Уильям Стивенс - UNIX: взаимодействие процессов Страница 30

struct sigaction {

 void (*sa_handler)(); /* SIG_DFL, SIG_IGN или адрес обработчика сигнала */

 sigset_t sa_mask; /* дополнительные блокируемые сигналы */

 int sa_flags; /* параметры сигналов: SA_XXX */

 void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t, void *);

};

Правила действуют следующие:

■ Если в поле sa_flags установлен флаг SA_SIGINFO, поле sa_sigaction указывает адрес функции-обработчика сигнала.

■ Если флаг SA_SIGINFO не установлен, поле sa_handler указывает адрес функции-обработчика сигнала.

■ Чтобы сопоставить сигналу действие по умолчанию или игнорировать его, следует установить sa_handler равным либо SIG_DFL, либо SIG_IGN и не устанавливать флаг SA_SIGINFO.

8-17 Мы всегда устанавливаем флаг SA_SIGINFO и указываем флаг SA_RESTART, если перехвачен какой-либо другой сигнал, кроме SIGALRM.

5.8. Реализация с использованием отображения в память

Теперь рассмотрим реализацию очередей сообщений Posix с использованием отображения в память, взаимных исключений и условных переменных Posix. 

ПРИМЕЧАНИЕ

Взаимные исключения и условные переменные описаны в главе 7, а ввод-вывод с отображением в память — в главах 12 и 13. Вы можете отложить данный раздел до ознакомления с этими главами.

На рис. 5.2 приведена схема структур данных, которыми мы пользуемся для реализации очереди сообщений Posix. Изображенная очередь может содержать до четырех сообщений по 7 байт каждое.

В листинге 5.16 приведен заголовочный файл mqueue.h, определяющий основные структуры, используемые в этой реализации.

Дескриптор нашей очереди сообщений является просто указателем на структуру mq_infо. Каждый вызов mq_open выделяет память под одну такую структуру, а вызвавшему возвращается указатель на нее. Повторим, что дескриптор очереди сообщений не обязательно является небольшим целым числом, как дескриптор файла — единственное ограничение, накладываемое Posix, заключается в том, что этот тип данных не может быть массивом.

//my_pxmsg_mmap/mqueue.h

1  typedef struct mymq_info *mymqd_t;

2  struct mymq_attr {

3   long mq_flags; /* флаг очереди : O_NONBLOCK */

4   long mq_maxmsg; /* максимальное количество сообщений в очереди */

5   long mq_msgsize; /* максимальный размер сообщения в байтах */

6   long mq_curmsgs; /* количество сообщений в очереди */

7  };

8  /* одна структура mymq_hdr{} на очередь, в начале отображаемого файла */

9  struct mymq_hdr {

10  struct mymq_attr mqh_attr; /* атрибуты очереди */

11  long mqh_head; /* индекс первого сообщения*/

12  long mqh_free; /* индекс первого пустого сообщения */

13  long mqh_nwait; /* количество заблокированных mq_receive() потоков */

14  pid_t mqh_pid; /* ненулевой PID. если включено уведомление */

15  struct sigevent mqh_event; /* для mq_notify() */

16  pthread_mutex_t mqh_lock; /* блокировка: mutex*/

17  pthread_cond_t mqh_wait; /* и условная переменная */

18 };

19 /* один mymsg_hdr{} в начале каждого сообщения */

20 struct mymsg_hdr {

21  long msg_next; /* индекс следующего сообщения в списке */

22                 /* msg_next должно быть первым полем в структуре */

23  ssize_t msg_len; /* реальная длина */

24  unsigned int msg_prio; /* приоритет */

25 };

26 /* одна mymq_info{} выделяется при каждом mq_open() */

27 struct mymq_info {

28  struct mymq_hdr *mqi_hdr; /* начало отображаемого файла */

29  long mqi_magic; /* магическое значение после инициализации */

30  int mqi_flags; /* флаги для данного процесса */

31 };

32 #define MQI_MAGIC 0x98765432

33 /* размер сообщения округляется для подгонки */

34 #define MSGSIZE(i) ((((i) + sizeof(long)-1) / sizeof(long)) * sizeof(long)) 

Рис. 5.2. Схема структур данных, используемых при реализации очередей сообщений posix через отображаемый в память файл 

8-18 Эта структура хранится в самом начале отображаемого файла и содержит всю информацию об очереди. Поле mq_flags структуры mqh_attr не используется, поскольку флаги (единственный определенный флаг используется для отключения блокировки) должны обрабатываться для каждого открывающего очередь процесса в отдельности, а не для очереди в целом. Поэтому флаги хранятся в структуре mq_info. О прочих полях этой структуры мы будем говорить в связи с их использованием различными функциями.

