Использование posix-функций для порождения процессов

Подобно созданию процессов с помощью функций system() и fork-exec, функции posix_spawn() создают новые сыновние процессы из заданных образов процессов. Однако функции posix_spawn() позволяют при этом реализовать более многослойные «рычаги» управления, т.е. они управляют следующими атрибутами сын овних процессов, унаследованных от родительского процесса:

•  Дескрипторы файлов;

• стратегия планирования;

• идентификатор группы процессов;

• идентификатор пользователя и группы;

• маска сигналов.

Функции posix_spawn() позволяют управлять тем, будут ли сигналы, проигнорированные родительским процессом, игнорироваться его потомком или устанавливаться для выполнения действий, заданных по умолчанию. Управление дескрипторами файлов позволяет сыновнему процессу получить самостоятельный доступ к потоку данных, независимо открытому родителем. Возможность установить для сыновнего процесса идентификатор группы повлияет на то, как управление сыновней задачей будет связано с управлением родителем. Наконец, стратегию планирования сыновнего процесса можно установить отличной от стратегии планирования его родителя.

Синопсис

#include <spawn.h>

int posix_spawn( pid_t *restrict pid, const char *restrict path,

const posix_spawn_file_actions_t *file_actions,

const posix_spawnattr_t *restrict attrp,

char *const argv[restrict],

char *const envp[restrict]);

int posix_spawnp(pid_t *restrict pid, const char *restrict file,

const posix_spawn_file_actions_t *file_actions,

const posix_spawnattr_t *restrict attrp,

char *const argv[restrict],

char *const envp[restrict]);

Различие между этими двумя функциями состоит в том, что функции posix_spawn () передается параметр path, а функции posix_spawnp () — параметр file. Параметр path в функции posix_spawn() принимает полное или относительное составное имя выполняемого файла, а параметр file в функции posix_spawnp () — только имя выполняемой программы. Если этот параметр содержит символ «косая черта», то содержимое параметра file используется в качестве составного путевого имени. В противном случае путь к выполняемому файлу определяется с помощью переменной среды PATH .

Параметр file_actions представляет собой указатель на структуру posix_spawn_file_actions_t:

struct posix_spawn_file_actions_t {

int _allocated;

int _used;

struct _spawn_action *actions;

int _pad[16] ;

} ;

Структура posix_spawn_file_actions_t содержит информацию о действиях, выполняемых в новом процессе над дескрипторами файлов. Параметр file_actions используется для преобразования родительского набора дескрипторов открытых файлов в набор дескрипторов файлов для порожденного сыновнего процесса. Эта структура может содержать ряд файловых операций, предназначенных для выполнения в последовательности, в которой они были добавлены в объект действий над файлами. Эти файловые операции выполняются над дескрипторами открытых файлов родительского процесса и позволяют копировать, добавлять, удалять или закрывать дескрипторы заданных файлов от имени сыновнего процесса даже до его создания. Если параметр file_actions содержит нулевой указатель, то дескрипторы файлов, открытые родительским процессом, останутся открытыми для его потомка без каких-либо модификаций. Функции, используемые для добавления действий над файлами в объект типа posix_spawn_file_actions, перечислены в табл. 3.4.

Таблица З.4. Функции, используемые для добавления действий над файлами в объект типа posix_spawn_file_actions

int posix_spawn_file_actions_addclоse (posix_spawn_file_actions_t *file_actions, int fildes);

Добавляет действие close() в объект действий над файлами, заданный параметром file_actions. В результате при порождении нового процесса с помощью этого объекта будет закрыт файловый дескриптор fildes

int posix_spawn_file_actions_addopen (posix_spawn_file_actions_t *file_actions, int fildes,

const char *restrict path, int oflag, mode_t mode);

Добавляет действие open () в объект действий над файлами, заданный параметром file_actions. В результате при порождении нового процесса с помощью этого объекта будет открыт файл, заданный параметром path, с использованием дескриптора fildes

int posix_spawn_file_actions_adddup2 (posix_spawn_file_actions_t *file_actions, int fildes, int new fildes);

Добавляет действие dup2 () в объект действий над файлами, заданный параметром file_actions. В результате при порождении нового процесса с помощью этого объекта будет создан дубликат файлового дескриптора fildes с использованием файлового дескриптора newfildes

int posix_spawn_file_actions_destroy(posix_spawn_file_actions_t *file_actions);

