Чтение онлайн

2. Переносимость (вспомните табл. 1.3). Практически все системы под управлением Unix поддерживают именованные и неименованные каналы и блокировку записей стандарта Posix. К 1998 году большинство систем поддерживало средства IPC System V (очереди сообщений, семафоры и разделяемую память), тогда как лишь немногие поддерживали те же средства стандарта Posix. Должны появиться новые реализации Posix IPC, но, к сожалению, эти средства не являются обязательными в стандарте Unix 98. Многие системы поддерживают потоки Posix (включая взаимные исключения и условные переменные) или станут поддерживать их в ближайшем будущем. Некоторые системы, поддерживающие потоки Posix, не воспринимают атрибут использования между процессами для взаимных исключений и условных переменных. Блокировки чтения-записи, требуемые стандартом Unix 98, должны вскоре войти в стандарт Posix, и множество систем уже поддерживают какой-либо из видов таких блокировок. Отображение в память распространено достаточно широко, и большинство Unix-систем поддерживают неименованное отображение (с использованием либо /dev/zero, либо MAP_ANON). Средства Sun RPC должны быть доступны практически на всех системах Unix, тогда как двери пока реализованы только в Solaris.

3. Производительность. Если для вашего приложения критична скорость работы средств IPC, воспользуйтесь программами из приложения А. Лучше всего изменить эти программы для имитации среды, в которой будет работать ваше приложение, и таким образом измерить скорость работы средств IPC в этой среде.

4. Планирование в реальном времени. Если вам нужно воспользоваться этой функцией и система ее поддерживает, рассмотрите возможность использования функций Posix для передачи сообщений и синхронизации (очереди сообщений, семафоры, взаимные исключения и условные переменные). Например, когда увеличиваются значения семафора, в вызове к которому заблокировано несколько потоков, разблокируемый поток выбирается в соответствии с политиками планирования и параметрами заблокированных потоков. Для семафоров System V это не гарантируется.

Чтобы помочь вам понять некоторые особенности и ограничения средств IPC, мы вкратце перечислим основные различия между ними:

■ Именованные и неименованные каналы представляют собой потоки байтов без грaниц между сообщениями. Очереди сообщений Posix и System V предусматривают наличие границ сообщений. Сравните это с протоколами Интернета: TCP — это поток байтов, a UDP — последовательность сообщений с явно определенными границами.

■ Очереди сообщений Posix могут отправлять процессу сигнал или запускать новый поток в случае, если в пустую очередь помещается сообщение. Для очередей System V такая возможность не предусматривается. Ни один из типов очередей сообщений не может быть использован непосредственно с вызовами select и poll (глава 6 [24]), хотя некие решения этой проблемы были приведены при обсуждении листинга 5.12 и в разделе 6.9.

■ Данные в именованных и неименованных каналах передаются в порядке очереди (FIFO). Очереди сообщений Posix и System V предусматривают возможность присваивания сообщениям различного приоритета. При чтении из очереди Posix всегда возвращается сообщение с наивысшим приоритетом. Для очередей System V можно указать любой конкретный тип сообщения.

■ При помещении сообщения в очередь Posix или System V или в именованный или неименованный канал ровно один экземпляр доставляется ровно одному считывающему потоку. Возможность передачи нескольким адресатам отсутствует (в отличие от сокетов и XTI при использовании протокола UDP — главы 18 и 19 [24]).

■ Взаимные исключения, условные переменные и блокировки чтения-записи имен не имеют. Они могут легко использоваться потоками одного процесса. Совместное использование их различными процессами возможно только в случае, если эти объекты располагаются в общей для этих процессов области памяти. Семафоры Posix бывают двух типов: именованные и размещаемые в памяти. Именованные семафоры могут использоваться только различными процессами (они идентифицируются именами Posix IPC), а размещаемые в памяти должны для этого находиться в разделяемой памяти. Семафоры System V также являются именованными (с помощью типа key_t), они также могут без проблем использоваться несколькими процессами совместно.

■ Блокировки записей fcntl автоматически снимаются ядром при завершении процесса, если он сам об этом не позаботится. Для семафоров System V эта возможность является дополнительной. Для взаимных исключений, условных переменных, блокировок чтения-записи и семафоров Posix эта возможность не предусматривается.

■ Каждая блокировка fcntl действует на некоторый диапазон байтов (называемый записью) в файле, указываемом с помощью дескриптора. Блокировки чтения-записи не связываются ни с какими записями.

■ Разделяемая память Posix и System V обладает живучестью ядра. Она существует до тех пор, пока не будет удалена явно, даже если в какой-то момент не используется ни одним процессом.

■ Размер объекта разделяемой памяти Posix может быть увеличен в процессе работы. Размер сегмента разделяемой памяти System V фиксируется при его создании.

■ Oгрaничeния ядра на три типа System V IPC часто требуют настройки вручную, поскольку устанавливаемые для них по умолчанию значения часто не соответствуют требованиям реальных приложений (раздел 3.8). Oгрaничeния на средства Posix IPC обычно не требуют настройки.

■ Информация об объектах System V IPC (текущий размер, идентификатор владельца, время последнего изменения и т. п.) возвращается вызовом одной из функций XXXctl с командой IPC_STAT и пpoгрaммoй ipcs. Для получения информации об объектах Posix стандартных способов не предусматривается. Если реализация использует файлы в качестве основы для этих объектов, можно получить эту информацию с помощью функции stat или программы ls, если нам известен способ преобразования имени Posix IPC в полное имя файла. Если же в данной реализации файлы не используются, способа получить такую информацию может и не существовать.

■ Из всех средств синхронизации — взаимных исключений, условных переменных, блокировок чтения-записи, блокировок записи, семафоров — только две функции можно вызывать из обработчика сигналов (табл. 5.1): sem_post и fcntl.

■ Из всех средств передачи сообщений — каналов, очередей сообщений Posix и System V — только две функции могут быть вызваны из обработчика сигналов: read и write (используются с именованными и неименованными каналами).

■ Из всех средств передачи сообщений только двери предоставляют серверу точную информацию о клиенте (раздел 15.5). В разделе 5.4 мы упомянули два других способа передачи сообщений, которые также предоставляют информацию о клиенте: доменные сокеты в BSD/OS (раздел 14.8 [24]) и каналы в SVR4, если по ним передается дескриптор файла (раздел 15.3.1 [21]).

В основной части книги мы перечислили шесть средств передачи сообщений:

■ неименованные каналы (pipes);

■ именованные каналы (FIFO);

■ очереди сообщений Posix;

■ очереди сообщений System V;

■ двери;

■ SunRPC.

Кроме того, мы указали пять типов средств синхронизации: