30.Тура уақыт posix-сигналдары, қызметі, ерекшелігі

Тура уақыттағы жүйелерді программалау кезінде, көп қиындық туғызатын тура уақыттағы сигналдар. Сигналдар процесаралық байланыстар құралы ретінде UNIX операциялық жүйелерінің ең алғашқы версияларында пайда болған. Сигнал- аппараттық үзілістің программалық аналогы болып табылады. POSIX (Portable Operating System Interface)- Unix операциялық жүйесінің тасымалды интерфейсі. Операциялық жүйе мен қолданбалы программалар арасындағы интерфейсті сипаттайтын стандарттар жиынтығы. Бұл электроника және радиоэлектроника негізінде жасалған инженерлер институты (Institute for Electrical and Electronics Engineers -IEEE). Бұл бір ғана стандарт емес, бүтін жанұя. Сонымен қатар, Posix стандарттары халықаралық стандарт ISO (International Organization for Standardization, стандартизация бойынша халықаралық ұйымдар ) және IEC (International Electrotechnical Commission, халықаралық электротехникалық комиссия ) негізінде қабылданды. POSIX қысқартылуының алғашқы үш әріпі Portable Operating System білдірсе, сөздің соңындағы IX әріптері Unix-қа ұқсатылып қойылған.

IEEE 1003.1-1988 стандарты Posix-ң ең алғашқы стандарты болды. Ол ядролы Unix типі мен С тілінің арасындағы байланыс интерфейсін мынадай аумақтарда анықтады: үрдістерді реализациялауға арналған примитивтер (fork, exec шақырулары, сигналдар мен таймерлер), үрдістер ортасы (пайдаланушы идентификаторы, үрдістер топтамасы), файлдар мен каталогтар (енгізу-шығарудың барлық функциялары), терминалмен жұмыс, жүйелердің мәлімет базасы, tar және cpio архивтарының форматтары.

Жұмысқа нұсқау ретіндегі Posix-ң бірінші стандарты IEEEIX деген атпен 1986 жылы шықты. POSIX деген атты Ричард Штолман берді. Содан кейін IEEE 1003.1-1990 стандарты халықаралық ISO/IEC 9945-1:1990 стандартымен бірге пайда болды. 1988 жылғы версиясымен салыстырғанда 1990 жылдағы версия арасында көп айырмашылық болмады. Тек тақырыбы: (1-бөлім: API және С тіліндегі программаларды жасаудағы жүйелік интерфейс ) толықтырулар мен өзгертілді.

IEEE 1003.2-1992 жалпы көлемі 1300 бетті құрайтын екі томды стандарты шықты. Оның тақырыбы «Интерпретатор және утилиттер» деп аталды. Бұл бөлім интерпретатор (Bourne shell в Unix System V негізінде) мен жүзге жуық утилиттер (интерпретатордан шақырылатын awk және basename бастап , vi және yacc дейінгі программалар).

IEEE 1003.1b-1993 590 беттен тұрды бас кезінде IEEE P1003.4. сияқты танылды. Бұл стандарт 1003.1-1990 стандартына толықтырулар негізінде қолданылды және тура уақыттың кеңейтілген түрін, файлдардың синохранизациясын, асинхронды енгізу-шығаруды, семафорларды, жадыны басқаруды, орындалу жоспарларын, сағатты, таймерлерді және хабарлама кезектерін көрсетті. IEEE стандарттары интернетке еркін қосыла алмайды. Болошақта P1003.1g стандартымен IEEE 1003.1 жаңа версиясын шығару жоспарлануда. Онда желілік интерфейстер, сокеттер мен XTI ,болады.

Сигналдардың генерациясы.

Процесс ағыны үшін сигнал генерацияланады немесе жіберіледі. Оның шақырылған оқиғасы орындалған кезде (аппараттық үзіліс жарияланғанда, таймердің жұмысы кезінде) пайдаланушы терминалдан спецификалық символдардың тізбегін енгізгенде, процесс kill() функциясына жүгінеді. Кейбір жағдайда бір оқиғаға сигналдары бірнеше процесс үшін генерацияланады. Сиганалды генерациялау кезінде оның процеске немесе процесті басқарудың нақты ағынына жіберілетіндігі анықталады. Жұмыстың нәтижесінде генерацияланған ,жеке басқару ағынына тіркелген сигналдар сол ағынға жіберіледі. Процестің идентификаторымен немесе процестер группасы сонымен қатар, асинхронды оқиғамен қауымдасқан генерация сигналдары процеске жіберіледі.

Сигнал жіберіледі:

1. Арнайы пернелер немесе пернелер комбинациясын басу арқылы терминалдан жіберіледі. Мысалы (Ctrl-C басқанда SIGNT генерацияланады, ал Ctrl-Z басқанда SIGTSTP генерацияланады.)

2. Жүйенің ядросымен

3. Аппараттық ерекше жағдайлар туындаған кезде

4. Жүйені қате шақырғанда

5. Енгізу-шығару оқиғаларын ақпараттау үшін

6. Kill() жүйелік шақыруларының көмегімен бір процестен екінші процеске өту үшін

келесі нұсқаларды анықтай алады.

