым вышел» при чтении их процессом при помощи вызова соыпт = аздгсх(авддтл. аздр, авхспт, аздтуре, т1ад); в котором п)ад р указывает на буфер, в который помещается входящее сообщение, птахспт ограничивает максимально прочитываемое количество байтов. Если входящее сообщение длиннее, чем глахспт, то оно будет обрезано. Поль- 6.3.
Буэтегл Ч!РС 253 Получатели Я тпраеители Я Сообщения читаются из эоловы очереди Новые сообщения добавляются в хвост очереди Я Рис. 6.3. Применение очередей сообщений Если тхдгуре равно нулю, вызов тхдгсч вернет первое по счету сообгцевие очереди. Если значение тздтуре больше нуля, вызов возвратит первое сообщение типа тздгуре. Если тхдтуре меньше нуля, функция вернст первое сообшенис наименьшсго типа, то есть типа, меньшего или равного абсолкттвой величине тэдгуре. Точно так жс, как и в прсдыдущсй функции, флаг 1РС ИОУУАП заставляет гпэдгсу возвратиться немедленно, если необходимое сообщение отсутствует в очереди. Послс прочтения сообщсние удаляется из очереди и, следовательно, не может быть прочитано другими процессами.
Если часть сообгцения отрезана вследствие недостаточности объема буфера, то эта часть теряется навсегда. Никакой индикации о факте обрезки сообщения не производится. Процесс должен удалять очсрсдь сообщений принудительно при помотци вызова тэдсй с указанием команды 1РС КМ10. При этом ядро освобождает очередь и удаляет все сообщения, находившиеся в ней. Если какие-либо процсссы были заблокированы в ожидании чтения или записи в очередь, яд)ю разбудит их, а вызванная им системная функция возвратит статус Н0ЙМ (удалено).
Применение очередей сообщений Каналы и очереди сообщений прсдлагают схожие услуги, однако последние являются более универсальным механизмом, в котором были преодолены некоторые ограничения, присущие каналам. Очереди сообщений передают данные в виде дискретных сообщсний, в то время как каналы работают с неформатированным потоком байтов. Это дает возможность более интеллектуальной обработки передаваемой информации.
Поле сообщения гуре (тип) можно использовать различными способами. Например, это поле может указывать на приоритет сообщений, давая возможностыюлучателю проверять более важные сообщения раньше, чем остальныс. Если очередь сообщений обрабатывается одновременно несколькими процессами, поле типа может быть использовано для определения адресата. зователь должен быть уверен в том, что буфер, указанный при помощи тэдр, имеет достаточный объем для хранения гпахспг байтов данных. Возвращаемая функцией величина указывает на успешно прочитанное количество байтов. 254 Глава 6. Межпроцессное взаимодействие Очереди сообщений являются эффективным средством передачи небольших объемов данных, но становятся слишком неудобными для больших объемов информации. Когда процесс отправляет сообщение в очередь, ядро системы копирует его во внутренний буфер.
Если другой процесс запросит это сообщение, ядро скопирует данные в адресное пространство получателя. Таким образом, передача сообщения требует проведения двух операций копирования, что приводит к низкой производительности. Поздее в этой главе будет рассказано о средствах межпроцессного взаимодействия МасЬ, позволяющих эффективно передавать большие объемы данных. Еше одним ограничением очередей сообщений является невозможность указания получателя.
Любой процесс, обладающий соответствующими полномочиями, имеет право запрашивать сообщение из очереди. Хотя, как это упоминалось ранее, взаимодействующие процессы могут договориться о протоколе указания адресатов, ядро системы никак не участвует в этом. Также механизм очередей сообщений не поддерживает широковещательную передачу, при применении которой процесс может отправлять одно и то же сообщение нескольким получателям, Средства 5ТйЕАМ5 поддерживаются большинством современных систем 1)1х11Х. Они обладают богатыми возможностями передачи сообщений.
5ТйЕАИ5 являются более функциональными, чем очереди сообщений. Одной из возможностей, которой обладают очереди сообщений, но не поддерживающейся 5ТКЕАМ5, являются селективные запросы сообщений в зависимости от их типов. Однако разработчики большинства приложений считают 5ТйЕАМ5 более удобным интерфейсом, поэтому очереди сообщений в современных системах 1Лх)1Х оставлены больше из соображений обратной совместимости. Более подробно работа 5ТйЕАМ5 будет рассмотрена в главе 17.
