Читать онлайн «UNIX: взаимодействие процессов». Страница 69

40-44 Мы проверяем начальное значение, указанное вызвавшим процессом, поскольку семафоры System V обычно хранятся как беззнаковые короткие целые (unsigned short, структура sem в разделе 11.1) с максимальным значением 32767 (раздел 11.7), тогда как семафоры Posix обычно хранятся как целые с максимально возможным размером (раздел 10.13). Константа SEMVMX определяется некоторыми реализациями как максимальное значение семафора System V, а если она не определена, то мы определяем ее равной 32 767 в листинге 10.36.

52-53 Если семафор уже существует и вызвавший процесс не указал флаг O_EXCL, ошибка не возвращается. В этом случае программа переходит к открытию (не созданию) существующего семафора.

В листинге 10.38 приведен текст второй половины функции sem_open.

Листинг 10.38. Функция sem_open: вторая половина

//my_pxsem_svsem/sem_open.c

55  /*

56   * (O_CREAT не указан) или

57   * (O_CREAT без O_EXCL и семафор уже существует).

58   * Нужно открыть семафор и проверить, что он уже проинициализирован.

59   */

60  if ((key = ftok(pathname, 0)) == (key_t) –1)

61   goto err;

62  if ((semid = semget(key, 0, semflag)) == –1)

63 goto err;

64  arg.buf = &seminfo;

65  for (i = 0; i < MAX_TRIES; i++) {

66   if (semctl(semid, 0, IPC_STAT, arg) == –1)

67    goto err;

68   if (arg.buf->sem_otime != 0)

69    goto finish;

70   sleep(1);

71  }

72  errno = ETIMEDOUT;

73 err:

74  save_errno = errno; /* не даем вызову semctl() изменить значение errno */

75  if (semid != –1)

76   semctl(semid, 0, IPC_RMID);

77  errno = save_errno;

78  return(SEM_FAILED);

79 finish:

80  if ((sem = malloc(sizeof(mysem_t))) == NULL)

81   goto err;

82  sem->sem_semid = semid;

83  sem->sem_magic = SEM_MAGIC;

84  return(sem);

85 }

Открытие существующего семафора

55-63 Если семафор уже создан (флаг O_CREAT не указан или указан, но без O_EXCL, а семафор существует), мы открываем семафор System V с помощью semget. Обратите внимание, что в вызове sem_open указывать аргумент mode не нужно, если не указан флаг O_CREAT, но вызов semget требует указания режима доступа, даже если открывается существующий семафор. Ранее в тексте функции мы присваивали значение по умолчанию (константу SVSEM_MODE из нашего заголовочного файла unpipc.h) переменной, которую теперь передаем semget, если не указан флаг O_CREAT.

Ожидание инициализации семафора

64-72 Проверяем, что семафор уже инициализирован, вызывая semctl с командой IPC_STAT и сравнивая значение поля sem_otime возвращаемой структуры с нулем.

Возврат кода ошибки

73-78 Когда возникает ошибка, мы аккуратно вызываем все последующие функции, чтобы не изменить значение errno.

Выделение памяти под sem_t

79-84 Мы выделяем память под структуру sem_t и помещаем в нее идентификатор семафора System V. Функция возвращает указатель на эту структуру.

В листинге 10.39 приведен текст функции sem_close, которая вызывает free для освобождения динамически выделенной под структуру sem_t памяти. 

Листинг 10.39. Функция sem_close

//my_pxsem_svsem/sem_close.с

1  #include "unpipc.h"

2  #include "semaphore.h"

3  int

4  mysem_close(mysem_t *sem)

5  {

6   if (sem->sem_magic != SEM_MAGIC) {

7    errno = EINVAL;

8    return(-1);

9   }

10  sem->sem_magic = 0; /* на всякий случай */

11  free(sem);

12  return(0);

13 }

Функция sem_unlink, текст которой приведен в листинге 10.40, удаляет вспомогательный файл и семафор System V, связанные с указанным ей семафором Posix.

Листинг 10.40. Функция sem_unlink

//my_pxsem_svsem/sem_unlink.с

1  #include "unpipc.h"

2  #include "semaphore.h"

3  int

4  mysem_unlink(const char *pathname)

5  {

6   int semid;

7   key_t key;

8   if ((key = ftok(pathname, 0)) == (key_t) –1)

9    return(-1);

10  if (unlink(pathname) == –1)

11   return(-1);

12  if ((semid = semget(key, 1, SVSEM_MODE)) == –1)

13   return(-1);

14  if (semctl(semid, 0, IPC_RMID) == –1)

15   return(-1);

16  return(0);

17 }

Получение ключа System V по полному имени

8-16 Функция ftok преобразует полное имя файла в ключ System V IPC. После этого вспомогательный файл удаляется вызовом unlink (именно в этом месте кода, на тот случай, если одна из последующих функций вернет ошибку). Затем мы открываем семафор System V вызовом semget и удаляем его с помощью команды IPC_RMID для semctl.

