UNIX: взаимодействие процессов - Уильям Стивенс

//pxmsg/mqnotifythread1.с

1  #include "unpipc.h"

2  mqd_t mqd;

3  struct mq_attr attr;

4  struct sigevent sigev;

5  static void notify_thread(union sigval); /* наш поток */

6  int

7  main(int argc, char **argv)

8  {

9   if (argc != 2)

10   err_quit("usage: mqnotifythread1 <name>");

11  mqd = Mq_open(argv[1], O_RDONLY | O_NONBLOCK);

12  Mq_getattr(mqd, &attr);

13  sigev.sigev_notify = SIGEV_THREAD;

14  sigev.sigev_value.sival_ptr = NULL;

15  sigev.sigev_notify_function = notify_thread;

16  sigev.sigev_notify_attributes = NULL;

17  Mq_notify(mqd, &sigev);

18  for (;;)

19   pause(); /* новый поток делает все */

20  exit(0);

21 }

22 static void

23 notify_thread(union sigval arg)

24 {

25  ssize_t n;

26  void *buff;

27  printf("notify_thread startedn");

28  buff = Malloc(attr.mq_msgsize);

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

30  while ((n = mq_receive(mqd, buff, attr.mq_msgsize, NULL)) >= 0) {

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

32  }

33  if (errno != EAGAIN)

34   err_sys("mq_receive error");

35  free(buff);

36  pthread_exit(NULL);

37 }

Мы задаем нулевой указатель в качестве аргумента нового потока (sigev_value), поэтому функции start нового потока ничего не передается. Мы могли бы передать указатель на дескриптор, вместо того чтобы декларировать его как глобальный, но новому потоку все равно нужно получать атрибуты очереди сообщений и структуру sigev (для перерегистрации). Мы также указываем нулевой указатель в качестве атрибутов нового потока, поэтому используются установки по умолчанию. Новые потоки создаются как неприсоединенные (detached threads).

ПРИМЕЧАНИЕ

К сожалению, ни одна из использовавшихся для проверки примеров систем (Solaris 2.6 и Digital Unix 4.0B) не поддерживает SIGEV_THREAD. Обе они допускают только два значения sigev_notify: SIGEV_NONE и SIGEV_SIGNAL.

5.7. Сигналы реального времени Posix

За прошедшие годы сигналы в Unix много раз претерпевали революционные изменения.

1. Модель сигналов, предлагавшаяся в Unix Version 7 (1978), была ненадежной. Сигналы могли быть потеряны, и процессу было трудно отключить отдельные сигналы при выполнении отдельных участков кода.

2. В версии 4.3BSD (1986) надежные сигналы были добавлены.

3. Версия System V Release 3.0 (1986) также добавила надежные сигналы, хотя и иначе, чем BSD.

4. Стандарт Posix.1 (1990) увековечил модель надежных сигналов BSD, и эта модель подробно описана в главе 10 [21].

5. Posix.1 (1996) добавил к модели Posix сигналы реального времени. Это произросло из расширений реального времени Posix.1b (которые были названы Posix.4).

Почти все системы Unix в настоящее время поддерживают надежные сигналы, а новейшие системы предоставляют также и сигналы реального времени стандарта Posix. (Следует различать надежные сигналы и сигналы реального времени.) О сигналах реального времени следует поговорить подробнее, поскольку мы уже столкнулись с некоторыми структурами, определяемыми этим расширением стандарта, в предыдущем разделе (структуры sigval и sigevent).

Сигналы могут быть отнесены к двум группам:

1. Сигналы реального времени, которые могут принимать значения между SIGRTMIN и SIGRTMAX включительно. Posix требует, чтобы предоставлялось по крайней мере RTSIG_MAX сигналов, и минимальное значение этой константы равно 8.

2. Все прочие сигналы: SIGALRM, SIGINT, SIGKILL и пр.

ПРИМЕЧАНИЕ

В Solaris 2.6 обычные сигналы Unix нумеруются с 1 по 37, а 8 сигналов реального времени имеют номера с 38 по 45. В Digital Unix 4.0B обычные сигналы нумеруются с 1 по 32, а 16 сигналов реального времени имеют номера с 33 по 48. Обе реализации определяют SIGRTMIN и SIGRTMAX как макросы, вызывающие sysconf, что позволяет изменять их значения.

Далее все зависит от того, установлен ли процессом, получившим сигнал, флаг SA_SIGINFO при вызове sigaction. В итоге получаются четыре возможных сценария, приведенных в табл. 5.2.