Обратите внимание, что все переменные, называемые нами индексными (поля этой структуры mqh_head и mqh_free, а также поле msg_next следующей структуры), содержат индексы байтов относительно начала отображаемого в память файла. Например, размер структуры mq_hdr в системе Solaris 2.6 — 96 байт, поэтому индекс первого сообщения, располагающегося сразу за заголовком, имеет значение 96. Каждое сообщение на рис. 5.2 занимает 20 байт (12 байт на структуру msg_hdr и 8 байт на данные), поэтому индексы следующих трех сообщений имеют значения 116, 136 и 156, а размер отображаемого в память файла — 176 байт. Индексы используются для обработки двух связных списков, хранящихся в этом файле: в одном из списков (mqh_head) хранятся все сообщения, имеющиеся в данный момент в очереди, а в другом (mqh_free) — все незаполненные сообщения. Мы не можем использовать настоящие указатели на области памяти (адреса) при работе со списком, поскольку отображаемый файл может находиться в произвольной области памяти для каждого из процессов, работающих с ним (как показано в листинге 13.5).

19-25 Эта структура располагается в начале каждого сообщения в отображаемом файле. Любое сообщение может принадлежать либо к списку заполненных, либо к списку свободных сообщений, и поле msg_next содержит индекс следующего сообщения в этом списке (или 0, если сообщение является в этом списке последним). Переменная msg_len хранит реальную длину данных в сообщении, которая в нашем примере с рис. 5.2 может иметь значение от 0 до 7 байт включительно. В переменную msg_prio отправителем помещается значение приоритета сообщения.

26-32 Экземпляр такой структуры динамически создается функцией mq_open при открытии очереди и удаляется mq_close. Поле mqi_hdr указывает на отображаемый файл (адрес начала файла возвращается mmap). Указатель на эту структуру имеет основной в нашей реализации тип mqd_t, он принимает значение, возвращаемое mq_open.

Поле mqi_magiс принимает значение MQI_MAGIC в момент инициализации структуры. Это значение проверяется всеми функциями, которым передается указатель типа mqd_t, что дает им возможность удостовериться, что указатель действительно указывает на структуру типа mq_infо. mqi_flags содержит флаг отключения блокировки для открывшего очередь процесса.

33-34 В целях выравнивания содержимого файла (alignment) мы располагаем начало каждого сообщения так, чтобы его индекс был кратен размеру длинного целого. Следовательно, если максимальный размер сообщения не допускает такого выравнивания, мы добавляем к нему от 1 до 3 байт, как показано на рис. 5.2. При этом предполагается, что размер длинного целого — 4 байт (что верно для Solaris 2.6). Если размер длинного целого 8 байт (в Digital Unix 4.0B), нам придется добавлять к каждому сообщению от 1 до 7 байт.

Функция mq_open

В листинге 5.17 приведен текст первой части функции mq_open, создающей новую очередь сообщений или открывающей существующую.

//my_pxmsg._mmap/mq_open. с

1  #include "unpipc.h"

2  #include "mqueue.h"

3  #include <stdarg.h>

4  #define MAX_TRIES 10

5  struct mymq_attr defattr =

6   { 0, 128, 1024, 0 };

7  mymqd_t

8  mymq_open(const char *pathname, int oflag, …)

9  {

10  int i, fd, nonblock, created, save_errno;

11  long msgsize, filesize, index;

12  va_list ap;

13  mode_t mode;

14  int8_t *mptr;

15  struct stat statbuff;

16  struct mymq_hdr *mqhdr;

17  struct mymsg_hdr *msghdr;

18  struct mymq_attr *attr;

19  struct mymq_info *mqinfo;

20  pthread_mutexattr_t mattr;

21  pthread_condattr_t cattr;

22  created = 0;

23  nonblock = oflag & O_NONBLOCK;

24  oflag &= ~O_NONBLOCK;

25  mptr = (int8_t *) MAP_FAILED;

26  mqinfo = NULL;

27 again:

28  if (oflag & O_CREAT) {

29   va_start(ap, oflag); /* ар инициализируется последним аргументом */

30   mode = va_arg(ap, va_mode_t) & ~S_IXUSR;

31   attr = va_arg(ap, struct mymq_attr *);

32   va_end(ap);

33   /* открытие с установкой бита user-execute */

34   fd = open (pathname, oflag | O_EXCL | O_RDWR, mode | S_IXUSR);