Разрушает объект, заданный параметром file_actions, что приводит к деинициализации этого объекта. Затем его можно инициализировать повторно с помощью функции posix_spawn_file_actions_init ()

int posix_spawn_file_actions_init (posix_spawn_file_actions_t *file_actions);

Инициализирует объект, заданный параметром file_actions. После инициализации этот объект не будет содержать действий, предназначенных для выполнения над файлами

Параметр attrp указывает на структуру posix_ spawnattr_t:

struct posix_spawnattr_t {

short int _flags;

pid_t _pgrp;

sigset__t _sd;

sigset_t _ss;

struct sched_param _sp;

int _policy;

int _pad[16] ;

};

Эта структура содержит информацию о стратегии планирования, группе процессов, сигналах и флагах для нового процесса. Ниже следует описание отдельных атрибутов этой структуры.

_flags Используется для индикации того, какие атрибуты процесса должны быть модифицированы в порожденном процессе.

Эти атрибуты организованы поразрядно по принципу включающего ИЛИ:

POSIX_SPAWN_RESETIDS

POSIX_SPAWN_SETPGROUP

POSIX_SPAWN_SETSIGDEF

POSIX_SPAWN_SETSIGMASK

POSIX_SPAWN_SETSCHEDPARAM

POSIX_SPAWN_SETSCHEDULER

_pgrp Идентификатор группы процессов, подлежащих объединению с новым

процессом.

_sd Представляет множество сигналов, подлежащих обработке по умолчанию новым процессом.

_ss Представляет маску сигналов, подлежащую использованию новым процессом.

_sp Представляет параметр планирования, подлежащий назначению новому процессу.

_policy Представляет стратегию планирования, предназначенную для нового процесса.

Функции, используемые для установки и считывания отдельных атрибутов, содержащихся в структуре posix_spawnattr_t, перечислены в табл. 3.5.

Таблица 3.5. Функции, используемые для установки и считывания отдельных атрибутов структуры posix_spawnattr_t

int posix_spawnattr_getflags(const posix_spawnattr_t *restrict attr, short *restrict flags); Возвращает значение атрибута _flags, хранимого в объекте, заданном параметром attr

int posix_spawnattr_setflags (posix_spawnattr_t *attr,short flags); Устанавливает значение атрибута _flags, хранимого в объекте, заданном параметром attr, равным значению параметра flags

int posix_spawnattr_getpgroup (const posix_spawnattr_t *restrict attr, pid_t *restrict pgroup); Возвращает значение атрибута _pgroup, хранимого в объекте, заданном параметром attr, и сохраняет его в параметре pgroup

int posix_spawnattr_setpgroup (posix_spawnattr_t *attr, pid_t pgroup); Устанавливает значение атрибута_pgroup, хранимого в объекте, заданном параметром attr, равным параметру pgroup, если в атрибуте _flags установлен признак POSIX_S PAWN_SETPGROUP

int posix_spawnattr_getschedparam (const posix_spawnattr_t *restrict attr, struct sched_param *restrict schedparam) ; Возвращает значение атрибута_sp, хранимого в объекте, заданном параметром attr, и сохраняет его в параметре schedparam

int posix_spawnattr_setschedparam (posix_spawnattr_t *attr, const struct sched_param *restrict schedparam) ; Устанавливает значение атрибута_sp, хранимого в объекте, заданном параметром attr, равным параметру schedparam, если в атрибуте _flags установлен признак POSIX_SPAWN_SETSCHEDPARAM

int posix_spawnattr_getschedpolicy (const posix_spawnattr_t *restrict attr, int *restrict schedpolicy) ; Возвращает значение атрибута _policy, хранимого в объекте, заданном параметром attr, и сохраняет его в параметре schedpolicy

int posix_spawnattr_setschedpolicy (posix_spawnattr_t *attr, int schedpolicy); Устанавливает значение атрибута_policy, хранимого в объекте, заданном параметром attr, равным параметру schedpolicy, если в атрибуте_flags установлен признак POSIX_SPAWN_SETSCHEDULER

int posix_spawnattr_getsigdefault (const posix_spawnattr_t *restrict attr, sigset_t *restrict sigdefault); Возвращает значение атрибута_sd, хранимого в объекте, заданном параметром attr, и сохраняет его в параметре sigdefault

