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

Текст из файла (страница 17)

shmid=shmget(key, 100,0666|IPC_CREAT);

shmaddr=shmat(shmid,NULL,0); /*подключение к памяти*/

putm(shmaddr); /*работа с ресурсом*/

waitprocess();

shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL); /*уничтожение ресурса*/

exit();

}

6.3.4IPC: массив семафоров.

Семафоры представляют собой одну из форм IPC и используются для синхронизации доступа нескольких процессов к разделяемым ресурсам, т.е. фактически они разрешают или запрещают процессу использование разделяемого ресурса. В начале излагалась идея использования такого механизма. Речь шла о том, что при наличии некоторого разделяемого ресурса , с которым один из процессов работает, необходимо блокировать доступ к нему других процессов. Для этого с ресурсом связывается некоторая переменная-счетчик, доступная для всех процессов. При этом считаем, что значение счетчика, равное 1 будет означать доступность ресурса, а значение, равное 0 — его занятость. Далее работа организуется следующим образом: процесс, которому необходим доступ к файлу, проверяет значение счетчика, если оно равно 0, то он в цикле ожидает освобождения ресурса, если же оно равно 1, процесс устанавливает значение счетчика равным 0 и работает с ресурсом. После завершения работы необходимо открыть доступ к ресурсу другим процессам, поэтому снова сбрасывается значение счетчика на 1. В данном примере счетчик и есть семафор.

Семафор находится адресном пространстве ядра и все операции выполняются также в режиме ядра.

В System V IPC семафор представляет собой группу (вектор) счетчиков, значения которых могут быть произвольными в пределах, определенных системой (не только 0 и 1).

Доступ к семафору

Для получения доступа (или его создания) к семафору используется системный вызов:

#include <sys/types.h>

#include<sys/ipc.h>

#include<sys/sem.h>

int semget (key_t key, int nsems, int semflag).

Первый параметр функции semget() - ключ, второй - количество семафоров (длина массива семафоров) и третий параметр - флаги. Через флаги можно определить права доступа и те операции, которые должны выполняться (открытие семафора, проверка, и т.д.). Функция semget() возвращает целочисленный идентификатор созданного разделяемого ресурса, либо -1, если ресурс не удалось создать.

Операции над семафором

C полученным идентификатором созданного объекта можно производить операции с семафором, для чего используется системный вызов semop():

int semop (int semid, struct sembuf *semop, size_t nops)

Первый аргумент – идентификатор ресурса, второй аргумент является указателем на структуру, определяющую операции, которые необходимо произвести над семафором. Третий параметр - количество указателей на эту структуру, которые передаются функцией semop(). То есть операций может быть несколько и операционная система гарантирует их атомарное выполнение.

Структура имеет sembuf вид:

struct sembuf { short sem_num; /*номер семафора в векторе*/

short sem_op; /*производимая операция*/

short sem_flg; /*флаги операции*/

}

Поле операции интерпретируется следующим образом. Пусть значение семафора с номером sem_num равно sem_val. В этом случае, если значение операции не равно нулю, то оценивается значение суммы sem_val + sem_op. Если эта сумма больше либо равна нулю, то значение данного семафора устанавливается равным сумме предыдущего значения и кода операции, т.е. sem_val:= sem_val+sem_op. Если эта сумма меньше нуля, то действие процесса будет приостановлено до наступления одного из следующих событий:

1. Значение суммы sem_val + sem_op станет больше либо равно нулю.

2. Пришел какой-то сигнал. Значение semop в этом случае будет равно -1.

Если код операции semop равен нулю, то процесс будет ожидать обнуления семафора. Если мы обратились к функции semop с нулевым кодом операции, а к этому моменту значение семафора стало равным нулю, то никакого ожидания не происходит.

Рассмотрим третий параметр - флаги. Если третий параметр равен нулю, то это означает, что флаги не используются. Флагов имеется большое количество в т.ч. IPC_NOWAIT (при этом флаге во всех тех случаях, когда мы говорили, что процесс будет ожидать, он не будет ожидать).

