Основы программирования в Linux - Нейл Мэтью

$ cat /proc/net/sockstat

sockets: used 285

TCP: inuse 4 orphan 0 tw 0 alloc 7 mem 1

UDP: inuse 3

UDPLITE: inuse 0

RAW: inuse 0

FRAG: inuse 0 memory 0

В некоторые элементы каталога /proc можно производить запись, а не только читать их. Например, общее количество файлов, которые могут быть открыты одновременно всеми выполняющимися программами, — это параметр ядра Linux. Текущее значение можно прочитать из /proc/sys/fs/file-max:

$ cat /proc/sys/fs/file-max

76593

В данном случае задана величина 76593. Если вам нужно увеличить это значение, вы можете сделать это, записав его в тот же файл. Это действие может потребоваться при выполнении специального комплекса программ, например, системы управления базой данных, которая использует много таблиц, что потребует одновременного открытия большого числа файлов.

Для записи в файлы /proc требуются права доступа суперпользователя. При записи в эти файлы нужно быть предельно внимательным; при записи неподходящих данных возможно возникновение серьезных проблем, включая крах системы и потерю данных.

Для увеличения предельного значения одновременно обрабатываемых в системе файлов до 80000 вы можете просто записать новое предельное значение в файл file-max.

# echo 80000 >/proc/sys/fs/file-max

Теперь, повторно прочитав файл, вы увидите новое значение:

$ cat /proc/sys/fs/file-max

80000

Подкаталоги каталога /proc с числовыми именами применяются для обеспечения доступа к информации о выполняющихся программах. В главе 11 вы узнаете больше о том, что программы выполняются как процессы.

Сейчас только отметьте, что у каждого процесса есть уникальный идентификатор: число в диапазоне от 1 до почти 32 000. Команда ps предоставляет список выполняющихся в данный момент процессов. Например, когда писалась эта глава:

[email protected]:~/BLP4e/chapter03> ps -а

  PID TTY       TIME CMD

 9118 pts/1 00:00:00 ftp

 9230 pts/1 00:00:00 ps

10689 pts/1 00:00:01

bash [email protected]:~/BLP4e/chapter03>

Вы видите несколько сеансов терминалов, запустивших командную оболочку bash и сеанс передачи файла, выполняющий программу ftp. Просмотрев каталог /proc, вы получите более подробную информацию о сеансе ftp.

В данном случае для ftp задан идентификатор процесса 9118, поэтому вы должны заглянуть в каталог /proc/9118 для получения подробной информации о нем:

$ ls -l /proc/9118

total 0

0 dr-xr-xr-x 2 neil users 0 2007-05-20 07:43 attr

0 -r-------- 1 neil users 0 2007-05-20 07:43 auxv

0 -r--r--r-- 1 neil users 0 2007-05-20 07:35 cmdline

0 -r--r--r-- 1 neil users 0 2007-05-20 07:43 cpuset

0 lrvxrwxrwx 1 neil users 0 2007-05-20 07:43 cwd -> /home/neil/BLP4e/chapter03

0 -r-------- 1 neil users 0 2007-05-20 07:43 environ

0 lrwxrwxrwx 1 neil users 0 2007-05-20 07:43 exe -> /usr/bin/pftp

0 dr-x------ 2 neil users 0 2007-05-20 07:19 fd

0 -rw-r--r-- 1 neil users 0 2007-05-20 07:43 loginuid

0 -r--r--r-- 1 neil users 0 2007-05-20 07:43 maps

0 -rw------- 1 neil users 0 2007-05-20 07:43 mem

0 -r--r--r-- 1 neil users 0 2007-05-20 07:43 mounts

0 -r-------- 1 neil users 0 2007-05-20 07:43 mountstats

0 -rw-r--r-- 1 neil users 0 2007-05-20 07:43 oom_adj

0 -r--r--r-- 1 neil users 0 2007-05-20 07:43 oom_score

0 lrwxrwxrwx 1 neil users 0 2007-05-20 07:43 root -> /

0 -rw------- 1 neil users 0 2007-05-20 07:43 seccomp

0 -r--r--r-- 1 neil users 0 2007-05-20 07:43 smaps

0 -r--r--r-- 1 neil users 0 2007-05-20 07:33 stat

0 -r--r--r-- 1 neil users 0 2007-05-20 07:43 statm

0 -r--r--r-- 1 neil users 0 2007-05-20 07:33 status

0 dr-xr-xr-x 3 neil users 0 2007-05-20 07:43 task

0 -r--r--r-- 1 neil users 0 2007-05-20 07:43 wchan

В данном перечне вы видите разные специальные файлы, способные сообщить вам, что происходит с процессом.

