Лекции по операционным системам (1114738), страница 26

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 26)

Во избежание коллизий система предлагает некоторую унификацию именования IPC-ресурсов. Для генерации уникальных ключей в системе имеется библиотечная функция ftok().

#include <sys/types.h>

#include <sys/ipc.h>

key_t ftok(char *filename, char proj);

Первый параметр данной функции — полное имя существующего файла. Второй параметр — это уточняющая информация (в частности, он может использоваться для поддержания разных версий программы).

Итак, функция ftok() обращается к указанному файлу, считывает его атрибуты и, используя значение второго аргумента, генерирует уникальный ключ (уникальное целое число). Стоит особо обратить внимание, что первый параметр должен указывать на существующий файл, и, что не менее важно, при генерации ключа используются его атрибуты. Это означает, что если один процесс для генерации ключа ссылается на некоторый файл, создает ресурс, потом этот файл уничтожается, создается другой файл с тем же именем (но, скорее всего, с другими атрибутами), то другой процесс, желающий получить ключ к созданному ресурсу, не сможет этого сделать, т.к. функция ftok() будет генерировать иное значение.

Каждый ресурс IPC имеет атрибут владельца. Владельцем считается тот процесс (его идентификация), который создал данный ресурс, и, соответственно, удалить данный ресурс может только владелец. Но стоит отметить, что существует механизм передачи прав владения от процесса процессу.

С каждым ресурсом, так же как и с файлами, связаны три категории прав (права владельца, группы и остальных пользователей). Но в каждой категории имеются лишь права на чтение и запись: право на выполнение нет.

Ресурсы IPC могут существовать без процессов, их создавших. Это означает, что созданный разделяемый ресурс будет существовать до тех пор, пока его явно не удалят либо до перезапуска системы.

Итак, имеется три группы IPC-ресурсов, с каждой из которой связан свой набор функций по работе с конкретным типом ресурса. Но функциональная структура идентична. В частности, среди этих наборов можно выделить функции, имеющие суффикс get (а префиксная часть представляет собою аббревиатуру имени ресурса). Среди параметров данных функций присутствует ключ, о котором шла речь в начале выше, а также некоторые флаги. Соответственно, эти функции в зависимости от флагов позволяют создавать или подключаться к существующему ресурсу IPC, ассоциированному с указываемым ключом.

<ResourceName>get(key, ..., flags);

Параметр флаги (flags) является один из важных параметров. Он может быть комбинацией различных флагов. Основные из них приведены ниже.

• IPC_PRIVATE — данный флаг определяет создание IPC-ресурса, не доступного остальным процессам. Т.е. функция get при наличии данного флага всегда открывает новый ресурс, к которому никто другой не может подключиться. Данный флаг позволяет использовать разделяемый ресурс между родственными процессами (поскольку дескриптор созданного ресурса передается при наследовании дочерним процессам).

• IPC_CREAT — если данного флага нет среди параметров функции get, то это означает, что процесс хочет подключиться к существующему ресурсу. В этом случае, если такой ресурс существует, и права доступа к нему позволяют к нему обратиться, то процесс получит дескриптор ресурса и продолжит работу. Иначе функция get вернет -1, а переменная errno будет содержать код ошибки. Если же при вызове функции get данный флаг установлен, то функция работает на создание или подключение к существующему ресурсу. В данном случае возможно возникновение ошибки из-за нехватки прав доступа в случае существования ресурса. Но при установленном флаге встает вопрос, кто является владельцем ресурса, и, соответственно, кто его должен удалять (поскольку каждый процесс либо подключается к существующему ресурсу, либо создает новый). Для разрешения данной проблемы используется следующий флаг.

• IPC_EXCL — используя данный флаг в паре с флагом IPC_CREAT, функция get будет работать только на создание нового ресурса. Если же ресурс будет уже существовать, то функция get вернет -1, а переменная errno будет содержать код соответствующей ошибки.

Ниже приводится список некоторых ошибок, возможных при вызове функции get, возвращаемых в переменной errno:

• ENOENT — ресурс не существует, и не указан флаг IPC_CREAT;

• EEXIST — ресурс существует, и установлены флаги IPC_CREAT | IPC_EXCL;

• EACCESS — не хватает прав доступа на подключение.

3.2.1Очередь сообщений IPC

Система предоставляет возможность создания некоторого функционально расширенного аналога канала, но главное отличие заключается в том, что сообщения в очереди сообщений IPC типизированы. Каждое сообщение помимо содержательной своей части имеет атрибут тип сообщения. Тогда очередь сообщений можно рассматривать с двух позиций: во-первых, как сквозную очередь (когда тип сообщения не важен, они все находятся в единой очереди), а, во-вторых, как суперпозицию очередей однотипных сообщений (Рис. 90.). При этом способ интерпретации допускает одновременно различные типы интерпретации. Непосредственный выбор интерпретации определяется в момент считывания сообщения из очереди.

1. Очередь сообщений IPC.

Для организации работы с очередью предусмотрен набор функций. Во-первых, это уже упомянутая функция создания/доступа к очереди сообщений.

#include <sys/types.h>

#include <sys/ipc.h>

#include <sys/message.h>

int msgget(key_t key, int msgflag);

У данной функции два параметра: ключ и флаги. В случае успешного выполнения функция возвращает положительный дескриптор очереди, иначе возвращается -1.

Существует блок функций использования очереди: в частности, функции отправки и приема сообщения. Сначала рассмотрим функцию отправки сообщений.

