UNIX: разработка сетевых приложений

ПРИМЕЧАНИЕ

Требуется также, чтобы библиотека потоков поддерживала атрибут PTHREAD_PROCESS_SHARED.

Существует несколько способов разделения памяти между различными процессами, что мы подробно описываем во втором томе [2] данной серии. В этом примере мы используем функцию mmap с устройством /dev/zero, которое работает с ядрами Solaris и другими ядрами SVR4. В листинге 30.14 показана только функция my_lock_init.

2

Стивенс У

. UNIX: взаимодействие процессов. — СПб.: Питер, 2002.

Листинг 30.14. Функция my_lock_init: использование взаимного исключения потоками, относящимися к различным процессам (технология Pthread)

 //server/lock_pthread.c
  1 #include "unpthread.h"

  2 #include <sys/mman.h>
  3 static pthread_mutex_t *mptr; /* фактически взаимное исключение будет
  в совместно используемой памяти */

  4 void
  5 my_lock_init(char *pathname)
  6 {
  7 int fd;
  8 pthread_mutexattr_t mattr;

  9 fd = Open("/dev/zero", O_RDWR, 0);

 10 mptr = Mmap(0, sizeof(pthread_mutex_t), PROT_READ | PROT_WRITE,
 11 MAP_SHARED, fd, 0);
 12 Close(fd);

 13 Pthread_mutexattr_init(&mattr);
 14 Pthread_mutexattr_setpshared(&mattr, PTHREAD_PROCESS_SHARED);
 15 Pthread_mutex_init(mptr, &mattr);
 16 }

9-12 Мы открываем ( open) файл /dev/zero, а затем вызываем mmap. Количество байтов (второй аргумент этой функции) — это размер переменной pthread_mutex_t. Затем дескриптор закрывается, но для нас это не имеет значения, так как файл уже отображен в память.

13-15 В приведенных ранее примерах взаимных исключений Pthread мы инициализировали глобальные статические взаимные исключения, используя константу PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER(см., например, листинг 26.12). Но располагая взаимное исключение в совместно используемой памяти, мы должны вызвать некоторые библиотечные функции Pthreads, чтобы сообщить библиотеке о наличии семафора в совместно используемой памяти и о том, что он будет применяться для синхронизации потоков, относящихся к различным процессам. Мы должны инициализировать структуру pthread_mutexattr_t задаваемыми по умолчанию атрибутами взаимного исключения, а затем установить значение атрибута PTHREAD_PROCESS_SHARED. (По умолчанию значением этого атрибута должно быть PTHREAD_PROCESS_PRIVATE, что подразумевает использование взаимного исключения только в пределах одного процесса.) Затем вызов pthread_mutex_init инициализирует взаимное исключение указанными атрибутами.

В листинге 30.15 показаны только функции my_lock_wait и my_lock_release. Они содержат вызовы функций Pthreads, предназначенных для блокирования и разблокирования взаимного исключения.

Листинг 30.15. Функции my_lock_wait и my_lock_release: использование блокировок Pthread

 //server/lock_pthread.c
 17 void
 18 my_lock_wait
 19 {
 20 Pthread_mutex_lock(mptr),
 21 }

 22 void
 23 my_lock_release
 24 {
 25 Pthread_mutex_unlock(mptr);
 26 }

Сравнивая строки 3 и 4 табл. 30.1, можно заметить, что версия, использующая синхронизацию процессов при помощи взаимного исключения, характеризуется более высоким быстродействием, чем версия с блокировкой файла.

30.9. Сервер TCP с предварительным порождением процессов: передача дескриптора

Последней модификацией нашего сервера с предварительным порождением процессов является версия, в которой только родительский процесс вызывает функцию accept, а затем «передает» присоединенный сокет какому-либо одному дочернему процессу. Это помогает обойти необходимость защиты вызова accept, но требует некоторого способа передачи дескриптора между родительским и дочерним процессами. Эта техника также несколько усложняет код, поскольку родительскому процессу приходится отслеживать, какие из дочерних процессов заняты, а какие свободны, чтобы передавать дескриптор только свободным дочерним процессам.

В предыдущих примерах сервера с предварительным порождением процессов родительскому процессу не приходилось беспокоиться о том, какой дочерний процесс принимает соединение с клиентом. Этим занималась операционная система, организуя вызов функции accept одним из свободных дочерних процессов или блокировку файла или взаимного исключения. Из первых двух столбцов табл. 30.2 видно, что операционная система, в которой мы проводим измерения, осуществляет равномерную циклическую загрузку свободных процессов клиентскими соединениями.

В данном примере для каждого дочернего процесса нам нужна некая структура, содержащая информацию о нем. Заголовочный файл child.h, в котором определяется структура Child, показан в листинге 30.16.

Листинг 30.16. Структура Child

 //server/child.h
 1 typedef struct {
 2 pid_t child_pid; /* ID процесса */
 3 int child_pipefd; /* программный (неименованный) канал между
  родительским и дочерним процессами */
 4 int child_status; /* 0 = готово */
 5 long child_count; /* количество обрабатываемых соединений */
 6 } Child;

 7 Child *cptr; /* массив структур Child */

Мы записываем идентификатор дочернего процесса, дескриптор программного канала (pipe) родительского процесса, связанного с дочерним, статус дочернего процесса и количество обрабатываемых дочерним процессом клиентских соединений. Это количество выводится обработчиком сигнала SIGINT и позволяет нам отслеживать распределение клиентских запросов между дочерними процессами.