В листинге 10.41 приведен текст функции sem_post, которая увеличивает значение семафора.

11-16 Мы вызываем semop с операцией, увеличивающей значение семафора на 1.

Листинг 10.41. Функция sem_post

//my_pxsem_svsem/sem_post.с

1  #include "unpipc.h"

2  #include "semaphore.h"

3  int

4  mysem_post(mysem_t *sem)

5  {

6   struct sembuf op;

7   if (sem->sem_magic != SEM_MAGIC) {

8    errno * EINVAL;

9    return(-1);

10  }

11  op.sem_num = 0;

12  op.sem_op = 1;

13  op.sem_flg = 0;

14  if (semop(sem->sem_semid, &op, 1) < 0)

15   return(-1);

16  return(0);

17 }

Следующая функция приведена в листинге 10.42; она называется sem_wait и ожидает изменения значения семафора с нулевого на ненулевое, после чего уменьшает значение семафора на 1.

11-16 Мы вызываем semop с операцией, уменьшающей значение семафора на 1.

Листинг 10.42. Функция sem_wait

//my_pxsem_svsem/sem_wait.c

1  #include "unpipc.h"

2  #include "semaphore.h"

3  int

4  mysem_wait(mysem_t *sem)

5  {

6   struct sembuf op;

7   if (sem->sem_magic != SEM_MAGIC) {

8    errno = EINVAL;

9    return(-1);

10  }

11  op.sem_num = 0;

12  op.sem_op = –1;

13  op.sem_flg = 0;

14  if (semop(sem->sem_semid, &op, 1) < 0)

15   return(-1);

16  return(0);

17 }

В листинге 10.43 приведен текст нашей функции sem_trywait, которая представляет собой неблокируемую версию sem_wait.

13 Единственное отличие от функции sem_wait из листинга 10.42 заключается в том, что флагу sem_flg присваивается значение IPC_NOWAIT. Если операция не может быть завершена без блокирования вызвавшего потока, функция semop возвращает ошибку EAGAIN, а это именно тот код, который должен быть возвращен sem_trywait, если операция не может быть завершена без блокирования потока.

Листинг 10.43. Функция sem_trywait

//my_pxsem_svsem/sem_trywait.c

1  #include "unpipc.h"

2  #include "semaphore.h"

3  int

4  mysem_trywait(mysem_t *sem)

5  {

6   struct sembuf op;

7   if (sem->sem_magic != SEM_MAGIC) {

8    errno = EINVAL;

9    return(-1);

10  }

11  op.sem_num = 0;

12  op.sem_op = –1;

13  op.sem_flg = IPC_NOWAIT;

14  if (semop(sem->sem_semid, &op, 1) < 0)

15   return(-1);

16  return(0);

17 }

Последняя функция приведена в листинге 10.44. Это функция sem_getvalue, возвращающая текущее значение семафора.

11-14 Текущее значение семафора получается отправкой команды GETVAL функции semctl.

Листинг 10.44. Функция sem_getvalue

//my_pxsem_svsem/sem_getvalue.с

1  #include "unpipc.h"

2  #include "semaphore.h"

3  int

4  mysem_getvalue(mysem_t *sem, int *pvalue)

5  {

6   int val;

7   if (sem->sem_magic != SEM_MAGIC) {

8    errno = EINVAL;

9    return(-1);

10  }

11  if ((val = semctl(sem->sem_semid, 0, GETVAL)) < 0)

12   return(-1);

13  *pvalue = val;

14  return(0);

15 }

Семафоры Posix представляют собой семафоры-счетчики, для которых определены три основные операции:

1. Создание семафора.

2. Ожидание изменения значения семафора на ненулевое и последующее уменьшение значения.

3. Увеличение значения семафора на 1 и возобновление выполнения всех процессов, ожидающих его изменения.

Семафоры Posix могут быть именованными или неименованными (размещаемыми в памяти). Именованные семафоры всегда могут использоваться отдельными процессами, тогда как размещаемые в памяти должны для этого изначально планироваться как разделяемые между процессами. Эти типы семафоров также отличаются друг от друга по живучести: именованные семафоры обладают по меньшей мере живучестью ядра, тогда как размещаемые в памяти обладают живучестью процесса.