А.В. Столяров - Введение в операционные системы (1114673), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Ïðè ïîïûòêå ÷òåíèÿ èç êàíàëà, âêîòîðûé ïîêà íèêòî íè÷åãî íå çàïèñàë, ÷èòàþùèé ïðîöåññ áóäåò çàáëîêèðîâàí (òî åñòü read() íå âåðíåò óïðàâëåíèå) äî òåõ ïîð, ïîêà ëèáî êòî-íèáóäüíå îñóùåñòâèò çàïèñü äàííûõ â êàíàë, ëèáî âñå äåñêðèïòîðû, îòêðûòûå íàçàïèñü â ýòîò êàíàë, íå îêàæóòñÿ çàêðûòû.Îòìåòèì, ÷òî, åñëè â êàíàëå äîñòóïíû äëÿ ÷òåíèÿ äàííûå (íåçàâèñèìî îòèõ êîëè÷åñòâà, õîòÿ áû îäèí áàéò), ôóíêöèÿ read() ïðè ïîïûòêå ÷òåíèÿ èçêàíàëà âåðíåò óïðàâëåíèå íåìåäëåííî; åñëè òðåòèé ïàðàìåòð read() (êîëè÷åñòâî áàéò, êîòîðîå ïðåäïèñûâàåòñÿ ïðî÷èòàòü) áûë áîëüøå, ÷åì íà ìîìåíòâûçîâà îêàçàëîñü äîñòóïíî äàííûõ, ïðî÷èòàíû áóäóò âñå äîñòóïíûå äàííûå,è read() âåðíåò èõ êîëè÷åñòâî, êîòîðîå ïðè ýòîì áóäåò ìåíüøå çàêàçàííîãî.Ïîïûòêè çàïèñè â êàíàë, èç êîòîðîãî íèêòî íå ÷èòàåò, íåêîòîðîå âðåìÿ áóäóò óñïåøíûìè. Äåëî â òîì, ÷òî êàíàë èìååò âíóòðåííèé áóôåð, ðàçìåð êîòîðîãî çàâèñèò îò ðåàëèçàöèè (òàê, â Linux îí îáû÷íî ñîñòàâëÿåò 4096áàéò).
Ïîñëå òîãî, êàê áóôåð îêàæåòñÿ çàïîëíåí, î÷åðåäíîé âûçîâ write()çàáëîêèðóåò ïðîöåññ äî òåõ ïîð, ïîêà êòî-íèáóäü íå íà÷íåò èç êàíàëà ÷èòàòü,îñâîáîäèâ, òàêèì îáðàçîì, ìåñòî â áóôåðå.Ðàññìîòðèì òåïåðü ñëó÷àè, êîãäà âñå äåñêðèïòîðû, ñâÿçàííûå ñ îäíèìèç êîíöîâ êàíàëà, îêàçàëèñü çàêðûòû. ßñíî, ÷òî äàííûé êîíêðåòíûé êàíàë110áîëåå íèêîãäà íå óäàñòñÿ èñïîëüçîâàòü, ïîñêîëüêó ñïîñîáà âíîâü ñâÿçàòü äåñêðèïòîð ñ îäíèì èç êîíöîâ íåèìåíîâàííîãî êàíàëà â ñèñòåìå íåò.Åñëè îêàçàëèñü çàêðûòû âñå äåñêðèïòîðû, ÷åðåç êîòîðûå ìîæíî áûëî çàïèñûâàòü äàííûå â êàíàë, îïåðàöèè ÷òåíèÿ (âûçîâûread()) ñíà÷àëà îïóñòîøàò âíóòðåííèé áóôåð êàíàëà, à çàòåì áóäóòâîçâðàùàòü 0 (ñèòóàöèÿ êîíåö ôàéëà).Åñëè, íàîáîðîò, îêàçàëèñü çàêðûòû âñå äåñêðèïòîðû, ÷åðåç êîòîðûå ìîæíî áûëî èç êàíàëà ÷èòàòü, òî ïåðâàÿ æå ïîïûòêà çàïèñèâ êàíàë ïðèâåäåò ê òîìó, ÷òî ïîïûòàâøèéñÿ îñóùåñòâèòü çàïèñüïðîöåññ ïîëó÷èò ñèãíàë SIGPIPE. Ïî óìîë÷àíèþ ýòîò ñèãíàë çàâåðøàåò ïðîöåññ.
