Основы программирования в Linux - Нейл Мэтью

int send_mess_to_server(message_db_t mess_to_send) {

 struct msg_passed my_msg;

#if DEBUG_TRACE

 printf("%d send_mess_to_server()n", getpid());

#endif

 my_msg.real_message = mess_to_send;

 my_msg.msg_key = mess_to_send.client_pid;

 if (msgsnd(serv_qid, (void *)&my_msg, sizeof(mess_to_send) , 0) == -1) {

  perror("Message send failed");

  return(0);

 }

 return(1);

}

4. При получении сообщения от сервера клиент использует ID процесса для получения только сообщений, адресованных ему, пропуская сообщения, предназначенные другим клиентам.

int read_resp_from_server(message_db_t *rec_ptr) {

 struct msg_passed mymsg;

#if DEBUG_TRACE

 printf("%d :- read_resp_from_server()n", getpid());

#endif

 if (msgrcv(cli_qid, (void *)&my_msg, sizeof(*rec_ptr), getpid(), 0) == -1) {

  return(0);

 }

 *rec_ptr = my_msg.real_message;

 return(1);

}

5. Для сохранения совместимости с файлом pipe_imp.c необходимо объявить четыре дополнительные функции. Но в вашей программе они будут пустыми. Операции, которые они реализовывали в случае применения каналов, больше не нужны.

int start_resp_to_client(const message_db_t mess_to_send) {

 return(1);

}

void end_resp_to_client(void) {}

int start_resp_from_server(void) {

 return(1);

}

void end_resp_from_server(void) {}

Теперь вы можете просто запустить сервер, выполняющий в фоновом режиме реальное сохранение и извлечение данных, и затем выполнить клиентское приложение для подключения к серверу с помощью сообщений.

Все, что вы должны сделать, — это заменить интерфейсные функции из главы 11 другой реализацией, применяющей очереди сообщений. Преобразование приложения для использования очередей сообщений показывает мощь этого средства IPC, т.к. вам требуется меньше функций, чем в случае применения каналов, и даже эти необходимые функции гораздо проще, чем в предыдущей версии приложения.

Команды состояния IPC

Несмотря на то, что для соответствия требованиям X/Open этого не требуется, большинство систем Linux предоставляет набор команд, обеспечивающих доступ к данным IPC в режиме командной строки и удаление потерянных средств IPC. Существуют команды ipcs и ipcrm, очень полезные при разработке программ.

Один из досадных недостатков средств IPC состоит в том, что плохо написанная программа или программа, по какой-либо причине завершившаяся аварийно, может оставить свои ресурсы IPC (например, данные в очереди сообщений) еще долго блуждающими в системе без определенной цели после завершения программы. Такое поведение может привести к аварийному завершению нового запуска программы, поскольку она рассчитывает начать выполнение в очищенной системе, а на самом деле находит эти блуждающие ресурсы. Команды состояния (ipcs) и удаления (ipcrm) позволяют проверить систему и очистить ее от ненужных средств IPC.

Отображение состояния семафора

Для проверки состояния семафоров в системе примените команду ipcs -s. Если какие-то семафоры присутствуют, вывод команды будет выглядеть следующим образом:

$ ipcs -s

------ Semaphore Arrays ------

key        semid owner perms nsems

0x4d00df1a 768   rick  666   1

Для удаления семафоров, случайно оставленных программами, вы можете использовать команду ipcrm. Для удаления только что отображенного семафора примените (в Linux) следующую команду:

$ ipcrm -s 768

В некоторых более старых системах Linux используется несколько иной синтаксис команды:

$ ipcrm sem 768

Но этот устаревший стиль редко встречается в наше время. Формат, подходящий для вашей конкретной системы, ищите на страницах интерактивного справочного руководства.

Отображение состояния совместно используемой памяти

Многие системы предоставляют программы режима командной строки для доступа не только к сведениям о семафорах, но и к подробным данным совместно используемой памяти. К ним относятся команды ipcs -m и ipcrm -m <id> (или ipcrm shm <id>).

Далее приведен пример вывода команды ipcs -m:

$ ipcs -m

------ Shared Memory Segments ------

key        shmid owner perms bytes nattch status

0x00000000 384   rick  666   4096  2      dest

Здесь показан единственный сегмент совместно используемой памяти объемом 4 Кбайт, присоединенный к двум процессам.

