Unix - статьи



         

Неименованные каналы - часть 4


Для передачи данных по каналу используются специальные объекты ядра системы, называемые буферами каналов (pipe buffers). Даже если предыдущая запись заполнила буфер не полностью, повторная запись данных в буфер становится возможной только после того, как прежде записанные данные будут прочитаны. Это означает, что если разные процессы, пишущие данные в один и тот же канал, передают данные блоками, размеры которых не превышают объем буферов, данные из блоков разных процессов не будут перемешиваться между собой. Использование этой особенности каналов существенно упрощает синхронизацию передачи данных. Узнать размер буфера можно с помощью вызова функции

fpathconf(pipedes, _PC_PIPE_BUF)

где pipedes - дескриптор канала. На архитектуре IA32 размер буфера составляет 4 килобайта. Начиная с ядра 2.6.11, каждый канал может использовать до 16 буферов, что существенно повышает производительность каналов.

Познакомившись с неименованными каналами, мы можем самостоятельно реализовать аналог функции popen() без «дополнительных расходов» (то есть, без запуска процесса оболочки). Напишем небольшую программу, которая запускает утилиту netstat, читает данные, выводимые этой утилитой, и выводит их на экран. Если бы мы использовали для этой цели функцию popen(), то получили бы доступ к потоку вывода netstat с помощью popen("netstat", "r");

и скопировали данные на экран. Этот способ прост, но не эффективен. Мы напишем другую программу (файл printns.c). Структура этой программы та же, что и в предыдущем примере, только теперь родительский процесс читает данные с помощью канала. Самое интересное происходит в дочернем процессе, где выполняется последовательность функций:

close(pipedes[0]); dup2(pipedes[1], 1); execve("/bin/netstat", NULL, NULL);

С помощью функции dup2(2) мы перенаправляем стандартный поток вывода дочернего процесса (дескриптор стандартного потока вывода равен 1) в канал, используя дескриптор pipdes[1], открытый для записи. Далее с помощью функции execve(2) мы заменяем образ дочернего процесса процессом netstat (обратите внимание, что поскольку в нашем распоряжении нет оболочки с ее переменной окружения PATH, путь к исполнимому файлу netstat нужно указывать полностью). В результате родительский процесс может читать стандартный вывод netstat через поток, связанный с дескриптором pipdes[0] (и никакой оболочки!). Именованные каналы

Хотя в приведенном выше примере неименованные каналы используются только для передачи данных между процессами, связанными «родственными узами», существует возможность использовать их и для передачи данных между совершенно разными процессами. Для этого нужно организовать передачу дескрипторов канала между неродственными процессами, как это описано, например, в []. Однако, передача дескрипторов стороннему процессу носит скорее характер трюка (или «хака»), и мы на ней останавливаться не будем. Для передачи данных между неродственными процессами мы воспользуемся механизмом именованных каналов (named pipes), который позволяет каждому процессу получить свой, «законный» дескриптор канала. Передача данных в этих каналах (как, впрочем, и в однонаправленных неименованных каналах) подчиняется принципу FIFO (первым записан - первым прочитан), поэтому в англоязычной литературе иногда можно встретить названия FIFO pipes или просто FIFOs. Именованные каналы отличаются от неименованных наличием имени (странно, не правда ли?), то есть идентификатора канала, потенциально видимого всем процессам системы. Для идентификации именованного канала создается файл специального типа pipe. Это еще один представитель семейства виртуальных файлов Unix, не предназначенных для хранения данных (размер файла канала всегда равен нулю). Файлы именованных каналов являются элементами VFS, как и обычные файлы Linux, и для них действуют те же правила контроля доступа. Файлы именованных каналов создаются функцией mkfifo(3). Первый параметр этой функции - строка, в которой передается имя файла, идентифицирующего канал, второй параметр - маска прав доступа к файлу. Функции mkfifo() создает канал и файл соответствующего типа. Если указанный файл канала уже существует, mkfifo() возвращает -1, (переменная errno принимает значение EEXIST). После создания файла канала процессы, участвующие в обмене данными, должны открыть этот файл либо для записи, любо для чтения. После закрытия файла канала, файл (и канал) продолжают существовать. Для того, чтобы закрыть сам канал, нужно удалить его файл, например с помощью последовательных вызовов unlink(2).

Рассмотрим работу именованного канала на примере простой системы клиент- сервер. Программа-сервер создает канал и передает в него текст, вводимый пользователем с клавиатуры. Программа-клиент читает текст и выводит его на терминал. Программы из этого примера можно рассматривать как упрощенный вариант системы мгновенного обмена сообщениями между пользователями многопользовательской ОС. Исходный текст программы-сервера хранится в файле typeserver.c. Вызов функции mkfifo() создает файл-идентификатор канала в рабочей директории программы:




Содержание  Назад  Вперед