Âûçîâ write() ïðè ýòîì âîçâðàùàåò -1, ÷òî ìîæåò áûòüîáíàðóæåíî òîëüêî â ñëó÷àå, åñëè ïðîöåññ ïåðåõâàòûâàåò èëè èãíîðèðóåòñèãíàë SIGPIPE.19.2Èñïîëüçîâàíèå íåèìåíîâàííûõ êàíàëîâ äëÿ ïîñòðîåíèÿ êîíâåéåðîâÊîíâåéåðîì íàçûâàåòñÿ ñïîñîá çàïóñêà íåñêîëüêèõ ïðîãðàìì, ïðè êîòîðîì èíôîðìàöèÿ, âûäàâàåìàÿ ïåðâîé ïðîãðàììîé íà ñòàíäàðòíûé âûâîä, ïîñòóïàåò âòîðîé ïðîãðàììå íà ñòàíäàðòíûé ââîä, âûâîä âòîðîé ïðîãðàììû −íà ââîä òðåòüåé ïðîãðàììå è ò.ä. Ìû óæå âñòðå÷àëèñü ñ êîíâåéåðàìè ïðèîáñóæäåíèè âîçìîæíîñòåé êîìàíäíîãî èíòåðïðåòàòîðà ÎÑ Unix.Îáû÷íî êîíâåéåðû ðåàëèçóþòñÿ ñ ïîìîùüþ íåèìåíîâàííûõ êàíàëîâ. Äëÿýòîãî íåîáõîäèìî ñîîòâåòñòâóþùèì îáðàçîì ñâÿçàòü ïîòîêè ñòàíäàðòíîãîââîäà è âûâîäà (òî åñòü äåñêðèïòîðû 0 è 1) â ïðîöåññàõ, ñîñòàâëÿþùèõ êîíâåéåð, ñ êîíöàìè êàíàëà.Î÷åíü âàæíî ïðè ýòîì çàêðûòü âñå ëèøíèå äåñêðèïòîðû, ñâÿçàííûå ñäàííûì êàíàëîì, âî âñåõ ïðîöåññàõ, âîâëå÷åííûõ â ðåøåíèå çàäà÷è.
Ïðîãðàììû â ÎÑ Unix, êàê ïðàâèëî, ïèøóòñÿ òàê, ÷òîáû ðàáîòàòü äî âîçíèêíîâåíèÿñèòóàöèè êîíåö ôàéëà íà ïîòîêå ñòàíäàðòíîãî ââîäà; òàêàÿ ñèòóàöèÿ ìîæåò âîçíèêíóòü íà êàíàëå òîëüêî â ñëó÷àå, åñëè âñå äåñêðèïòîðû çàïèñèîêàæóòñÿ çàêðûòû. Òàêèì îáðàçîì, íàëè÷èå ëèøíåãî îòêðûòîãî äåñêðèïòîðà çàïèñè íàðóøèò íîðìàëüíóþ ðàáîòó êîíâåéåðà. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, ïîñëåèñ÷åçíîâåíèÿ ïðîöåññà, äëÿ êîòîðîãî ïðåäíàçíà÷åíû ãåíåðèðóåìûå ïðîãðàììîé äàííûå, ïðîäîëæåíèå âûïîëíåíèÿ ïðîãðàììû îáû÷íî áåññìûñëåííî. Åñëè ñ èñ÷åçíîâåíèåì ñëåäóþùåãî ýëåìåíòà êîíâåéåðà çàêðîåòñÿ ïîñëåäíèéäåñêðèïòîð, îòêðûòûé íà ÷òåíèå èç êàíàëà, òî ïèøóùèé ïðîöåññ áóäåò ñíÿòñèãíàëîì SIGPIPE. Åñëè æå ãäå-òî îñòàíåòñÿ åùå õîòÿ áû îäèí îòêðûòûéäåñêðèïòîð äëÿ ÷òåíèÿ, ïðîöåññ áóäåò ïðîñòî çàáëîêèðîâàí; âîçìîæíî, ýòîáëîêèðóåò âûïîëíåíèå åùå êàêèõ-òî çàäà÷, êîòîðûå äîæèäàþòñÿ çàâåðøåíèÿ111ýòîãî ïðîöåññà.Ðàññìîòðèì äëÿ ïðèìåðà êîíâåéåðls -lR| grep '^d'Ïðîãðàììà íà C, âûïîëíÿþùàÿ òå æå äåéñòâèÿ, áóäåò âûãëÿäåòü òàê:int main() {int fd[2];pipe(fd);/* ñîçäàåì êàíàë äëÿ ñâÿçè */if(fork()==0) { /* ïðîöåññ äëÿ âûïîëíåíèÿ ls -lR */close(fd[0]); /* ÷èòàòü èç êàíàëà íå íóæíî */dup2(fd[1], 1); /* ñòàíä.