int posix_spawnattr_setsigdefault (posix_spawnattr_t *attr, const sigset_t *restrictsigdefault); Устанавливает значение атрибута_sd, хранимого в объекте, заданном параметром attr, равным параметру sigdefault, если в атрибуте _flags установлен признак POSIX_SPAWN_SETSIGDEF

int p osix_spawnattr_getsigmask (const posix_spawnattr_t *restrict attr, sigset_t *restrict sigmask); Возвращает значение атрибута _ss, хранимого в объекте, заданном параметром attr, и сохраняет его в параметре sigmask

int posix_spawnattr_setsigmask (posix_spawnattr_t *restrict attr, const sigset_t *restrict sigmask); Устанавливает значение атрибута_ss, хранимого в объекте, заданном параметром attr, равным параметру sigmask, если в атрибуте _flags установлен признак POSIX_S PAWN_SETSIGMASK

int posix_spawnattr_destroy (posix_spawnattr_t *attr); Разрушает объект, заданный параметром attr. Этот объект можно затем снова инициализировать с помощью функции posix_spawnattr_init()

int posix_spawnattr_init (posix_spawnattr_t *attr);Инициализирует объект, заданный параметром attr, значениями, действующими по умолчанию для всех атрибутов, содержащихся в этой структуре

Пример использования функции posix_spawn () для создания процесса приведен в листинге 3.3.

// Листинг 3.3. Порождение процесса с помощью // функции posix_spawn(), которая

// вызывает утилиту ps

#include <spawn.h>

#include <stdio.h>

#include <errno.h>

#include <iostream>

{

//...

posix_spawnattr_t X;

posix_spawn_file_actions_t Y;

pid_t Pid;

char *const argv[] = {"/bin/ps»,«-lf»,NULL};

char *const envp[] = {«PROCESSES=2»};

posix_spawnattr_init(&X);

posix_spawn_file_actions_init(&Y);

posix_spawn(&Pid,"/bin/ps»,&Y,&X,argv,envp);

perror(«posix_spawn»);

cout << «spawned PID: " << Pid << endl;

//...

return(0);

}

В листинге 3.3 инициализируются объекты posix_spawnattr_t и posix_spawn_ file_actions_t. Функция posix_spawn() вызывается с такими аргументами: Pid,путь " /bin/ps», Y, X, массив argv (который содержит команду в качестве первого элемента и опцию в качестве второго) и массив envp, содержащий список переменных среды. При успешном выполнении функции posix_spawn() значение, хранимое в параметре Pid, станет идентификатором (PID) порожденного процесса, а функция perror() отобразит следующий результат:

posix_spawn: Success

Затем будет выведено значение Pid. В данном случае порожденный процесс выполняет следующую команду: /bin/ps -lf

При успешном выполнении POSIX-функции возвращают (обычным путем) число 0 и в параметре pid идентификатор (id) сыновнего процесса (для родительского процесса). В случае неудачи сыновний процесс не создается, следовательно, значение pid не имеет смысла, а сама функция возвращает значение ошибки.

При использовании spawn-функций ошибки могут возникать на трех уровнях. Во-первых, это возможно, если окажутся недействительными объекты file_actions или attr objects. Если это произойдет после успешного (казалось бы) завершения функции (т.е. после порождения сыновнего процесса), такой сыновний процесс может получить статус завершения со значением 127 . Если ошибка связана с функциями управления атрибутами порожденных процессов, возвращается код ошибки, сгенерированный конкретной функцией (см. табл. 3.4 и 3.5). Если spawn -функция успела успешно завершиться, то сыновний процесс может иметь статус завершения со значением 127 .

Ошибки также возникают при попытке породить сыновний процесс. Эти ошибки будут такими же, как при выполнении функций fork () или exec (). В этом случае они (ошибки) займут место значений, возвращаемых spawn -функциями. Если сыновний процесс генерирует ошибку, родительский процесс не получает «дурного известия» автоматически. Для извещения родителя об ошибке сыновнего процесса необходимо использовать другие механизмы, поскольку информация об этом не сохраняется в статусе завершения потомка. С этой целью можно использовать механизм межпроцессного взаимодействия либо специальный флаг, устанавливаемый сыновним процессом и видимый для его родителя.