8.3.3. Формат сообщения

Формат сообщения зависит от преследуемых целей и от того, работает ли система передачи сообщений на одном компьютере или в распределенной системе. В ряде ОС разработчики предпочитают короткие сообщения фиксированной длины, что позволяет минимизировать обработку и уменьшить расходы памяти на их хранение. Однако более гибкий подход позволяет использовать сообщения переменной длины. На рис. 8.4 показан формат типичного сообщения переменной длины.

Тип сообщения

Идентификатор получателя

Идентификатор отправителя

Длина сообщения

Управляющая информация

Содержание сообщения

Рис. 8.4. Обобщенный формат сообщения

8.3.4. Взаимные исключения

В листинге 8.7 показан один из способов реализации взаимных исключений с использованием системы передачи сообщений. В данной программе предполагается использование блокирующего receive и неблокирующего send. Множество параллельно выполняющихся процессов совместно используют почтовый ящик mutex как для отправки сообщений, так и для их получения. Почтовый ящик после инициализации содержит единственное сообщение с пустым содержанием. Процесс, намеривающийся войти в критический раздел, сначала пытается получить сообщение. Если почтовый ящик пуст, процесс блокируется. Как только процесс получает сообщение, он тут же выполняет критический раздел и затем отсылает сообщение обратно в почтовый ящик. Листинг 8.7. Реализация взаимных исключений с использованием сообщений

const int n = /* Количество процессов */;

void P(int n) {

message msg;

while(true) {

receive(mutex, msg);

/* Критический раздел */;

send(mutex, msg);

/* Остальной код */;

}

}

void main() {

create_mailbox(mutex);

send(mutex, null);

parbrgin(P(1),P(2),…,p(n));

}

Листинг 8.8. Решение задачи производитель-потребитель с ограниченным буфером с использованием сообщений

const int capacity = /* Емкость буфера */;

Null = /* Пустое сообщение */;

int I;

void producer() {

message pmsg;

while(true) {

receive(myproduce, pmsg);

pmsg = produce();

send(mayconsume, pmsg);

}

}

void consumer() {

message cmsg;

while(true) {

receive(myconsume, cmsg);

consume(cmsg);

send(mayproduce, null);

}

}

void main() {

create_mailbox(mayproduce);

create_mailbox(mayconsume);

for (int I = 1; I <= capacity; I++) send(mayproduce, null);

parbegin(producer, consumer);

}

В рассмотренном решении предполагается, что если операция receive выполняется параллельно более чем одним процессом, то:

• если имеется сообщение, оно передается только одному из процессов, а остальные процессы блокируются;

• если очередь сообщений пуста, блокируются все процессы; при появлении в очереди сообщения, его получает только один из заблокированных процессов.

Это предположение выполняется практически для всех средств передачи сообщений.

В качестве другого примера использования сообщений в листинге 8.8 приведено решение задачи производитель-потребитель с ограниченным буфером. В отличие от семафоров здесь передаются сообщения, а не сигналы. В программе используются два почтовых ящика. Когда производитель генерирует данные, он посылает их в качестве сообщения в почтовый ящик mayconsume. Пока в этом почтовом ящике имеется хотя бы одно сообщение, потребитель может получит данные. Следовательно, почтовый ящик mayconsume служит буфером, данные в котором организованы в виде очереди сообщений. “Емкость” этого буфера определяется глобальной переменной capacity. Почтовый ящик mayproduce изначально заполнен пустыми сообщениями в количестве, равном емкости буфера. Количество сообщений в этом почтовом ящике уменьшается при каждом поступлении новых данных и увеличивается при их использовании.

Такой подход достаточно гибкий – он может работать с любым количеством производителей и потребителей. Боле того, система производителей и потребителей может быть распределенной, когда все производители и почтовый ящик mayproduce находятся на одной машине, а потребители и почтовый ящик mayconsume – на другой.

24