Читать онлайн «UNIX: взаимодействие процессов». Страница 34

32    errno = EAGAIN;

43    goto err;

44   }

45   /* ожидание освобождения места в очереди */

46   while (attr->mq_curmsgs >= attr->mq_maxmsg)

47    pthread_cond_wait(&mqhdr->mqh_wait, &mqhdr->mqh_lock);

48  }

Листинг 5.25. Функция mq_send: вторая половина

//my_pxmsg_mmap/mq_send.с

49  /* nmsghdr будет указывать на новое сообщение*/

50  if ((freeindex = mqhdr->mqh_free) == 0)

51   err_dump("mymq_send: curmsgs = %ld; free = 0", attr->mq_curmsgs);

52  nmsghdr = (struct mymsg_hdr *) &mptr[freeindex];

53  nmsghdr->msg_prio = prio;

54  nmsghdr->msg_len = len;

55  memcpy(nmsghdr + 1, ptr, len); /* копирование сообщения в очередь */

56  mqhdr->mqh_free = nmsghdr->msg_next; /* новое начало списка пустых сообщений */

57  /* поиск места в списке для нового сообщения */

58  index = mqhdr->mqh_head;

59  pmsghdr = (struct mymsg_hdr *) &(mqhdr->mqh_head);

60  while (index != 0) {

61   msghdr = (struct mymsg_hdr *) &mptr[index];

62   if (prio > msghdr->msg_prio) {

63    nmsghdr->msg_next = index;

64    pmsghdr->msg_next = freeindex;

65    break;

66   }

67   index = msghdr->msg_next;

68   pmsghdr = msghdr;

69  }

70  if (index == 0) {

71   /* очередь была пуста или новое письмо добавлено к концу списка */

72   pmsghdr->msg_next = freeindex;

73   nmsghdr->msg_next = 0;

74  }

75  /* запускаем любой из процессов, заблокированных в mq_receive */

76  if (attr->mq_curmsgs == 0)

77   pthread_cond_signal(&mqhdr->mqh_wait);

78  attr->mq_curmsgs++;

79  pthread_mutex_unlock(&mqhdr->mqh_lock);

80  return(0);

81 err:

82  pthread_mutex_unlock(&mqhdr->mqh lock);

83  return(-1);

84 }

Получение индекса свободного блока

50-52 Поскольку количество свободных сообщений при создании очереди равно mq_maxmsg, ситуация, в которой mq_curmsgs будет меньше mq_maxmsg для пустого списка свободных сообщений, возникнуть не может.

Копирование сообщения

53-56 Указатель nmsghdr хранит адрес области памяти, в которую помещается сообщение. Приоритет и длина сообщения сохраняются в структуре msg_hdr, а затем в память копируется содержимое сообщения, переданного вызвавшим процессом.

Помещение нового сообщения в соответствующее место связного списка

57-74 Порядок сообщений в нашем списке зависит от их приоритета: они расположены в порядке его убывания. При добавлении нового сообщения мы проверяем, существуют ли сообщения с тем же приоритетом; в этом случае сообщение добавляется после последнего из них. Используя такой метод упорядочения, мы гарантируем, что mq_receive всегда будет возвращать старейшее сообщение с наивысшим приоритетом. По мере продвижения по списку мы сохраняем в pmsghdr адрес предыдущего сообщения, поскольку именно это сообщение будет хранить индекс нового сообщения в поле msg_next.

ПРИМЕЧАНИЕ

Наша схема может оказаться медленной в случае наличия в очереди большого количества сообщений, поскольку каждый раз при добавлении нового придется просматривать их значительную часть. Можно хранить отдельно индексы последних сообщений со всеми имеющимися значениями приоритета. 

Пробуждение любого процесса, заблокированного в вызове mq_receive

75-77 Если очередь была пуста в момент помещения в нее нового сообщения, мы вызываем pthread_cond_signal, чтобы разблокировать любой из процессов, ожидающих сообщения.

78 Увеличиваем на единицу количество сообщений в очереди mq_curmsgs.

В листинге 5.27 приведен текст первой половины функции mq_receive, которая получает необходимые указатели, блокирует взаимное исключение и проверяет объем буфера вызвавшего процесса, который должен быть достаточным для помещения туда сообщения максимально возможной длины.

Проверка полноты очереди

30-40 Если очередь пуста и установлен флаг O_NONBLOCK, возвращается ошибка с кодом EAGAIN. В противном случае увеличивается значение счетчика mqh_nwait, который проверяется функцией mq_send (листинг 5.25) в случае, если очередь пуста и есть процессы, ожидающие уведомления. Затем мы ожидаем сигнала по условной переменной, который будет передан функцией mq_send (листинг 5.26).

ПРИМЕЧАНИЕ

Наша реализация mq_receive, как и реализация mq_send, упрощает ситуацию с ошибкой EINTR, возвращаемой при прерывании ожидания сигналом, перехватываемым вызвавшим процессом.

