38 билет.Система межпроцессного взаимодействия IPC. Общие концепции - 1. Этапы развития вычислительной техники и...

38 билет.Система межпроцессного взаимодействия IPC. Общие концепции
Для всех средств IPC приняты общие правила именования объектов, позволяющие процессу получить доступ к такому объекту. Для именования объекта IPC используется ключ, представляющий собой целое число. Ключи являются уникальными во всей UNIX-системе идентификаторами объектов IPC, и зная ключ для некоторого объекта, процесс может получить к нему доступ. При этом процессу возвращается дескриптор объекта, который в дальнейшем используется для всех операций с ним.
Общие принципы работы с разделяемыми ресурсами.
Общим для всех ресурсов является механизм именования. Кроме того, для каждого IPC-ресурса поддерживается идентификатор его владельца и структура, описывающая права доступа к нему. Подобно файлам, права доступа задаются отдельно для владельца, его группы и всех остальных пользователей; однако, в отличие от файлов, для разделяемых ресурсов поддерживается только две категории доступа: по чтению и записи. Для создания разделяемого ресурса с заданным ключом, либо подключения к уже существующему ресурсу с таким ключом используются ряд системных вызовов, имеющих общий суффикс get.
IPC: очередь сообщений.
Очередь сообщений представляет собой некое хранилище типизированных сообщений, организованное по принципу FIFO. Любой процесс может помещать новые сообщения в очередь и извлекать из очереди имеющиеся там сообщения. Каждое сообщение имеет тип, представляющий собой некоторое целое число. Благодаря наличию типов сообщений, очередь можно интерпретировать двояко — рассматривать ее либо как сквозную очередь неразличимых по типу сообщений, либо как некоторое объединение подочередей, каждая из которых содержит элементы определенного типа. Извлечение сообщений из очереди происходит согласно принципу FIFO – в порядке их записи, однако процесс-получатель может указать, из какой подочереди он хочет извлечь сообщение, или, иначе говоря, сообщение какого типа он желает получить – в этом случае из очереди будет извлечено самое «старое» сообщение нужного типа.

Рассмотрим набор системных вызовов, поддерживающий работу с очередями сообщений.
Доступ к очереди сообщений.
Для создания новой или для доступа к существующей используется системный вызов:

Int msgget (key_t key, int msgflag)
Отправка сообщения.
Для отправки сообщения используется функция msgsnd():

int msgsnd (int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg)
Получение сообщения.
Для получения сообщения имеется функция msgrcv:

int msgrcv (int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, int msgflg)
Управление очередью сообщений.
int msgctl (int msqid, int cmd, struct msgid_ds *buf)
39 билет.IPC: разделяемая память.
Механизм разделяемой памяти позволяет нескольким процессам получить отображение некоторых страниц из своей виртуальной памяти на общую область физической памяти. Благодаря этому, данные, находящиеся в этой области памяти, будут доступны для чтения и модификации всем процессам, подключившимся к данной области памяти.

Процесс, подключившийся к разделяемой памяти, может затем получить указатель на некоторый адрес в своем виртуальном адресном пространстве, соответствующий данной области разделяемой памяти. После этого он может работать с этой областью памяти аналогично тому, как если бы она была выделена динамически (например, путем обращения к malloc()), однако, как уже говорилось, разделяемая область памяти не уничтожается автоматически даже после того, как процесс, создавший или использовавший ее, перестанет с ней работать.

Рассмотрим набор системных вызовов для работы с разделяемой памятью.
Создание общей памяти.
int shmget (key_t key, int size, int shmemflg)
Доступ к разделяемой памяти.
char *shmat(int shmid, char *shmaddr, int shmflg)
Открепление разделяемой памяти.
int shmdt(char *shmaddr)
Управление разделяемой памятью.
int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf)

^ Пример. Работа с общей памятью в рамках одного процесса.

int main(int argc, chr **argv)

IPC_CREAT);

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

putm(shmaddr); /*работа с ресурсом*/

waitprocess();

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

exit();



Билет 40. IPC: 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

#include

#include

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*/

}

1388982151306028.html
1389014607493373.html
1389116331136276.html
1389212781740863.html
1389375735039903.html