2. Ос семейства unix. System V ipc. Разделяемая память. Семафоры. Сообщения. Программные каналы.

System V IPC

Средства межпроцессорного взаимодействия - IPC (Inter Process Communication) является базой для построения моделей “клиент - сервер”, а технология построения моделей “клиент - сервер” образует основу для реализации сетей. При построении моделей “клиент - сервер” в Unix используются следующие средства: сигналы, семафоры, программные каналы, очереди сообщений, разделяемая память, а также специальные команды (write, cu, mail) и средства межмашинного взаимодействия, включающие различные типы протоколов и файловых систем (uucp, tcp/ip, nfc, rfs). Рассмотрим сначала только средства межпроцессорного взаимодействия: сигналы, семафоры, каналы, очереди сообщений и разделяемую память. Взаимодействие процессов необходимо для решения следующих задач: • Передача данных от одного процесса к другому, объем которых может варьироваться от нескольких десятков байт до нескольких мегабайт. • Совместное использование данных. Вместо копирования информации от одного процесса к другому, процессы могут совместно использовать один набор данных. Количество взаимодействующих процессов может быть больше двух. Извещение одного процесса другим процессом о наступлении некоторого события. Это может понадобиться для синхронизации выполнение нескольких процессов.

Разделяемая память

Разделяемую память применяют для того, чтобы увеличить скорость прохождения данных между процессами. Во всех рассмотренных ранее случаях обмен информацией между процессами проходит через ядро. Техника разделяемой памяти позволяет осуществить обмен информацией не через ядро, а, используя некоторую часть виртуального адресного пространства, куда помещаются и откуда считываются данные. После создания разделяемого сегмента памяти любой из процессов пользователей может подсоединить его к своему собственному виртуальному пространству и работать с ним, как с обычным сегментом памяти. Недостатком такого обмена информацией является отсутствие каких бы то ни было средств синхронизации, однако, для преодоления этого недостатка можно использовать технику семафоров. Примерный сценарий использования разделяемой памяти при реализации технологий «клиент - сервер» имеет вид: 1. сервер получает доступ к разделяемой памяти, используя семафор; 2. сервер производит запись данных в разделяемую память; 3. после завершения записи данных сервер освобождает доступ к разделяемой памяти с помощью семафора; 4. клиент получает доступ к разделяемой памяти, запирая доступ к этой памяти для других процессов с помощью семафора; 5. клиент производит чтение данных из разделяемой памяти, а затем освобождает доступ к памяти с помощью семафора. Для работы с разделяемой памятью используются системные вызовы: - shmge - создание сегмента разделяемой памяти; - shmctl - установка параметров; - shmat - подсоединение сегмента памяти; - shmdt - отсоединение сегмента. В схеме обмена данными между двумя процессами (клиентом и сервером), использующими разделяемую память, должна функционировать группа из двух семафоров. Первый семафор служит для блокирования доступа к разделяемой памяти, его разрешающий сигнал – 1, а запрещающий – 0. второй семафор служит для сигнализации сервера о том, что клиент начал работу, при этом доступ к разделяемой памяти блокируется и клиент читает данные из памяти. Теперь при вызове операции сервером, его работа будет приостановлена до освобождения памяти клиентом.