Сигналдардың қолданылуы. Сигналдар көбінесе үзіліссіздікпен ұқсас болып келеді. Олар қолданбалы программаның орындалуын және сигналдардан туындаған оқиғаларды реттеуді үзуге алып келеді. Жалпы сигналдар ерекше жағдайларды өңдеуге, (0-ге бөлу, қате адресті қолдану , т.б) асинхронды оқиғалар туралы хабарламаларды (енгізу-шығару операциясының аяқталғаны туралы, таймердің жұмыс істеуі т.б ), ағынды басқаруды байланыстыратын ұйымдарда қолданылады.

Сигналдардың тобы

Сигналдардың аты «SIG…» сандық тұрақтылар болып табылады. Signal.h басты файлында анықталады. Сигналдардың сандық мәні жүйеден жүйеге аумаса алады. Негізгі бөлімі әртүрлі жүйеде болса да,бір мәнді қабылдайды.Kill утилиті сигналды сан ретінде ,сонымен қатар символдық ретінде беруге рұқсат етеді.

Тура уақыттағы сигналдардың қарапайым сигналдардан айырмашылығы

Сигналдарды екі топқа бөлуге болады: қарапайым сигналдар және тура уақыттағы сигналдар.Тура уақыттағы сигналдардың қарапайым сигналдардан айырмашылығын қарастырайық. Қайталанған сигнал сол атпен, өңделіп кеткен сигналдан ерте келді делік, мұндай жағдайда тура уақыттағы қайталанған сигнал кезекке тұрады, ал қарапайым сигнал жоғалып кетеді. Қарапайым сигнал кезінде сигналды өңдеу функциясы тек бір ғана аргумент қабылдайды-сигнал номері. Ал тура уақыттағы сигнал кезінде екінші аргумент алынады- сигналмен байланысты мән (бүтін сан немесе көрсеткіш). Сигналдың мәні сигнал туындаған кезде көрсетіледі. Тура уақыттағы сигналдар SIGRTMIN .. SIGRTMAX аралығында орналасқан. Сонымен қатар, бұл тұрақтылардың (сигналдар номері ) сандық мәні тура уақыттағы сигналдар үшін стандартта анықталмаған ол реализацияға байланысты. Қарапайым сигналдардан ерекшелігі – ТУ сигналдары ақпаратты 8-биттік кодқа (сигналдар көзін көрсететін) және 32-битті мәнге ауыстыра алады. ТУ көптеген басқа құрылғылармен байланысы, ТУ-ғы сигналдардың қарапайым сигналдардан тағы бір ерекшелігі оларда арнайы басымдылықтарымен және сигналдар кезегі белгілі бір кезекпен немесе ретпен жүзеге асырылады.

• Егер кез келген тура уақыттағы сигнал кезеке тұрса, сол кезектегі барлық сигналдар (барлығы бір басымдылыққа бағынады) FIFO ретімен анықталады.

• Егер кезекте ТУ сигналдарының бірнеше түрлері кездесетін болса, олар сәйкесінше өздерінің басымдылықтарына байланысты жүзеге асырылады. Басымдылық жоғарылаған сайын ол ең төменгі номерді- SIGRTMIN қабылдайды. Реті бойынша келесі әрқайсы сигналдың басымдылығы алдыңғысыны қарағанда төмен. Сигналдарда ең төменгі басымдылығы –SIGRTMAX.

POSIX.1 де анықталған сигналдар механизмі жүйеде туындаған оқиғаларды хабарлай алады бірақ, тура уақыттың қосымшалары талап етілгендердің барлығын қанағаттандыра алмайды. Сигналдар кезекті құра алмайды, сондықтан кейбір оқиғалар жоғалып кетуі мүмкін. Оқиғаға үн қатқанда, уақыттың артуынан және реакциялардың шұғыл талап етілуінен сигналдарда басымдылық болмайды. Сонымен қатар, бір түрге жататын оқиғалар бір-бірінен ерекшеленбейтін ұқсас номерлі сигналдарды шақырады. Көптеген ТУ жүйелер оқиғалардың тез айырбасталуын қамтамасыз етуі тиіс. Мынадай мүмкіндіктерді алу үшін POSIX.4 стандартында сигналдар интерфейсі кеңейтілген.

• Тура уақыттың сигналдары кезекке тұрады сондықтан , оқиғалар жоғалмайды.

• Тура уақыттың өңделмеген сигналдары басымдылықтары бойынша кезектен шығарылады ,сигналдың номері басымдылық ретінде жұмыс атқарады. Бұл оқиғаға тез үн қату және шұғыл реакцияларды талап ету мүмкіндігін көрсетеді .

• Тура уақыттың сигналдары қосымша мәліметтер өрісінен тұрады. Олар қолданбалы жүйелерде сигналдар генераторы мен оның өңдеушісін өзара алмастыру үшін қолданылады. Мысалы бұл мәліметтер өрісі сигналдар көзін идентификациялау үшін қолданылады.

• Қолданбалы жуйелердің қолайлы сигналдарының диапазоны кеңейеді.