Таблица 5.2. Поведение сигналов Posix в реальном времени в зависимости от SA_SIGINFO 

Сигнал Флаг SA_SIGINFO указан Флаг SA_SIGINFO не указан От SIGRTMIN до SIGRTMAX Гарантируются характеристики реального времени Характеристики реального времени не обязательны Все прочие сигналы Характеристики реального времени не обязательны Характеристики реального времени не обязательны

Смысл фразы «характеристики реального времени не обязательны» следующий: некоторые реализации могут обрабатывать эти сигналы как сигналы реального времени, но это не обязательно. Если мы хотим, чтобы сигналы обрабатывались как сигналы реального времени, мы должны использовать сигналы с номерами от SIGRTMIN до SIGRTMAX и должны указать флаг SA_SIGINFO при вызове sigaction при установке обработчика сигнала.

Термин «характеристики реального времени» подразумевает следующее:

■ Сигналы помещаются в очередь. Если сигнал будет порожден трижды, он будет трижды получен адресатом. Более того, повторения одного и того же сигнала доставляются в порядке очереди (FIFO). Мы вскоре покажем пример очереди сигналов. Если же сигналы в очередь не помещаются, трижды порожденный сигнал будет получен лишь один раз.

■ Когда в очередь помещается множество неблокируемых сигналов в диапазоне SIGRTMIN—SIGRTMAX, сигналы с меньшими номерами доставляются раньше сигналов с большими номерами. То есть сигнал с номером SIGRTMIN имеет «больший приоритет», чем сигнал с номером SIGRTMIN+1, и т.д.

■ При отправке сигнала, не обрабатываемого как сигнал реального времени, единственным аргументом обработчика является номер сигнала. Сигналы реального времени несут больше информации, чем прочие сигналы. Обработчик для сигнала реального времени, устанавливаемый с флагом SA_SIGINFO, объявляется как

void func(int signo, siginfo_t *info, void *context);

где signo— номер сигнала, a siginfo_t — структура, определяемая как

typedef struct {

 int si_signo; /* то же, что и signo */

 int si_code; /* SI_{USER,QUEUE,TIMER,ASYNCIO,MESGQ} */

 union sigval si_value; /* целое или указатель от отправителя */

} siginfo_t;

На что указывает context — зависит от реализации.

ПРИМЕЧАНИЕ

Обработчик сигналов, не являющихся сигналами реального времени, вызывается с единственным аргументом. Во многих системах существует старое соглашение о вызове обработчиков сигналов с тремя аргументами, которое предшествовало стандарту реального времени Posix.

Тип siginfo_t является единственной структурой Posix, определяемой оператором typedef с именем, оканчивающимся на _t. В листинге 5.14 мы объявляем указатели на эти структуры как siginfo_t * без слова struct. 

■ Для работы с сигналами реального времени добавлено несколько новых функций. Например, для отправки сигнала какому-либо процессу используется функция sigqueue вместо kill. Новая функция позволяет отправить вместе с сигналом структуру sigval.

Сигналы реального времени порождаются нижеследующими функциями Posix.1, определяемыми значением si_code, которое хранится в структуре siginfo_t, передаваемой обработчику сигнала.

■ SI_ASYNCIO — сигнал был порожден по завершении асинхронного запроса на ввод или вывод одной из функций Posix aio_XXX, которые мы не рассматриваем;

■ SI_MESGQ — сигнал был порожден при помещении сообщения в пустую очередь сообщений (как в разделе 5.6); 

■ SI_QUEUE — сигнал был отправлен функцией sigqueue. Пример будет вскоре приведен;

■ SI_TIMER — сигнал был порожден по истечении установленного функцией timer_settime времени. Эту функцию мы не описываем;

■ SI_USER — сигнал был отправлен функцией kill.

Если сигнал был порожден каким-либо другим событием, si_code будет иметь значение, отличающееся от приведенных выше. Значение поля si_value структуры siginfo_t актуально только в том случае, если si_code имеет одно из следующих значений: SI_ASYNCIO, SI_MESGQ, SI_QUEUE и SI_TIMER.

Пример

В листинге 5.14 приведен пример программы, демонстрирующей использование сигналов реального времени. Программа вызывает fork, дочерний процесс блокирует три сигнала реального времени, родительский процесс отправляет девять сигналов (три раза отсылается каждый из заблокированных сигналов), затем дочерний процесс разблокирует сигналы и мы смотрим, сколько раз будет получен каждый из них и в каком порядке они придут.

Листинг 5.14. Тестовая программа, иллюстрирующая работу с сигналами реального времени

//rtsignals/test1.c