Механизмы межпроцессных взаимодействий в операционной системе Unix (стр. 2 из 2)

выбирается первое сообщение с таким же типом

Значение type есть отрицательное целое число

выбирается первое сообщение, значение типа которого меньше или равно абсолютному значению type

В очереди отсутствуют сообщения, соответствующие спецификации type

процесс откладывается до появления в очереди требуемого сообщения

но есть флаг IPC_NOWAIT

msgctl(id, cmd, mstatbuf);

опрос состояния описателя очереди сообщений

изменение его состояния

уничтожение очереди сообщений

Программные каналы

Создание неименованного программного канала

pipe(fdptr);

fdptr - это указатель массива из двух целых чисел для размещения дескриптора для чтения из программного канала (с помощью read) и записи в программный канал (с помощью write)

обычные дескрипторы файлов

два элемента таблицы открытых файлов процесса

Создание именованных программных каналов (или получение доступа к существующим)

Обычный системный вызов open

если канал открывается на запись, и ни один процесс не открыл его для чтения, то процесс блокируется до тех пор, пока некоторый процесс не откроет этот канал для чтения

аналогично обрабатывается открытие для чтения

имеется флаг NO_DELAY

Запись и чтение: read и write

при записи данные помещаются в начало канала

при чтении выбираются из конца канала

возможны откладывания процессов

Окончание работы процесса: close

при выполнении последнего закрытия канала по записи все процессы, ожидающие чтения из программного канала, активизируются с возвратом кода ошибки из системного вызова

Программные гнезда (sockets)

Поддерживаемый ядром механизм, скрывающий особенности сетевой среды и позволяющий единообразно взаимодействовать процессам

выполняющимся на одном компьютере

в пределах одной локальной сети

разнесенным на разные компьютеры территориально распределенной сети

Первое решение:

UNIX BSD 4.1 в 1982 г.

Три составляющих:

компонент уровня программных гнезд (независящий от сетевого протокола и среды передачи данных)

компонентом протокольного уровня (независящий от среды передачи данных)

компонентом уровня управления сетевым устройством

Одна из возможных конфигураций программных гнезд

Допустимые комбинации протоколов и драйверов задаются при конфигурации системы

во время работы системы менять нельзя

По духу организация программных гнезд близка к идее потоков

Но менее гибкая схема

не допускает изменения конфигурации "на ходу"

Взаимодействие процессов основано на модели "клиент-сервер"

процесс-сервер "слушает (listens)" свое программное гнездо

процесс-клиент пытается общаться с процессом-сервером через другое программное гнездо

ядро поддерживает внутренние соединения и маршрутизацию данных от клиента к серверу

Программные гнезда с общими коммуникационными свойствами, такими как способ именования и протокольный формат адреса, группируются в домены

"домен системы UNIX" для процессов, которые взаимодействуют через программные гнезда в пределах одного компьютера

"домен Internet" для процессов, которые взаимодействуют в сети в соответствии с семейством протоколов TCP/IP

Два типа программных гнезд

с виртуальным соединением (stream sockets)

дейтаграммные гнезда (datagram sockets)

Виртуальные соединения:

передача данных от клиента к серверу в виде непрерывного потока байтов с гарантией доставки

до начала передачи данных должно быть установлено соединение

Дейтаграммные программные гнезда:

не гарантируют абсолютной надежной, последовательной доставки сообщений и отсутствия дубликатов дейтаграмм

не требуется предварительное установление соединений

По умолчанию обеспечивается подходящий протокол для каждой допустимой комбинации "домен-гнездо"

TCP для виртуальных соединений

UDP для дейтаграммного способа коммуникаций

Создание нового программного гнезда:

sd = socket(domain, type, protocol);

domain - домен гнезда

type - тип (с виртуальным соединением или дейтаграммное)

protocol - желаемый сетевой протокол

sd - дескриптор программного гнезда

Закрытие (уничтожение) гнезда

close(sd)

Связывание ранее созданного программного гнезда с именем:

bind(sd, socknm, socknlen);

sd - дескриптор ранее созданного программного гнезда

socknm - адрес структуры, которая содержит имя (идентификатор) гнезда, соответствующее требованиям домена данного гнезда и используемого протокола

для домена системы UNIX имя является именем объекта в файловой системе

при создании программного гнезда создается файл

socknlen - длина в байтах структуры socknm

Запрос связи с существующим программным гнездом со стороны процесса-клиента:

connect(sd, socknm, socknlen);

смысл параметров, как у функции bind

имя программного гнезда на другой стороне коммуникационного канала

у гнезда с дескриптором sd и у гнезда с именем socknm должны быть одинаковые домен и протокол

если тип гнезда с дескриптором sd - дейтаграммный, то connect служит для информирования системы об адресе назначения пакетов, которые в дальнейшем будут посылаться с помощью функции send

Информирования о том, что процесс-сервер планирует установление виртуальных соединений через указанное гнездо:

listen(sd, qlength);

qlength - максимальная длина очереди запросов на установление соединения, которые должны буферизоваться системой, пока их не выберет процесс-сервер

Выборка процессом-сервером очередного запроса на установление соединения с указанным программным гнездом служит функция accept:

nsd = accept(sd, address, addrlen);

sd - дескриптор существующего программного гнезда, для которого ранее была выполнена функция listen

address - массив данных, в который должна быть помещена информация, характеризующая имя программного гнезда клиента

addrlen - адрес, по которому находится длина массива address

выполнение функции приводит к установлению виртуального соединения

nsd - новый дескриптор программного гнезда, который должен использоваться при работе через данное соединение

по адресу addrlen помещается реальный размер массива данных, которые записаны по адресу address

Передача и прием данных через программные гнезда с установленным виртуальным соединением:

count = send(sd, msg, length, flags);

count = recv(sd, buf, length, flags);

В send:

msg указывает на буфер с данными, которые требуется послать

length - длина этого буфера

flags == MSG_OOB внеочередная посылка данных

В recv:

buf указывает на буфер, в который следует поместить принимаемые данные

length - максимальная длина этого буфера

flags == MSG_PEEK перепись сообщения в пользовательский буфер без его удаления из системных буферов

Вместо send и recv можно использовать read и write

выполняются аналогично send и recv

Для посылки и приема сообщений в дейтаграммном режиме:

count = sendto(sd, msg, length, flags, socknm, socknlen);

count = recvfrom(sd, buf, length, flags, socknm, socknlen);

смысл параметров sd, msg, buf и lenght аналогичен смыслу одноименных параметров функций send и recv

socknm и socknlen функции sendto задают имя программного гнезда, в которое посылается сообщение

могут быть опущены, если до этого вызывалась функция connect

параметры socknm и socknlen функции recvfrom позволяют серверу получить имя пославшего сообщение процесса-клиента

Немедленная ликвидация установленного соединения:

shutdown(sd, mode);

немедленно остановить коммуникации

со стороны посылающего процесса

со стороны принимающего процесса

с обеих сторон

в зависимости от значения параметра mode

shutdown отличаются от close:

выполнение close последней "притормаживается" до окончания попыток системы доставить уже отправленные сообщения

shutdown разрывает соединение, но не ликвидирует дескрипторы ранее соединенных гнезд

для ликвидации требуется вызов close

Потоки (streams)

UNIX System V

библиотека TLI (Transport Layer Interface)

транспортный сервис на основе стека протоколов TCP/IP

Позволяют организовывать разнообразные виды коммуникации процессов

Многообразие и сложность набора функций библиотеки TLI

Относится к теме реализаций семиуровневой модели ISO/OSI