âûâîä - â êàíàë */close(fd[1]); /* fd[1] áîëüøå íå íóæåí *//* çàïóñêàåì ls -lR */execlp("ls", "ls", "-lR", NULL);/* íå ïîëó÷èëîñü, ñîîáùàåì îá îøèáêå */perror("ls");exit(1);}if(fork()==0) { /* ïðîöåññ äëÿ âûïîëíåíèÿ grep */close(fd[1]); /* ïèñàòü â êàíàë íå íóæíî */dup2(fd[0], 0); /* ñòàíä. ââîä - èç êàíàëà */close(fd[0]); /* fd[0] áîëüøå íå íóæåí *//* çàïóñêàåì grep */execlp("grep", "grep", "^d", NULL);/* íå ïîëó÷èëîñü, ñîîáùàåì îá îøèáêå */perror("grep");exit(1);}/* â ðîäèòåëüñêîì ïðîöåññå çàêðûâàåì îáàêîíöà êàíàëà */close(fd[0]); close(fd[1]);/* äîæèäàåìñÿ çàâåðøåíèÿ îáîèõ ïîòîìêîâ */wait(NULL); wait(NULL);return 0;}19.3Èìåíîâàííûå êàíàëû (FIFO)Èìåíîâàííûå êàíàëû ïî ñóòè ïîäîáíû íåèìåíîâàííûì, ñ òîé ðàçíèöåé,÷òî èìåíîâàííîìó êàíàëó ñîîòâåòñòâóåò ôàéë ñïåöèàëüíîãî òèïà (FIFO), ðàç112ìåùàåìûé â ôàéëîâîé ñèñòåìå. Òàêèì îáðàçîì, ê èìåíîâàííîìó êàíàëó ìîãóò ïðèñîåäèíÿòüñÿ ïðîöåññû, íå èìåþùèå ðîäñòâåííûõ ñâÿçåé; áîëåå òîãî,çàêðûòèå âñåõ äåñêðèïòîðîâ, îòâå÷àþùèõ çà ÷òåíèå èç òàêîãî êàíàëà èëèçà çàïèñü â òàêîé êàíàë åùå íå îçíà÷àåò, ÷òî êàíàë áîëåå íå ïðèãîäåí äëÿðàáîòû, ò.ê.
â ëþáîé ìîìåíò òàêèå äåñêðèïòîðû ìîãóò ïîÿâèòüñÿ âíîâü.Äëÿ ñîçäàíèÿ ôàéëà FIFO èñïîëüçóåòñÿ ôóíêöèÿint mkfifo(const char *pathname, int permissions);Ïåðâûé ïàðàìåòð çàäàåò èìÿ ôàéëà, âòîðîé − ïðàâà äîñòóïà ê íåìó (àíàëîãè÷íî âûçîâàì open() è mkdir()). Ïðàâà, åñòåñòâåííî, ìîäèôèöèðóþòñÿïàðàìåòðîì umask. Ôóíêöèÿ âîçâðàùàåò -1 â ñëó÷àå îøèáêè, 0 − â ñëó÷àåóñïåõà.Ïðè ñîçäàíèè ôàéëà FIFO ñèñòåìà íå ñîçäàåò ñàì îáúåêò êàíàëà; ýòîïðîèñõîäèò òîëüêî òîãäà, êîãäà êàêîé-ëèáî ïðîöåññ îòêðûâàåò ôàéë FIFO ñïîìîùüþ âûçîâà open() íà ÷òåíèå èëè çàïèñü, ïðè÷åì îáúåêò êàíàëà ïðîäîëæàåò ñóùåñòâîâàòü äî òåõ ïîð, ïîêà ñóùåñòâóåò õîòÿ áû îäèí ñâÿçàííûéñ íèì äåñêðèïòîð, ïîñëå ÷åãî óíè÷òîæàåòñÿ.
