19. Совместное использование сигналов и каналов – «пинг-понг».

Пример программы с использованием каналов и сигналов для осуществления связи между процессами – весьма типичной ситуации в системе. При этом на канал возлагается роль среды двусторонней передачи информации, а на сигналы – роль системы синхронизации при передаче информации. Процессы посылают друг другу целое число, всякий раз увеличивая его на 1. Когда число достигнет некоего максимума, оба процесса завершаются.

#include <signal.h>

#include <sys/types.h>

#include <sys/wait.h>

#include <unistd.h>

#include <stdlib.h>

#include <stdio.h>

#define MAX_CNT 100

int target_pid, cnt;

int fd[2];

int status;

void SigHndlr(int s)

{

/* в обработчике сигнала происходит и чтение, и запись */

signal(SIGUSR1, SigHndlr);

if (cnt < MAX_CNT)

{

read(fd[0], &cnt, sizeof(int));

printf("%d \n", cnt);

cnt++;

write(fd[1], &cnt, sizeof(int));

/* посылаем сигнал второму: пора читать из канала */

kill(target_pid, SIGUSR1);

}

else

if (target_pid == getppid())

{

/* условие окончания игры проверяется потомком */

printf("Child is going to be terminated\n");

close(fd[1]); close(fd[0]);

/* завершается потомок */

exit(0);

} else

kill(target_pid, SIGUSR1);

}

int main(int argc, char **argv)

{

pipe(fd); /* организован канал */

signal (SIGUSR1, SigHndlr);

/* установлен обработчик сигнала для обоих процессов */

cnt = 0;

if (target_pid = fork())

{

/* Предку остается только ждать завершения потомка */

wait(&status);

printf("Parent is going to be terminated\n");

close(fd[1]); close(fd[0]);

return 0;

}

else

{

/* процесс-потомок узнает PID родителя */

target_pid = getppid();

/* потомок начинает пинг-понг */

write(fd[1], &cnt, sizeof(int));

kill(target_pid, SIGUSR1);

for(;;); /* бесконечный цикл */

}

}

4. Именованные каналы (fifo)

Рассмотренные выше программные каналы имеют важное ограничение: так как доступ к ним возможен только посредством дескрипторов, возвращаемых при порождении канала, необходимым условием взаимодействия процессов через канал является передача этих дескрипторов по наследству при порождении процесса. Именованные каналы (FIFO-файлы) расширяют свою область применения за счет того, что подключиться к ним может любой процесс в любое время, в том числе и после создания канала. Это возможно благодаря наличию у них имен.

FIFO-файл представляет собой отдельный тип файла в файловой системе UNIX, который обладает всеми атрибутами файла, такими как имя владельца, права доступа и размер. Для его создания в UNIX System V.3 и ранее используется системный вызов mknod(), а в BSD UNIX и System V.4 – вызов mkfifo() (этот вызов поддерживается и стандартом POSIX):

#include <sys/types.h>

#include <sys/stat.h>

#include <fcntl.h>

#include <unistd.h>

int mknod (char *pathname, mode_t mode, dev);

#include <sys/types.h>

#include <sys/stat.h>

int mkfifo (char *pathname, mode_t mode);

В обоих вызовах первый аргумент представляет собой имя создаваемого канала, во втором указываются права доступа к нему для владельца, группы и прочих пользователей, и кроме того, устанавливается флаг, указывающий на то, что создаваемый объект является именно FIFO-файлом (в разных версиях ОС он может иметь разное символьное обозначение – S_IFIFO или I_FIFO). Третий аргумент вызова mknod() игнорируется.

После создания именованного канала любой процесс может установит с ним связь посредством системного вызова open(). При этом действуют следующие правила:

• если процесс открывает FIFO-файл для чтения, он блокируется до тех пор, пока какой-либо процесс не откроет тот же канал на запись

• если процесс открывает FIFO-файл на запись, он будет заблокирован до тех пор, пока какой-либо процесс не откроет тот же канал на чтение

• процесс может избежать такого блокирования, указав в вызове open() специальный флаг (в разных версиях ОС он может иметь разное символьное обозначение – O_NONBLOCK или O_NDELAY). В этом случае в ситуациях, описанных выше, вызов open() сразу же вернет управление процессу

Правила работы с именованными каналами, в частности, особенности операций чтения-записи, полностью аналогичны неименованным каналам.

Ниже рассматривается пример, где один из процессов является сервером, предоставляющим некоторую услугу, другой же процесс, который хочет воспользоваться этой услугой, является клиентом. Клиент посылает серверу запросы на предоставление услуги, а сервер отвечает на эти запросы.