Команда ipcrm -m <id> позволяет удалить совместно используемую память. Она бывает полезной, когда программа завершается аварийно при попытке убрать такую память.

Отображение состояния очереди сообщений

Для очередей сообщений предназначены команды ipcs -q и ipcrm -q <id> (или ipcrm msg <id>).

Далее приведен пример вывода команды ipcs -q:

$ ipcs -q

------ Message Queues ------

key        msqid owner perms used-bytes messages

0x000004d2 3384  rick  666   2048       2

В нем показаны в очереди сообщений два сообщения общим объемом 2048 байтов. Команда ipcrm -q <id> позволяет удалить очередь сообщений.

Резюме

В этой главе вы познакомились с тремя разновидностями средств взаимосвязи процессов, которые стали широко применяться в ОС UNIX System V.2 и были доступны в системе Linux, начиная с ранних версий ее дистрибутивов. Вы рассмотрели предлагаемые ими сложные функциональные возможности и, после того как поняли принципы их функционирования, оценили обеспечиваемое ими эффективное решение для удовлетворения многих потребностей межпроцессного взаимодействия. 

Глава 15

Сокеты

В этой главе вы познакомитесь с еще одним способом взаимодействия процессов, существенно отличающимся от тех, которые мы обсуждали в главах 13 и 14. До настоящего момента все рассматриваемые нами средства основывались на совместно используемых ресурсах одного компьютера. Ресурсы могли быть разными: областью файловой системы, сегментами совместно используемой памяти или очередями сообщений, но использовать их могли только процессы, выполняющиеся на одной машине.

В версию ОС Berkeley UNIX было включено новое средство коммуникации — интерфейс сокетов, — являющееся расширением концепции канала, обсуждавшейся в главе 13. В системах Linux также есть интерфейсы сокетов.

Вы можете применять сокеты во многом так же, как каналы, но они поддерживают взаимодействие в пределах компьютерной сети. Процесс на одной машине может использовать сокеты для взаимосвязи с процессом на другом компьютере, что делает возможным существование клиент-серверных систем, распределенных в сети. Процессы, выполняющиеся на одной машине, также могут применять сокеты.

Кроме того, интерфейс сокетов стал доступен в ОС Windows благодаря общедоступной спецификации Windows Sockets или WinSock. Сервисы сокетов в ОС Windows предоставляются системным файлом Winsock.dll. Стало быть, программы под управлением Windows могут взаимодействовать по сети с компьютерами под управлением Linux и UNIX и наоборот, реализуя, таким образом, клиент-серверные системы. Несмотря на то, что программный интерфейс для WinSock не совпадает полностью с интерфейсом сокетов в UNIX, в основе его лежат те же сокеты.

В одной-единственной главе мы не сможем дать исчерпывающее описание всех многообразных сетевых возможностей Linux, поэтому вы найдете здесь лишь основные программные сетевые интерфейсы, которые позволят вам писать собственные программы, работающие в сети.

Более подробно мы рассмотрим следующие темы:

□ как действует соединение с помощью сокетов;

□ атрибуты сокетов, адреса и обмен информацией;

□ сетевая информация и интернет-демон (inetd/xinetd);

□ клиенты и серверы.

Что такое сокет?

Сокет — это средство связи, позволяющее разрабатывать клиент-серверные системы для локального, на одной машине, или сетевого использования. Функции ОС Linux, такие как вывод, подключение к базам данных и обслуживание Web-страниц, равно как и сетевые утилиты, например rlogin, предназначенная для удаленной регистрации, и ftp, применяемая для передачи файлов, обычно используют сокеты для обмена данными.

Сокеты создаются и используются не так, как каналы, потому что они подчеркивают явное отличие между клиентом и сервером. Механизм сокетов позволяет создавать множество клиентов, присоединенных к единственному серверу.

Соединения на базе сокетов

Соединения на базе сокетов можно рассматривать как телефонные звонки в учреждение. Телефонный звонок поступает в организацию, и на него отвечает секретарь приемной, направляющий вызов в соответствующий отдел (серверный процесс) и оттуда к нужному сотруднику (сокет сервера). Каждый входящий телефонный звонок (клиент) направляется к соответствующей конечной точке, и промежуточные операторы могут заниматься последующими телефонными звонками. Прежде чем рассматривать установку соединений с помощью сокетов в системах Linux, нужно понять, как они ведут себя в приложениях сокетов, поддерживающих соединения.