Основы программирования в Linux

Структура timeval определена в файле sys/time.h и содержит поля tv_sec и tv_usec, представляющие секунды и микросекунды соответственно.

Время ЦП, потребляемое программой, делится на время пользователя (время, затраченное самой программой на выполнение собственных инструкций) и системное время (время ЦП, потребляемое операционной системой в интересах программы, т.е. время, затраченное на системные вызовы, выполняющие ввод и вывод или другие системные функции).

Функция getrusage записывает данные о времени ЦП в структуру rusage, на которую указывает параметр r_usage. Параметр who может быть задан одной из констант, приведенных в табл. 4.10.

Таблица 4.10

Константа who	Описание
RUSAGE_SELF	Возвращает данные о потреблении только для текущей программы
RUSAGE_CHILDREN	Возвращает данные о потреблении и для дочерних процессов

Мы будем обсуждать дочерние процессы и приоритеты задач в главе 11, но для полноты картины мы здесь упоминаем об их причастности к потреблению системных ресурсов. Пока достаточно сказать, что у каждой выполняющейся программы есть ассоциированный с ней приоритет, и чем выше приоритет программы, тем больше ей выделяется доступного времени ЦП.

Примечание

Обычные пользователи могут только снижать приоритеты своих программ, а не повышать их.

Приложения могут определять и изменять свои (и чужие) приоритеты с помощью функций getpriority и setpriority. Процесс, исследуемый или изменяемый с помощью этих функций, может быть задан идентификатором процесса, группы или пользователя. Параметр which описывает, как следует интерпретировать параметр who (табл. 4.11).

Таблица 4.11

Параметр which	Описание
PRIO_PROCESS	who — идентификатор процесса
PRIO_PGRP	who — идентификатор группы
PRIO_USER	who — идентификатор пользователя

Итак, для определения приоритета текущего процесса вы можете выполнить следующий вызов:

 priority = getpriority(PRIO_PROCESS, getpid);

Функция setpriority позволяет задать новый приоритет, если это возможно.

По умолчанию приоритет равен 0. Положительные значения приоритета применяются для фоновых задач, которые выполняются, только когда нет задачи с более высоким приоритетом, готовой к выполнению. Отрицательные значения приоритета заставляют программу работать интенсивнее, выделяя большие доли доступного времени ЦП. Диапазон допустимых приоритетов — от -20 до +20. Часто это приводит к путанице, поскольку, чем выше числовое значение, тем ниже приоритет выполнения.

Функция getpriority возвращает установленный приоритет в случае успешного завершения или -1 с переменной errno, указывающей на ошибку. Поскольку значение -1 само по себе обозначает допустимый приоритет, переменную errno перед вызовом функции getpriority следует приравнять нулю и при возврате из функции проверить, осталась ли она нулевой. Функция setpriority возвращает 0 в случае успешного завершения и -1 в противном случае.

Предельные величины, заданные для системных ресурсов, можно прочитать и установить с помощью функций getrlimit и setrlimit. Обе они для описания ограничений ресурсов используют структуру общего назначения rlimit. Она определена в файле sys/resource.h и содержит элементы, перечисленные в табл. 4.12.

Таблица 4.12

Элемент rlimit	Описание
rlim_t rlim_cur	Текущее, мягкое ограничение
rlim_t rlim_max	Жесткое ограничение

Определенный выше тип rlim_t — целочисленный тип, применяемый для описания уровней ресурсов. Обычно мягкое ограничение — это рекомендуемое ограничение, которое не следует превышать; нарушение этой рекомендации может вызвать возврат ошибок из библиотечных функций. При превышении жесткого ограничения система может попытаться завершить программу, отправив ей сигнал, например, сигнал SIGXCPU при превышении ограничения на потребляемое время ЦП и сигнал SIGSEGV при превышении ограничения на объем данных. В программе можно самостоятельно задать для любых значений собственные мягкие ограничения, не превышающие жесткого ограничения. Допустимо уменьшение жесткого ограничения. Увеличить его может только программа, выполняющаяся с правами суперпользователя.

Ограничить можно ряд системных ресурсов. Эти ограничения описаны в параметре resource функций rlimit и определены в файле sys/resource.h, как показано в табл. 4.13.

Таблица 4.13

Параметр resource	Описание
RLIMIT_CORE	Ограничение размера файла дампа ядра, в байтах
RLIMIT_CPU	Ограничение времени ЦП, в секундах
RLIMIT_DATA	Ограничение размера сегмента data, в байтах
RLIMIT_FSIZE	Ограничение размера файла, в байтах
RLIMIT_NOFILE	Ограничение количества открытых файлов
RLIMIT_STACK	Ограничение размера стека, в байтах
RLIMIT_AS	Ограничение доступного адресного пространства (стек и данные), в байтах

В упражнении 4.15 показана программа limits.c, имитирующая типичное приложение. Она также задает и нарушает ограничения ресурсов.

Упражнение 4.16. Ограничения ресурсов

1. Включите заголовочные файлы для всех функций, которые вы собираетесь применять в данной программе:

 #include <sys/types.h> \
 #include <sys/resource.h>
 #include <sys/time.h>
 #include <unistd.h>
 #include <stdio.h>
 #include <stdlib.h>
 #include <math.h>

2. Функция типа void записывает 10 000 раз строку во временный файл и затем выполняет некоторые арифметические вычисления для загрузки ЦП:

 void work {
  FILE *f;
  int i;
  double x = 4.5;
  f = tmpfile;
  for (i = 0; i < 10000; i++) {