6.3.4. Разделяемая память Область разделяемой памяти — это некоторый объем физической памяти, который используется совместно сразу же несколькими процессами. Процесс может присоединить эту область в качестве диапазона виртуальной памяти в адресном пространстве процесса. Диапазон может быть различным для каждого процесса (рис. бА). После присоединения процесс обладает доступом к этой области, не отличающимся от доступа к льобому другому участку памяти, то есть без необходимости применения системных вызовов для записи или чтения данных из нее.
Следовательно, механизм разделяемой памяти предоставляет процессу максимально бьсстрый способ доступа к данным, Если процесс записывает данные в ячейки разделяемой памяти, их содержимое незамедлительно становится видимым остальным процессам, разделяющим между собой эту область'. ' На многопроцессорных системах длн гарантии целостности кэньа необходимы дополнителм ные операции. !!екоторыс из них будут описаны а разделе 15.13. 6.3. Був1егп Ч )РС 255 Карта памяти Карта памяти роцесса Б роцесса А и 0 Ох30000 Оя50000 Оя50000 Ои70000 Рис. 6.4. Присвоение разделяемой области памяти зпп)о 5)тпдег (кеу, 5)ле, т)д9); где 51хе — размер области; остальные параметры и флаги идентичны вход- ным аргументам вызовов зеп)де~ и п)здде~. Затем процесс производит присое- динение области виртуальной адресации: абег - зовам (зпп10. з)тпассг, злят)9): Аргумент з))п)аббг указывает на адрес, к которому может быть присоединена область разделяемой памяти.
В качестве аргумента 5))ш11ад можно указать флаг 5НМ й1т0, который запросит у ядра присвоить зпп)адат приблизительно, исходя из указанного диапазона. Если з)нвадбг равен нулю, ядро вправе выбрать для области любой адрес. Флаг 5НМ к00Н).У указывает на необходимость присвоения области только для чтения. Вызов з)нпа1 возвращает адрес, присвоенный области. Процесс может исключить область разделяемой памяти из своего адресного пространства при помощи вызова зйазт (зппаббг); Для полного удаления области процессу необходимо использовать команду 1РС КМ10 системного вызова йетса.
Эта функция помечает область как удаленную, которая подвергнется удалению только после того, как все процессы произведут ее отключение от своего адресного пространства. Ядро поддеркивает данные о числе процессов, подключенных к каждой области, Если область помечена как удаленная, новые процессы не могут подключаться к ней. Если область не была удалена принудительно, ядро системы будет продолжать поддерживать ее даже в случае отсутствия подключенных к ней процессов, Такой подход удобен для многих приложений, так как процесс имеет возможность перед завершением работы оставить какие-либо данные, которые могут быть получены позже. Для этого взаимодействующий процесс подключается к области памяти, используя тот же ключ )теу.
Для первоначального получения или создания области разделяемой памяти процесс использует следующий вызов: 266 Глава 6. Межпроцессное взаимодействие Реализация разделяемой памяти сильно зависит от архитектуры вирту. альной памяти конкретной операционной системы. Некоторые варианты ОС используют для назначения области разделяемой памяти единую таблицу страниц, после чего предоставляют доступ к этой таблице всем процессам, подключенным к области. В других реализациях ОС применяются отдельные для каждого процесса карты трансляции адресов областей. При использовании этой модели, если процесс выполняет действие, изменяющее назначение памяти для разделяемой страницы, то это должно приводить к изменению всех назначений для этой страницы памяти, В системе БЪ'В4 (о реализации обработки памяти которой будет рассказано в ~лаве 14) для размещения страниц области разделяемой памяти используется структура апоп отар.
Таблица ресурсов разделяемой памяти содержит строки, представленные следующей структурой: збгост збв1б бз зтгост трс регв збв регв; т* ск раздел б.З. 1 *! 1пт зов зеозз; !* разнер сегнента а байтах */ зтгост апоп вар *зов авр: /* указатель на инфорнанио обработки памяти *! озбогт заев паттон: !" текущее количество подключений *! Механизм разлеляемой памяти является быстрым и универсальным средством, позволяющим совместно использовать большие объемы данных без применения копирования или системных вызовов. Основным ограничением механизма является отсутствие средств синхронизации.
Если два процесса пытаются изменить одну и ту же разделяемую область памяти, ядро системы не может обеспечить последовательность этих операций, что приведет к сме. шению записанных данных. Процессы, разделяющие между собой область памяти, должны самостоятельно поддерживать собственный протокол синхронизации. Обычно для этой цели используются простые конструкции, такие как семафоры. Применение таких конструкций приводит к необходимости вызова одной или нескольких системных функций, что уменьшает произво. дительность работы с разделяемой памятью.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