Óíè÷òîæåíèå îáúåêòà êàíàëà íåîçíà÷àåò óíè÷òîæåíèÿ ôàéëà FIFO: ïîñëå çàêðûòèÿ âñåõ äåñêðèïòîðîâ ôàéëîñòàåòñÿ íà ìåñòå è ìîæåò áûòü ñíîâà îòêðûò êàêèì-ëèáî ïðîöåññîì, ïîñëå÷åãî îáúåêò êàíàëà ñíîâà ïîÿâèòñÿ.Ïðåæäå ÷åì íà÷àòü ïåðåäà÷ó äàííûõ, êàíàë íåîáõîäèìî îòêðûòü ñ îáîèõêîíöîâ. Îáû÷íî ïîïûòêà îòêðûòü êàíàë ñ îäíîé èç ñòîðîí áëîêèðóåòñÿ äîòåõ ïîð, ïîêà êòî-ëèáî íå îòêðîåò âòîðîé êîíåö êàíàëà.Ïîâåäåíèå èìåíîâàííîãî êàíàëà ïðè çàêðûòèè ïîñëåäíåãî èç äåñêðèïòîðîâ, îòâå÷àþùèõ çà îäèí èç êîíöîâ, ïîëíîñòüþ àíàëîãè÷íî ïîâåäåíèþ íåèìåíîâàííîãî êàíàëà â òàêèõ æå ñëó÷àÿõ, òî åñòü ïîïûòêà ÷èòàòü èç êàíàëà,ó êîòîðîãî çàêðûëñÿ ïîñëåäíèé ïèøóùèé äåñêðèïòîð, ïðèâîäèò ê ñèòóàöèèêîíåö ôàéëà, à ïîïûòêà ïèñàòü â êàíàë, ó êîòîðîãî çàêðûëñÿ ïîñëåäíèé ÷èòàþùèé äåñêðèïòîð, ïðèâîäèò ê ïîëó÷åíèþ ñèãíàëà SIGPIPE.
Ðàçíèöà çäåñüòîëüêî â òîì, ÷òî îáà ñëó÷àÿ íå ÿâëÿþòñÿ ôàòàëüíûìè; òàê, ïîñëå ïîëó÷åíèÿñèòóàöèè êîíåö ôàéëà, âîîáùå ãîâîðÿ, âîçìîæíî, ÷òî îäèí èç ñëåäóþùèõâûçîâîâ read() ïðî÷èòàåò ñ òîãî æå äåñêðèïòîðà êàêèå-òî äàííûå. Ýòî ïðîèçîéäåò, åñëè êàêîé-òî äðóãîé ïðîöåññ ñíîâà îòêðîåò òîò æå êàíàë íà çàïèñü.Ïðè ýòîì âñå âðåìÿ, ïîêà íè îäíîãî ïèøóùåãî äåñêðèïòîðà â ñèñòåìå íåò,read() áóäåò ïðîäîëæàòü âîçâðàùàòü 0 (ñèãíàëèçèðîâàòü î êîíöå ôàéëà).113Ëåêöèÿ 920Îòîáðàæåíèå ôàéëîâ â âèðòóàëüíîå àäðåñíîå ïðîñòðàíñòâî; ðàçäåëÿåìàÿ ïàìÿòü OC Unix ïðåäóñìîòðåíà âîçìîæíîñòü îòîáðàæåíèÿ ñîäåðæèìîãî íåêîòîðîãî ôàéëà â âèðòóàëüíîå àäðåñíîå ïðîñòðàíñòâî ïðîöåññà.  ðåçóëüòàòåòàêîãî îòîáðàæåíèÿ ïîÿâëÿåòñÿ âîçìîæíîñòü ðàáîòû ñ äàííûìè â ôàéëå, êàêñ îáû÷íûìè ïåðåìåííûìè â îïåðàòèâíîé ïàìÿòè, òî åñòü, íàïðèìåð, ñ ïîìîùüþ ïðèñâàèâàíèé.Îòîáðàæåíèå îñóùåñòâëÿåòñÿ ñèñòåìíûì âûçîâîìvoid *mmap(void *start, int length, int protection,int flags, int fd, int offset);Ïåðåä âûçîâîì mmap() íåîáõîäèìî îòêðûòü ôàéë ñ ïîìîùüþ open(); âûçîâmmap() ïðèíèìàåò äåñêðèïòîð ôàéëà, ïîäëåæàùåãî îòîáðàæåíèþ, â êà÷åñòâåïàðàìåòðà fd.
