UNIX: взаимодействие процессов

struct sigaction {
 void (*sa_handler); /* SIG_DFL, SIG_IGN или адрес обработчика сигнала */
 sigset_t sa_mask; /* дополнительные блокируемые сигналы */
 int sa_flags; /* параметры сигналов: SA_XXX */
 void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t, void *);
};

Правила действуют следующие:

■ Если в поле sa_flags установлен флаг SA_SIGINFO, поле sa_sigaction указывает адрес функции-обработчика сигнала.

■ Если флаг SA_SIGINFO не установлен, поле sa_handler указывает адрес функции-обработчика сигнала.

■ Чтобы сопоставить сигналу действие по умолчанию или игнорировать его, следует установить sa_handler равным либо SIG_DFL, либо SIG_IGN и не устанавливать флаг SA_SIGINFO.

Установка SA_SIGINFO

8-17 Мы всегда устанавливаем флаг SA_SIGINFO и указываем флаг SA_RESTART, если перехвачен какой-либо другой сигнал, кроме SIGALRM.

5.8. Реализация с использованием отображения в память

Теперь рассмотрим реализацию очередей сообщений Posix с использованием отображения в память, взаимных исключений и условных переменных Posix. 

ПРИМЕЧАНИЕ

Взаимные исключения и условные переменные описаны в главе 7, а ввод-вывод с отображением в память — в главах 12 и 13. Вы можете отложить данный раздел до ознакомления с этими главами.

На рис. 5.2 приведена схема структур данных, которыми мы пользуемся для реализации очереди сообщений Posix. Изображенная очередь может содержать до четырех сообщений по 7 байт каждое.

В листинге 5.16 приведен заголовочный файл mqueue.h, определяющий основные структуры, используемые в этой реализации.

Тип mqd_t

Дескриптор нашей очереди сообщений является просто указателем на структуру mq_infо. Каждый вызов mq_open выделяет память под одну такую структуру, а вызвавшему возвращается указатель на нее. Повторим, что дескриптор очереди сообщений не обязательно является небольшим целым числом, как дескриптор файла — единственное ограничение, накладываемое Posix, заключается в том, что этот тип данных не может быть массивом.

Листинг 5.16. Заголовочный файл mqueue.h

//my_pxmsg_mmap/mqueue.h
1 typedef struct mymq_info *mymqd_t;

2 struct mymq_attr {
3 long mq_flags; /* флаг очереди : O_NONBLOCK */
4 long mq_maxmsg; /* максимальное количество сообщений в очереди */
5 long mq_msgsize; /* максимальный размер сообщения в байтах */
6 long mq_curmsgs; /* количество сообщений в очереди */
7 };

8 /* одна структура mymq_hdr{} на очередь, в начале отображаемого файла */
9 struct mymq_hdr {
10 struct mymq_attr mqh_attr; /* атрибуты очереди */
11 long mqh_head; /* индекс первого сообщения*/
12 long mqh_free; /* индекс первого пустого сообщения */
13 long mqh_nwait; /* количество заблокированных mq_receive потоков */
14 pid_t mqh_pid; /* ненулевой PID. если включено уведомление */
15 struct sigevent mqh_event; /* для mq_notify */
16 pthread_mutex_t mqh_lock; /* блокировка: mutex*/
17 pthread_cond_t mqh_wait; /* и условная переменная */
18 };

19 /* один mymsg_hdr{} в начале каждого сообщения */
20 struct mymsg_hdr {
21 long msg_next; /* индекс следующего сообщения в списке */
22 /* msg_next должно быть первым полем в структуре */
23 ssize_t msg_len; /* реальная длина */
24 unsigned int msg_prio; /* приоритет */
25 };

26 /* одна mymq_info{} выделяется при каждом mq_open */
27 struct mymq_info {
28 struct mymq_hdr *mqi_hdr; /* начало отображаемого файла */
29 long mqi_magic; /* магическое значение после инициализации */
30 int mqi_flags; /* флаги для данного процесса */
31 };
32 #define MQI_MAGIC 0x98765432
33 /* размер сообщения округляется для подгонки */
34 #define MSGSIZE(i) ((((i) + sizeof(long)-1) / sizeof(long)) * sizeof(long))

Рис. 5.2. Схема структур данных, используемых при реализации очередей сообщений posix через отображаемый в память файл 

Структура mq_hdr

8-18 Эта структура хранится в самом начале отображаемого файла и содержит всю информацию об очереди. Поле mq_flags структуры mqh_attr не используется, поскольку флаги (единственный определенный флаг используется для отключения блокировки) должны обрабатываться для каждого открывающего очередь процесса в отдельности, а не для очереди в целом. Поэтому флаги хранятся в структуре mq_info. О прочих полях этой структуры мы будем говорить в связи с их использованием различными функциями.

Обратите внимание, что все переменные, называемые нами индексными (поля этой структуры mqh_head и mqh_free, а также поле msg_next следующей структуры), содержат индексы байтов относительно начала отображаемого в память файла. Например, размер структуры mq_hdr в системе Solaris 2.6 — 96 байт, поэтому индекс первого сообщения, располагающегося сразу за заголовком, имеет значение 96. Каждое сообщение на рис. 5.2 занимает 20 байт (12 байт на структуру msg_hdr и 8 байт на данные), поэтому индексы следующих трех сообщений имеют значения 116, 136 и 156, а размер отображаемого в память файла — 176 байт. Индексы используются для обработки двух связных списков, хранящихся в этом файле: в одном из списков (mqh_head) хранятся все сообщения, имеющиеся в данный момент в очереди, а в другом (mqh_free) — все незаполненные сообщения. Мы не можем использовать настоящие указатели на области памяти (адреса) при работе со списком, поскольку отображаемый файл может находиться в произвольной области памяти для каждого из процессов, работающих с ним (как показано в листинге 13.5).

Структура msg_hdr

19-25 Эта структура располагается в начале каждого сообщения в отображаемом файле. Любое сообщение может принадлежать либо к списку заполненных, либо к списку свободных сообщений, и поле msg_next содержит индекс следующего сообщения в этом списке (или 0, если сообщение является в этом списке последним). Переменная msg_len хранит реальную длину данных в сообщении, которая в нашем примере с рис. 5.2 может иметь значение от 0 до 7 байт включительно. В переменную msg_prio отправителем помещается значение приоритета сообщения.