UNIX: взаимодействие процессов - Уильям Стивенс

3 main(int argc, char **argv)

4 {

5  printf("MQ_OPEN_MAX = %ld, MQ_PRIO_MAX = %ldn",

6  Sysconf(_SC_MQ_OPEN_MAX), Sysconf(_SC_MQ_PRIO_MAX));

7  exit(0);

8 }

Запустив эту программу в наших двух операционных системах, получим:

solaris % mqsysconf

MQ_OPEN_MAX = 32, MQ_PRIO_MAX = 32

alpha % mqsysconf

MQ_OPEN_MAX = 64, MQ_PRIO_MAX = 256

5.6. Функция mq_notify

Один из недостатков очередей сообщений System V, как мы увидим в главе 6, заключается в невозможности уведомить процесс о том, что в очередь было помещено сообщение. Мы можем заблокировать процесс при вызове msgrcv, но тогда мы не сможем выполнять другие действия во время ожидания сообщения. Если мы укажем флаг отключения блокировки при вызове msgrcv (IPC_NOWAIT), процесс не будет заблокирован, но нам придется регулярно вызывать эту функцию, чтобы получить сообщение, когда оно будет отправлено. Мы уже говорили, что такая процедура называется опросом и на нее тратится лишнее время. Нужно, чтобы система сама уведомляла процесс о том, что в пустую очередь было помещено новое сообщение.

ПРИМЕЧАНИЕ

В этом и всех последующих разделах данной главы обсуждаются более сложные вопросы, которые могут быть пропущены при первом чтении. 

Очереди сообщений Posix допускают асинхронное уведомление о событии, когда сообщение помещается в очередь. Это уведомление может быть реализовано либо отправкой сигнала, либо созданием программного потока для выполнения указанной функции.

Мы включаем режим уведомления с помощью функции mq_notify:

#include <mqueue.h>

int mq_notify(mqd_t mqdes, const struct sigevent *notification);

/* Возвращает 0 в случае успешного выполнения, –1 – в случае ошибки */

Эта функция включает и выключает асинхронное уведомление о событии для указанной очереди. Структура sigevent впервые появилась в стандарте Posix.1 для сигналов реального времени, о которых более подробно рассказано в следующем разделе. Эта структура и все новые константы, относящиеся к сигналам, определены в заголовочном файле <signal.h>:

union sigval {

 int sival_int; /* целое значение */

 void *sival_ptr; /* указатель */

};

struct sigevent {

 int sigev_notify; /* SIGEV_{NONE,SIGNAL,THREAD} */

 int sigev_signo; /* номер сигнала, если SIGEV_SIGNAL */

 union sigval sigev_value; /* передается обработчику сигнала или потоку */

/* Следующие два поля определены для SIGEV_THREAD */

void (*sigev_notify_function) (union sigval);

pthread_attr_t *sigev_notify_attributes;

Мы вскоре приведем несколько примеров различных вариантов использования уведомления, но о правилах, действующих для этой функции всегда, можно упомянуть уже сейчас.

1. Если аргумент notification ненулевой, процесс ожидает уведомления при поступлении нового сообщения в указанную очередь, пустую на момент его поступления. Мы говорим, что процесс регистрируется на уведомление для данной очереди.

2. Если аргумент notification представляет собой нулевой указатель и процесс уже зарегистрирован на уведомление для данной очереди, то уведомление для него отключается.

3. Только один процесс может быть зарегистрирован на уведомление для любой данной очереди в любой момент.

4.  При помещении сообщения в пустую очередь, для которой имеется зарегистрированный на уведомление процесс, оно будет отправлено только в том случае, если нет заблокированных в вызове mq_receive для этой очереди процессов. Таким образом, блокировка в вызове mq_receive имеет приоритет перед любой регистрацией на уведомление.

5. При отправке уведомления зарегистрированному процессу регистрация снимается. Процесс должен зарегистрироваться снова (если в этом есть необходимость), вызвав mq_notify еще раз.

ПРИМЕЧАНИЕ

С сигналами в Unix всегда была связана одна проблема: действие сигнала сбрасывалось на установленное по умолчанию каждый раз при отправке сигнала (раздел 10.4 [21]). Обычно первой функцией, вызываемой обработчиком сигнала, была signal, переопределявшая обработчик. Это создавало небольшой временной промежуток между отправкой сигнала и переопределением обработчика, в который процесс мог быть завершен при повторном появлении того же сигнала. На первый взгляд может показаться, что та же проблема должна возникать и при использовании mq_notify, поскольку процесс должен перерегистрироваться каждый раз после появления уведомления. Однако очереди сообщений отличаются по своим свойствам от сигналов, поскольку необходимость отправки уведомления не может возникнуть, пока очередь не будет пуста. Следовательно, необходимо аккуратно перерегистрироваться на получение уведомления до считывания пришедшего сообщения из очереди.