Ïàðàìåòðû offset è length çàäàþò, ñîîòâåòñòâåííî, ïîçèöèþíà÷àëà îòîáðàæàåìîãî ó÷àñòêà â ôàéëå è åãî äëèíó. Çäåñü íåîáõîäèìî çàìåòèòü, ÷òî è äëèíà, è ïîçèöèÿ äîëæíû áûòü êðàòíû íåêîòîðîìó ïðåäîïðåäåëåííîìó ÷èñëó, íàçûâàåìîìó ðàçìåðîì ñòðàíèöû 1 . Åãî ìîæíî óçíàòü ñïîìîùüþ ôóíêöèèint getpagesize();Ïàðàìåòð protection âûçîâà mmap() çàäàåò ðåæèì äîñòóïà ê ïîëó÷àåìîìó ó÷àñòêó âèðòóàëüíîé ïàìÿòè. Äëÿ ýòîãî ñëóæàò êîíñòàíòû PROT_READ,PROT_WRITE è PROT_EXEC, êîòîðûå ìîæíî îáúåäèíÿòü îïåðàöèåé ïîáèòîâîãîèëè. Êàê ÿñíî èç íàçâàíèÿ, ïåðâûå äâå êîíñòàíòû ñîîòâåòñòâóþò äîñòóïó íà çàïèñü è ÷òåíèå. Òðåòüÿ ïîçâîëÿåò ïåðåäàâàòü óïðàâëåíèå â îáëàñòüîòîáðàæåíèÿ, òî åñòü èñïîëíÿòü òàì êîä; ýòî èñïîëüçóåòñÿ, íàïðèìåð, ïðèïîäãðóçêå äèíàìè÷åñêèõ áèáëèîòåê. Ñóùåñòâóåò òàêæå êîíñòàíòà PROT_NONE,ñîîòâåòñòâóþùàÿ çàïðåòó äîñòóïà ëþáîãî âèäà.Çàäàâàåìûé ïàðàìåòðîì protection äîñòóï äîëæåí áûòü ñîâìåñòèì ñ ðåæèìîì, â êîòîðîì áûë îòêðûò ôàéë: òàê, åñëè ôàéë îòêðûò â ðåæèìå òîëüêî ÷òåíèå, òî åñòü â âûçîâå open() áûë èñïîëüçîâàí ôëàæîê O_RDONLY, òîïîïûòêà îòîáðàçèòü ôàéë â ïàìÿòü ñ ðåæèìîì, äîïóñêàþùèì çàïèñü, âûçîâåò îøèáêó.1 Çàìåòèì,ðàçìåð ñòðàíèöû äëÿ mmap() íå èìååò, âîîáùå ãîâîðÿ, ïðÿìîãî îòíîøåíèÿ ê ðàçìåðó ñòðàíèöû âèðòóàëüíîé ïàìÿòè114 êà÷åñòâå ïàðàìåòðà flags íåîáõîäèìî óêàçàòü ëèáî MAP_SHARED, ëèáîMAP_PRIVATE (â ýòîì ñëó÷àå èçìåíåíèÿ, ïðîèçâîäèìûå â âèðòóàëüíîì àäðåñíîì ïðîñòðàíñòâå, íèêàê íà ôàéëå íå îòðàçÿòñÿ).
Êðîìå òîãî, ê îäíîìó èçýòèõ äâóõ ôëàãîâ ìîæíî äîáàâèòü ÷åðåç îïåðàöèþ ïîáèòîâîãî èëè ôëàæêèäîïîëíèòåëüíûõ îïöèé. Ñðåäè ýòèõ îïöèé åñòü MAP_ANONYMOUS, ïîçâîëÿþùàÿñîçäàòü ïðîñòî îáëàñòü ðàçäåëÿåìîé ïàìÿòè (áåç ôàéëà); â ýòîì ñëó÷àå ïàðàìåòðû fd è offset èãíîðèðóþòñÿ.Ïàìÿòü, âûäåëåííàÿ ñ ïîìîùüþ mmap() ñ óêàçàíèåì MAP_ANONYMOUS, îòëè÷àåòñÿ îò îáû÷íîé òåì, ÷òî ïðè êîïèðîâàíèè ïðîöåññà âûçîâîì fork() îíàíå êîïèðóåòñÿ, à ñòàíîâèòñÿ äîñòóïíîé èç îáîèõ ïðîöåññîâ, òî åñòü èçìåíåíèÿ,ñäåëàííûå â òàêîé ïàìÿòè äî÷åðíèì ïðîöåññîì, áóäóò äîñòóïíû ðîäèòåëüñêîìó è íàîáîðîò.Ïàðàìåòð start ïîçâîëÿåò óêàçàòü ñèñòåìå, â êàêîì ìåñòå íàøåãî àäðåñíîãî ïðîñòðàíñòâà íàì õîòåëîñü áû âèäåòü íîâóþ îáëàñòü ïàìÿòè.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