В листинге 5.28 приведен текст второй половины функции mq_receive. Мы уже знаем, что в очереди есть сообщение, которое можно будет возвратить вызвавшему процессу.

Листинг 5.27.Функция mq_receive: первая половина

//my_pxmsg_mmap/mq_receive.с

1  #include "unpipc.h"

2  #include "mqueue.h"

3  ssize_t

4  mymq_receive(mymqd_t mqd, char *ptr, size_t maxlen, unsigned int *priop)

5  {

6   int n;

7   long index;

8   int8_t *mptr;

9   ssize_t len;

10  struct mymq_hdr *mqhdr;

11  struct mymq_attr *attr;

12  struct mymsg_hdr *msghdr;

13  struct mymq_info *mqinfo;

14  mqinfo = mqd;

15  if (mqinfo->mqi_magic != MQI_MAGIC) {

16   errno = EBADF;

17   return(-1);

18  }

19  mqhdr = mqinfo->mqi_hdr; /* указатель struct */

20  mptr = (int8_t *) mqhdr; /* указатель на байт */

21  attr = &mqhdr->mqh_attr;

22  if ((n = pthread_mutex_lock(&mqhdr->mqh_lock)) != 0) {

23   errno = n;

24   return(-1);

25  }

26  if (maxlen < attr->mq_msgsize) {

27   errno = EMSGSIZE;

28   goto err;

29  }

30  if (attr->mq_curmsgs = 0) { /* очередь пуста */

31   if (mqinfo->mqi_flags & O_NONBLOCK) {

32    errno = EAGAIN;

33    goto err;

34   }

35   /* ожидаем помещения сообщения в очередь */

36   mqhdr->mqh_nwait++;

37   while (attr->mq_curmsgs == 0)

38    pthread_cond_wait(&mqhdr->mqh_wait, &mqhdr->mqh_lock);

39   mqhdr->mqh_nwait--;

40  }

Листинг 5.28. Функция mq_receive: вторая половина

//my_pxmsg_mmap/mq_receive.c

41  if ((index = mqhdr->mqh_head) == 0)

42   err_dump("mymq_receive: curmsgs = %ld; head = 0", attr->mq_curmsgs);

43  msghdr = (struct mymsg_hdr *) &mptr[index];

44  mqhdr->mqh_head = msghdr->msg_next; /* новое начало списка */

45  len = msghdr->msg_len;

46  memcpy(ptr, msghdr + 1, len); /* копирование самого сообщения */

47  if (priop != NULL)

48   *priop = msghdr->msg_prio;

49  /* только что считанное сообщение становится первым в списке пустых */

50  msghdr->msg_next = mqhdr->mqr_free;

51  mqhdr->mqh_free = index;

52  /* запуск любого процесса, заблокированного в вызове mq_send */

53  if (attr->mq_curmsgs == attr->mq_maxmsg)

54   pthread_cond_signal(&mqhdr->mqh_wait);

55  attr->mq_curmsgs--;

56  pthread_mutex_unlock(&mqhdr->mqh_lock);

57  return(len);

58 err:

59  pthread_mutex_unlock(&mqhdr->mqh_lock);

60  return(-1);

61 }

Возвращение сообщения вызвавшему процессу

43-51 msghdr указывает на msg_hdr первого сообщения в очереди, которое мы и возвратим. Освободившееся сообщение становится первым в списке свободных. 

Разблокирование процесса, заблокированного в вызове mq_send

52-54 Если очередь была полной в момент считывания сообщения, мы вызываем pthread_cond_signal для отправки сообщения любому из процессов, заблокированных в вызове mq_send.

Очереди сообщений Posix просты в использовании: новая очередь создается (или существующая открывается) функцией mq_open; закрываются очереди вызовом mq_close, а удаляются mq_unlink. Поместить сообщение в очередь можно функцией mq_send, а считать его оттуда можно с помощью mq_receive. Атрибуты очереди можно считать и установить с помощью функций mq_getattr и mq_setattr, а функция mq_notify позволяет зарегистрировать процесс на уведомление о помещении нового сообщения в пустую очередь. Каждое сообщение в очереди обладает приоритетом (небольшое целое число), и функция mq_receive всегда возвращает старейшее сообщение с наивысшим приоритетом.

Изучая mq_notify, мы познакомились с сигналами реального времени стандарта Posix, которые обладают номерами от SIGMIN до SIGMAX. При установке обработчика для этих сигналов с флагом SA_SIGINFO они будут помещаться в очередь, доставляться в порядке очереди и сопровождаться двумя дополнительными аргументами (при вызове обработчика).

Наконец, мы реализовали большую часть возможностей очереди сообщений Posix в приблизительно 500 строках кода на языке С, используя отображаемые в память файлы, взаимные исключения и условные переменные Posix. Эта реализация иллюстрирует обработку ситуации гонок при создании новой очереди; еще раз нам придется столкнуться с такой ситуацией в главе 10 при реализации семафоров Posix.