Пример: простая программа с уведомлением

Прежде чем углубляться в тонкости сигналов реального времени и потоков Posix, мы напишем простейшую программу, включающую отправку сигнала SI6USR1 при помещении сообщения в пустую очередь. Эта программа приведена в листинге 5.8, и мы отметим, что она содержит ошибку, о которой мы вскоре поговорим подробно.

Листинг 5.8. Отправка sigusr1 при помещении сообщения в пустую очередь (неправильная версия программы)

//pxmsg/mqnotifysigl.c

1  #include "unpipc.h"

2  mqd_t mqd;

3  void *buff;

4  struct mq_attr attr;

5  struct sigevent sigev;

6  static void sig_usrl(int);

7  int

8  main(int argc, char **argv)

9  {

10  if (argc != 2)

11   err_quit("usage: mqnotifysig1 <name>");

12  /* открываем очередь, получаем атрибуты, выделяем буфер */

13  mqd = Mq_open(argv[1], O_RDONLY);

14  Mq_getattr(mqd, &attr);

15  buff = Malloc(attr.mq_msgsize);

16  /* устанавливаем обработчик, включаем уведомление */

17  Signal(SIGUSR1, sig_usr1);

18  sigev.sigev_notify = SIGEV_SIGNAL;

19  sigev.sigev_signo = SIGUSR1;

20  Mq_notify(mqd, &sigev);

21  for (;;)

22   pause(); /* все делает обработчик */

23  exit(0);

24 }

25 static void

26 sig_usr1(int signo)

27 {

28  ssize_t n;

29  Mq_notify(mqd, &sigev); /* сначала перерегистрируемся */

30  n = Mq_receive(mqd, buff, attr.mq_msgsize, NULL);

31  printf("SIGUSR1 received, read %ld bytesn", (long) n);

32  return;

33 }

Объявление глобальных переменных

2-6 Мы объявляем несколько глобальных переменных, используемых совместно функцией main и нашим обработчиком сигнала (sig_usr1).

Открытие очереди, получение атрибутов, выделение буфера чтения

12-15 Мы открываем очередь сообщений, получаем ее атрибуты и выделяем буфер считывания соответствующего размера.

Установка обработчика сигнала, включение уведомления

16-20 Сначала мы устанавливаем свой обработчик для сигнала SIGUSR1. Мы присваиваем полю sigev_notify структуры sigevent значение SIGEV_SIGNAL, что говорит системе о необходимости отправки сигнала, когда очередь из пустой становится непустой. Полю sigev_signo присваивается значение, соответствующее тому сигналу, который мы хотим получить. Затем вызывается функция mq_notify.

Бесконечный цикл

Функция main после этого зацикливается, и процесс приостанавливается при вызове pause, возвращающей –1 при получении сигнала.

Получение сигнала, считывание сообщения

Обработчик сигнала вызывает mq_notify для перерегистрации, считывает сообщение и выводит его длину. В этой программе мы игнорируем приоритет полученного сообщения. 

ПРИМЕЧАНИЕ

Оператор return в конце sig_usr1 не требуется, поскольку возвращаемое значение отсутствует, а конец текста функции неявно предусматривает возвращение в вызвавшую программу. Тем не менее автор всегда записывает return явно, чтобы указать, что возвращение из этой функции может происходит с особенностями. Например, может произойти преждевременный возврат (с ошибкой EINTR) в потоке, обрабатывающем сигнал. 

Запустим теперь эту программу в одном из окон

solaris % mqcreate /test1

solaris % mqnotifysig1 /test1

и затем выполним следующую команду в другом окне

solaris % mqsend /test1 50 16

Как и ожидалось, программа mqnotifysig1 выведет сообщение: SIGUSR1 received, read 50 bytes.

Мы можем проверить, что только один процесс может быть зарегистрирован на получение уведомления в любой момент, запустив копию пpoгрaммы в другом окне:

solaris % mqnotifysig1 /test1

mq_notify error: Device busy

Это сообщение соответствует коду ошибки EBUSY.

Сигналы Posix: функции типа Async-Signal-Safe