Можно сказать, что выполняется программа /usr/bin/pftp, и ее текущий рабочий каталог — home/neil/BLP4e/chapter03. Есть возможность прочитать другие файлы из этого каталога, чтобы увидеть командную строку, применяемую для запуска программы, а также ее окружение. Файлы cmdline и environ предоставляют эту информацию в виде последовательности нуль-терминированных строк, поэтому вам следует соблюдать осторожность при их просмотре. Более подробно окружение ОС Linux мы обсудим в главе 4.

$ od -с /proc/9118/cmdline

0000000 f  t  p  1  9  2  .  1  6  8  .  0  .  1  2

0000020

0000021

Из полученного вывода видно, что ftp была запущена из командной строки ftp 192.163.0.12.

Подкаталог fd предоставляет информацию об открытых дескрипторах файлов, используемых процессом. Эти данные могут быть полезны при определении количества файлов, одновременно открытых программой. На каждый открытый дескриптор приходится один элемент; имя его соответствует номеру дескриптора. В нашем случае, как мы и ожидали, у программы ftp есть открытые дескрипторы 0, 1, 2 и 3. Они включают стандартные дескрипторы ввода, вывода и потока ошибок плюс подключение к удаленному серверу.

$ ls /proc/9118/fd

0 1 2 3

Более сложные приемы: fcntl и mmap

Теперь мы коснемся приемов, которые вы можете пропустить, поскольку они редко используются. Признавая это, мы помещаем их в книгу просто для вашего сведения, потому что применение описываемых средств может предоставить простые решения для замысловатых проблем.

fcntl

Системный вызов fcntl предоставляет дополнительные методы обработки низкоуровневых дескрипторов файлов:

#include <fcntl.h>

int fcntl(int fildes, int cmd);

int fcntl(int fildes, int cmd, long arg);

С помощью системного вызова fcntl вы можете выполнить несколько разнородных операций над открытыми дескрипторами файлов, включая их дублирование, получение и установку флагов дескрипторов файлов, получение и установку флагов состояния файла и управление блокировкой файла (advisory file locking).

Различные операции выбираются разными значениями параметра команды cmd, как определено в файле fcntl.h. В зависимости от выбранной команды системному вызову может потребоваться третий параметр arg.

□ fcntl(fildes, F_DUPFD, newfd) — этот вызов возвращает новый дескриптор файла с числовым значением, равным или большим целочисленного параметра newfd. Новый дескриптор — копия дескриптора fildes. В зависимости от числа открытых файлов и значения newfd этот вызов может быть практически таким же, как вызов dup(fildes).

□ fcntl(fildes, F_GETFD) — этот вызов возвращает флаги дескриптора файла, как определено в файле fcntl.h. К ним относится FD_CLOEXEC, определяющий, закрыт ли дескриптор файла после успешного вызова одного из системных вызовов семейства exec.

□ fcntl(fildes, F_SETFD, flags) — этот вызов применяется для установки флагов дескриптора файла, как правило, только FD_CLOEXEC.

□ fcntl(fildes, F_GETFL) и fcntl(fildes, F_SETFL, flags) — эти вызовы применяются, соответственно, для получения и установки флагов состояния файла и режимов доступа. Вы можете извлечь режимы доступа к файлу с помощью маски O_ACCMODE, определенной в файле fcntl.h. Остальные флаги включают передаваемые значения в третьем аргументе вызову open с использованием O_CREAT. Учтите, что вы не можете задать все флаги. В частности, нельзя задать права доступа к файлу с помощью вызова fcntl.

Вызов fcntl также позволяет реализовать блокировку файла. См. более подробную информацию в разделе 2 интерактивного справочного руководства или главу 7, в которой мы обсуждаем блокировку файлов.

mmap

Система UNIX предоставляет полезное средство, позволяющее программам совместно использовать память, и, к счастью, оно включено в версию 2.0 и более поздние версии ядра Linux. Функция mmap (для отображения памяти) задает сегмент памяти, который может читаться двумя или несколькими программами и в который они могут записывать данные. Изменения, сделанные одной программой, видны всем остальным.

Вы можете применить то же самое средство для работы с файлами, заставив все содержимое файла на диске выглядеть как массив в памяти. Если файл состоит из записей, которые могут быть описаны структурами на языке С, вы сможете обновлять файл с помощью методов доступа к массиву структур.

Это становится возможным благодаря применению сегментов виртуальной памяти с набором особых прав доступа. Чтение из сегмента и запись в него заставляет операционную систему читать соответствующую часть файла на диске и писать данные в нее.

Функция mmap создает указатель на область памяти, ассоциированную с содержимым файла, доступ к которому осуществляется через открытый дескриптор файла.

#include <sys/mman.h>

void *mmap(void *addr, size_t len, int prot, int flags, int fildes, off_t off);