#include <sys/types.h>

#include <sys/ipc.h>

#include <sys/msg.h>

int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz,

int msgflg);

Первый аргумент данной функции — идентификатор очереди, полученный в результате вызова msgget(). Второй аргумент — указатель на буфер, содержащий реальные данные и тип сообщения, подлежащего посылке в очередь, в третьем аргументе указывается размер буфера. В качестве буфера необходимо указывать структуру, содержащую следующие поля:

• long msgtype — тип сообщения (только положительное длинное целое);

• char msgtext[] — данные (тело сообщения).

Последний аргумент функции — это флаги. Среди разнообразных флагов можно выделить те, которые определяют режим блокировки при отправке сообщения. Если флаг равен 0, то вызов будет блокироваться, если для отправки недостаточно системных ресурсов. Можно установить флаг IPC_NOWAIT, который позволяет работать без блокировки: тогда в случае возникновения ошибки при отправке сообщения, вызов вернет -1, а переменная errno будет содержать соответствующий код ошибки.

Для получения сообщений используется функция msgrcv().

#include <sys/types.h>

#include <sys/ipc.h>

#include <sys/msg.h>

int msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz,

long msgtyp, int msgflg);

Первые три аргумента аналогичны аргументам предыдущего вызова: дескриптор очереди, указатель на буфер, куда следует поместить данные, и максимальный размер (в байтах) тела сообщения, которое можно туда поместить. Буфер, используемый для приема сообщения, должен иметь структуру, описанную выше.

Четвертый аргумент указывает тип сообщения, которое процесс желает получить. Если значение этого аргумента есть 0, то будет получено сообщение любого типа (т.е. идет работа со сквозной очередью). Если значение аргумента msgtyp больше 0, из очереди будет извлечено сообщение указанного типа. Если же значение аргумента msgtyp отрицательно, то тип принимаемого сообщения определяется как наименьшее значение среди типов, которые меньше модуля msgtyp. В любом случае, как уже говорилось, из подочереди с заданным типом (или из общей очереди, если тип не задан) будет выбрано самое старое сообщение.

Последним аргументом является комбинация (побитовое сложение) флагов. Если среди флагов не указан IPC_NOWAIT, и в очереди не найдено ни одного сообщения, удовлетворяющего критериям выбора, процесс будет заблокирован до появления такого сообщения. (Однако, если такое сообщение существует, но его длина превышает указанную в аргументе msgsz, то процесс заблокирован не будет, и вызов сразу вернет -1; сообщение при этом останется в очереди). Если же флаг IPC_NOWAIT указан, и в очереди нет ни одного необходимого сообщения, то вызов сразу вернет -1.

Процесс может также указать флаг MSG_NOERROR: в этом случае он может прочитать сообщение, даже если его длина превышает указанную емкость буфера. Тогда в буфер будет записано первые msgsz байт из тела сообщения, а остальные данные отбрасываются.

В случае успешного завершения функция возвращает количество успешно прочитанных байтов в теле сообщения.

Следующая группа функций — это функции управления ресурсом. Эти функции обеспечивают в общем случае изменение режима функционирования ресурса, в т.ч. и удаление ресурса.

#include <sys/types.h>

#include <sys/ipc.h>

#include <sys/msg.h>

int msgctl(int msqid, int cmd, struct msgid_ds *buf);

Данная функция используется для получения или изменения управляющих параметров, связанных с очередью, и уничтожения очереди. Ее аргументы — идентификатор ресурса, команда, которую необходимо выполнить, и структура, описывающая управляющие параметры очереди. Тип msgid_ds представляет собой структуру, в полях которой хранятся права доступа к очереди, статистика обращений к очереди, ее размер и т.п.

Возможные значения аргумента cmd:

• IPC_STAT — скопировать структуру, описывающую управляющие параметры очереди по адресу, указанному в параметре buf;

• IPC_SET — заменить структуру, описывающую управляющие параметры очереди, на структуру, находящуюся по адресу, указанному в параметре buf;

• IPC_RMID — удалить очередь.

Пример. Использование очереди сообщений. В приведенном ниже примере участвуют три процесса: основной процесс и процессы A и B. Основной процесс считывает из стандартного ввода текстовую строку. Если она начинается на букву A, то эта строка посылается процессу A, если на B — то процессу B, если на Q — то обоим процессам (в этом случае основной процесс ждет некоторое время, затем удаляет очередь сообщений и завершается). Процессы A и B считывают из очереди адресуемые им сообщения и распечатывают их на экране. Если пришедшее сообщение начинается с буквы Q, то процесс завершается.

/* ОСНОВНОЙ ПРОЦЕСС */

#include <sys/types.h>

#include <sys/ipc.h>

#include <sys/message.h>

#include <stdio.h>

/* декларация структуры сообщения */

struct

{

long mtype; /* тип сообщения */

char Data[256]; /* сообщение */

} Message;

int main(int argc, char **argv)

{

key_t key;

int msgid;

char str[256];

/*получаем уникальный ключ, однозначно определяющий

доступ к ресурсу данного типа */

key = ftok("/usr/mash",'s');

/* создаем новую очередь сообщений,

0666 определяет права доступа */

msgid = msgget(key, 0666 | IPC_CREAT | IPC_EXCL);

/* запускаем вечный цикл */

for(;;)

{

gets(str); /* читаем из стандартного ввода строку */

/* и копируем ее в буфер сообщения */

strcpy(Message.Data, str);

/* анализируем первый символ прочитанной строки */

switch(str[0])

{

Характеристики

Список файлов лекций