6.3.5IPC: Пример. Использование разделяемой памяти и семафоров.

Рассмотрим двухпроцессную программу:

1 процесс - создает ресурсы “разделяемая память” и “семафоры”, далее он начинает принимать строки со стандартного ввода и записывает их в разделяемую память.

2 процесс - читает строки из разделяемой памяти.

1й процесс:

#include <stdio.h>

#include <sys/types.h>

#include <sys/ipc.h>

#include <sys/sem.h>

#include <string.h>

#define NMAX 256

int main(int argc, char **argv)

{

key_t key;

int semid, shmid;

struct sembuf sops;

char *shmaddr;

char str[NMAX];

key = ftok(“/usr/ter/exmpl”,’S’);

/* создаем уникальный ключ */

semid = semget(key, 1, 0666 | IPC_CREAT);

/* создаем один семафор с определенными правами доступа */

shmid = shmget(key, NMAX, 0666 | IPC_CREAT);

/*создаем разделяемую память на 256 элементов */

shmaddr = shmat(shmid, NULL, 0);

/* подключаемся к разделу памяти, в shaddr – указатель на буфер с разделяемой памятью*/

semctl(semid,0,SETVAL, (int) 0);

/*инициализируем семафор значением 0 */

sops.sem_num = 0;

sops.sem_flg = 0;

do { /* запуск цикла */

printf(“Введите строку:”);

if (fgets(str, NMAX, stdin) == NULL) /* окончание ввода */

/* пишем признак завершения – строку “Q” */

strcpy(str, “Q”);

/* в текущий момент семафор открыт для этого процесса*/

strcpy(shmaddr, str); /* копируем строку в разд. память */

/* предоставляем второму процессу возможность войти */

sops.sem_op=3; /* увеличение семафора на 3 */

semop(semid, &sops, 1);

/* ждем, пока семафор будет открыт для 1го процесса - для следующей итерации цикла*/

sops.sem_op=0; /* ожидание обнуления семафора */

semop(semid, &sops, 1);

} while (str[0] != ‘Q’);

/* в данный момент второй процесс уже дочитал из разделяемой памяти и отключился от нее – можно ее удалять*/

shmdt(shmaddr) ; /* отключаемся от разделяемой памяти */

shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);

/* уничтожаем разделяемую память */

semctl(semid, 0, IPC_RMID, (int) 0);

/* уничтожаем семафор */

return 0;

}

2й процесс:

/* необходимо корректно определить существование ресурса, если он есть - подключиться */

#include <stdio.h>

#include <sys/types.h>

#include <sys/ipc.h>

#include <sys/sem.h>

#include <string.h>

#define NMAX 256

int main(int argc, char **argv)

{

key_t key;

int semid, shmid;

struct sembuf sops;

char *shmaddr;

char str[NMAX];

key = ftok(“/usr/ter/exmpl”,’S’);

/* создаем тот же самый ключ */

semid = semget(key, 1, 0666 | IPC_CREAT);

shmid = shmget(key, NMAX, 0666 | IPC_CREAT);

/* аналогично предыдущему процессу - инициализации ресурсов */

shmaddr = shmat(shmid, NULL, 0);

sops.sem_num = 0;

sops.sem_flg = 0;

/* запускаем цикл */

do {

printf(“Waiting… \n”); /* ожидание на семафоре */

sops.sem_op=-2;

/* будем ожидать, пока “значение семафора” + ”значение sem_op” не станет положительным, т.е. пока значение семафора не станет как минимум 3 (3-2=1 > 0) */

semop(semid, &sops, 1);

/* теперь значение семафора равно 1 */

strcpy(str, shmaddr); /* копируем строку из разд.памяти */

/*критическая секция - работа с разделяемой памятью - в этот момент первый процесс к разделяемой памяти доступа не имеет*/

if (str[0] == ‘Q’)

/*завершение работы - освобождаем разделяемую память */

shmdt(shmaddr);

