Средства межпроцессного взаимодействия

Очереди сообщений

Мы переходим к рассмотрению средств локального межпроцессного взаимодействия, относящихся к необязательной части стандарта POSIX-2001, именуемой " X/Open-расширение системного интерфейса " (XSI). Будут описаны очереди сообщений, семафоры и разделяемые сегменты памяти.

Остановимся сначала на понятиях и структурах, общих для всех трех упомянутых средств.

Каждая очередь сообщений, набор семафоров и разделяемый сегмент однозначно идентифицируются положительным целым числом, которое обычно обозначается, соответственно, как msqid, semid и shmid и возвращается в качестве результатов функций msgget(), semget() и shmget().

При получении идентификаторов средств межпроцессного взаимодействия используется еще одна сущность - ключ, а для его генерации предназначена функция ftok() (см. листинг 8.22). Аргумент path должен задавать маршрутное имя существующего файла, к которому вызывающий процесс может применить функцию stat(). В качестве значения аргумента id, по соображениям мобильности, рекомендуется использовать однобайтный символ. Гарантируется, что функция ftok() сгенерирует один и тот же ключ для заданной пары (файл, символ) и разные ключи для разных пар.

#include <sys/ipc.h>
key_t ftok (const char *path, int id);

С идентификатором средства межпроцессного взаимодействия ассоциирована структура данных, содержащая информацию о допустимых и выполненных операциях. Соответствующие декларации сосредоточены в заголовочных файлах <sys/msg.h>, <sys/sem.h> и <sys/shm.h>.

В упомянутую структуру входит подструктура ipc_perm с данными о владельцах и режимом доступа, описанная в файле <sys/ipc.h> и содержащая по крайней мере следующие поля.

uid_t  uid;  
/* Идентификатор владельца */
gid_t  gid;  
/* Идентификатор владеющей группы */
uid_t  cuid; 
/* Идентификатор пользователя, 
   создавшего данное средство 
   межпроцессного взаимодействия */
gid_t  cgid; 
/* Идентификатор создавшей группы */
mode_t mode; 
/* Режим доступа на чтение/запись */

Управление доступом к описываемым средствам межпроцессного взаимодействия осуществляется аналогично файловому, только наряду (и наравне) с владельцами (пользователем и группой) рассматриваются те, кто эти средства создал (создатели).

Опросить статус присутствующих в данный момент в системе (т. е. активных) средств межпроцессного взаимодействия позволяет служебная программа ipcs:

ipcs [-qms] [-a | -bcopt]

По умолчанию выдается краткая информация обо всех средствах - очередях сообщений, семафорах и разделяемых сегментах памяти. Если нужно ограничиться их отдельными видами, следует воспользоваться опциями -q, -s и/или -m, соответственно.

Следующие опции управляют форматом выдачи. Задание опции -a равносильно указанию всех опций формата. Опция -b предписывает выдавать лимиты на размер (максимальное количество байт в сообщениях очереди и т.п.), -c - имена пользователя и группы создателя средства, -o - информацию об использовании (количество сообщений в очереди, их суммарный размер и т.п.), -p - информацию о процессах (идентификаторы последнего отправителя, получателя и т.п.), -t - информацию о времени (последняя управляющая операция, последняя отправка сообщения и т.п.).

Для удаления из системы активных средств межпроцессного взаимодействия предназначена служебная программа ipcrm (разумеется, подверженная контролю прав доступа). Удаляемые средства могут задаваться идентификаторами или ключами:

ipcrm [-q msgid | -Q msgkey | -s semid |
       -S semkey | -m shmid | -M shmkey ] ...

На этом мы завершаем изложение общих вопросов, относящихся к средствам межпроцессного взаимодействия, и переходим к рассмотрению специфических возможностей каждого из них.

Механизм очередей сообщений позволяет процессам взаимодействовать, обмениваясь данными. Данные передаются между процессами дискретными порциями, называемыми сообщениями. Процессы выполняют над сообщениями две основные операции - прием и отправку. Процессы, отправляющие или принимающие сообщение, могут приостанавливаться, если требуемую операцию невозможно выполнить немедленно. В частности, могут быть отложены попытки отправить сообщение в заполненную до отказа очередь, получить сообщение из пустой очереди и т.п. (" операции с блокировкой "). Если же указано, что приостанавливать процесс нельзя, " операции без блокировки " либо выполняются немедленно, либо завершаются неудачей.

Прежде чем процессы смогут обмениваться сообщениями, один из них должен создать очередь. Одновременно определяются первоначальные права на выполнение операций для различных процессов, в том числе соответствующих управляющих действий над очередями.