UNIX: взаимодействие процессов

Второй дочерний процесс

20-30 Порождается второй процесс, который ждет три секунды, а затем запрашивает блокировку на чтение на весь файл. Этот запрос будет также помещен в очередь.

И в Solaris 2.6, и в Digital Unix 4.0B мы видим, что блокировка на запись предоставляется первому процессу, как изображено на рис. 9.3. Но это еще не означает, что у запросов на запись есть приоритет перед запросами на чтение, поскольку, возможно, ядро предоставляет блокировку в порядке очереди вне зависимости от того, на чтение она или на запись. Чтобы проверить это, мы создаем еще одну тестовую программу, практически идентичную приведенной в листинге 9.7, но в ней блокировка на чтение запрашивается через одну секунду, а блокировка на запись — через три секунды. Эти две программы иллюстрируют, что Solaris и Digital Unix обрабатывают запросы в порядке очереди вне зависимости от типа запроса. Однако в BSD/OS 3.1 приоритет имеют запросы на чтение. 

Рис. 9.3. Есть ли у писателей приоритет перед читателями

Вот вывод программы из листинга 9.7, на основании которого была составлена временная диaгрaммa на рис. 9.3:

alpha % test3
16:34:02.810285: parent has write lock
16:34:03.848166: first child tries to obtain write lock
16:34:05.861082: second child tries to obtain read lock
16:34:07.858393: parent releases write lock
16:34:07.865222: first child obtains write lock
16:34:09.865987: first child releases write lock
16:34:09.872823: second child obtains read lock
16:34:13.873822: second child releases read lock

9.7. Запуск единственного экземпляра демона

Часто блокировки записей используются для обеспечения работы какой-либо пpoгрaммы (например, демона) в единственном экземпляре. Фрагмент кода, приведенный в листинге 9.8, должен выполняться при запуске демона.

Листинг 9.8. Гарантия выполнения единственного экземпляра программы

//lock/onedaemon.c
1 #include "unpipc.h"
2 #define PATH_PIDFILE "pidfile"

3 int
4 main(int argc, char **argv)
5 {
6 int pidfd;
7 char line[MAXLINE];
8 /* открытие или создание файла с идентификатором процесса */
9 pidfd = Open(PATH_PIDFILE, O_RDWR | O_CREAT, FILE_MODE);
10 /* попытка блокирования всего файла на запись */
11 if (write_lock(pidfd, 0, SEEK_SET, 0) < 0) {
12 if (errno == EACCES || errno == EAGAIN)
13 err_quit("unable to lock %s, is %s already running?",
14 PATH_PIDFILE, argv[0]);
15 else
16 err_sys("unable to lock %s", PATH_PIDFILE):
17 }
18 /* запись идентификатора: файл остается открытым, чтобы он был заблокирован */
19 snprintf(line, sizeof(line), "%ld\n", (long) getpid);
20 Ftruncate(pidfd, 0);
21 Write(pidfd, line, strlen(line));
22 /* основной текст программы демона… */
23 pause;
24 }

Открытие и блокирование файла

8-17 Демон создает однострочный файл, в который записывает свой идентификатор процесса. Этот файл открывается или создается, а затем делается попытка Заблокировать его на запись целиком. Если блокировку установить не удается, мы понимаем, что один экземпляр демона уже запущен, поэтому выводится сообщение об ошибке и программа завершает работу.

ПРИМЕЧАНИЕ

Во многих версиях Unix демоны записывают свои идентификаторы в файл. Solaris 2.6 хранит подобные файлы в каталоге /etc, a Digital Unix 4.0B и BSD/OS — в каталоге /var/run.

Запись идентификатора процесса в файл

18-21 Мы укорачиваем файл до 0 байт, а затем записываем в него строку с нашим идентификатором. Причина, по которой нужно укорачивать файл, заключается в том, что у предыдущего экземпляра демона идентификатор мог быть представлен более длинным числом, чем у данного, поэтому в результате в файле может образоваться смесь двух идентификаторов.

Вот результат работы программы из листинга 9.8:

solaris % onedaemon& запускаем первый экземпляр
[1] 22388
solaris % cat pidfile проверяем идентификатор
22388
solaris % onedaemon пытаемся запустить второй экземпляр
unable to lock pidfile, is onedaemon already running?

Существуют и другие способы предотвращения запуска нескольких экземпляров демонов, например семафоры. Преимущество данного метода в том, что многим демонам и так приходится записывать в файл свои идентификаторы, а при досрочном завершении работы демона блокировка с файла снимается автоматически.

9.8. Блокирование файлов

Стандарт Posix.1 гарантирует, что если функция open вызывается с флагами O_CREAT (создать файл, если он еще не существует) и O_EXCL (исключающее открытие), функция возвращает ошибку, если файл уже существует. Более того, проверка существования файла и его создание (если он еще не существует) должны представлять собой атомарную по отношению к другим процессам операцию. Следовательно, мы можем использовать создаваемый таким методом файл как блокировку. Можно быть уверенным, что только один процесс сможет создать файл (то есть получить блокировку), а для снятия этой блокировки файл можно удалить командой unlink.

В листинге 9.9 приведен текст наших функций установки и снятия блокировки, использующих этот метод. При успешном выполнении функции open мы считаем, что блокировка установлена, и успешно возвращаемся из функции my_lock. Файл мы закрываем, потому что его дескриптор нам не нужен. О наличии блокировки свидетельствует само существование файла вне зависимости от того, открыт он или нет. Если функция open возвращает ошибку EEXIST, значит, файл существует и мы должны еще раз попытаться открыть его. 

У этого метода есть три недостатка.

1. Если процесс, установивший блокировку, завершится досрочно, не сняв ее, файл не будет удален. Существуют способы борьбы с этой проблемой, например проверка времени доступа к файлу и удаление его спустя некоторый определенный промежуток времени, — но все они несовершенны. Другое решение заключается в записи в файл идентификатора процесса, чтобы другие процессы могли считать его и проверить, существует ли еще такой процесс. Этот метод также несовершенен, поскольку идентификатор может быть использован повторно.