/*после работы – обнулим семафор*/

sops.sem_op=-1;

semop(semid, &sops, 1);

printf(“Read from shared memory: %s\n”, str);

} while (str[0] != ‘Q’);

return 0;

}

Отметим, что данный пример демонстрирует два разных приема использования семафоров для синхронизации: первый процесс блокируется в ожидании обнуления семафора, т.е. для того, чтобы он мог войти в критическую секцию, значение семафора должно стать нулевым; второй процесс блокируется при попытке уменьшить значение семафора до отрицательной величины, для того, чтобы этот процесс мог войти в критическую секцию, значение семафора должно быть не менее 3. Обратите внимание, что в данном примере, помимо взаимного исключения процессов, достигается строгая последовательность действий двух процессов: они получают доступ к критической секции строго по очереди.

7ОС Unix: Работа с внешними устройствами

Организацию работы системы с внешними устройствами можно рассматривать с различных точек зрения.

Одна – точка зрения пользователя. В этом случае организация работы с внешними устройствами представляется набором интерфейсов и характеристик использования системных вызовов, предоставляемых системой при создании программ. Следует отметить, что в ОС Unix интерфейсы системных вызовов, обеспечивающих работу с внешними устройствами стандартизированы и представляют собой стандартные средства работы с содержимым файлов.

Другая – точка зрения системного администратора перед которым время от времени, возможно, возникают проблемы консультирования пользователей, анализ и локализация нештатных ситуаций, возникающих в процессе работы с внешними устройствами, подключение новых устройств.

Третья – точка зрения системного программиста, для которого интересным является внутренняя организация процессов, связанных с работой внешних устройств.

7.1Файлы устройств, драйверы

С точки зрения внутренней организации системы, как и в подавляющем большинстве других операционных систем, работа с внешними устройствами осуществляется посредством использования иерархии драйверов, которые позволяют организовывать взаимодействие ядра ОС с конкретными устройствами. В системе Unix существует единый интерфейс организации взаимодействия с внешними устройствами, для этих целей используются специальные файлы устройств, размещенные в каталоге /dev. Файл устройства позволяет ассоциировать некоторое имя (имя файла устройства) с драйвером того или иного устройства. Следует отметить, что здесь мы несколько замещаем понятие устройства понятием драйвер устройства, так как несмотря на то, что мы используем термин специальные файлы устройств, на практике, мы используем ассоциированный с данным специальным файлом драйвер устройства, и таких драйверов у одного устройства может быть произвольное число. Возможно, более удачным было бы использовать специальный файл-драйвер устройства.

В системе существуют два типа специальных файлов устройств:

• файлы байториентированных устройств (драйверы обеспечивают возможность побайтного обмена данными и, обычно, не используют централизованной внутрисистемной кэш-буферизации );

• файлы блокориентированных устройств (обмен с данными устройствами осуществляется фиксированными блоками данных, обмен осуществляется с использованием специального внутрисистемного буферного кэша).

Следует отметить, файловая система может быть создана только на блокориентированных устройствах.

В общем случае тип файла определяется свойствами конкретного устройства и организацией драйвера. Конкретное физическое устройство может иметь, как байториентированные драйверы драйверы, так и блокориентированные. Например, если рассмотреть физическое устройство Оперативная память , для него можно реализовать, как байториентированный интерфейс обмена (и соответствующий байториентированный драйвер), так и блокориентированный.

Содержимое файлов устройств размещается исключительно в соответствующем индексном дескрипторе, структура которого для фалов данного типа, отличается от структуры индексных дескрипторов других типов файлов. Итак индексный дескриптор файла устройства содержит:

• тип файла устройства – байториентированный или блокориентированный;

• «старший номер» (major number) устройства - номер драйвера в соответствующей таблице драйверов устройств;

• «младший номер» (minor number) устройства – служебная информация, передающаяся драйверу устройства.

Система поддерживает две таблицы драйверов устройств.

Характеристики

Список файлов лекций