Морис Бах - Архитектура операционной системы UNIX

#include ‹sys/ipc.h›

#include ‹sys/shm.h›

#define SHMKEY 75

#define K 1024

int shmid;

main() {

int i, *pint;

char *addr1, *addr2;

extern char *shmat();

extern cleanup();

for (i = 0; i ‹ 20; i++) signal(i, cleanup);

shmid = shmget(SHMKEY, 128*K, 0777IPC_CREAT);

addr1 = shmat(shmid, 0, 0);

addr2 = shmat(shmid, 0, 0);

printf("addr1 0x%x addr2 0x%x\n", addr1, addr2);

pint = (int *) addr1;

for (i = 0; i ‹ 256, i++) *pint++ = i;

pint = (int *) addr1;

*pint = 256;

pint = (int *) addr2;

for (i = 0; i ‹ 256, i++) printf("index %d\tvalue %d\n", i, *pint++);

pause();

}

cleanup() {

shmctl(shmid, IPC_RMID, 0);

exit();

}

Рисунок 11.11. Присоединение процессом одной и той же области разделяемой памяти дважды

#include ‹sys/types.h›

#include ‹sys/ipc.h›

#include ‹sys/shm.h›

#define SHMKEY 75

#define K 1024

int shmid;

main() {

int i, *pint;

char *addr;

extern char *shmat();

shmid = shmget(SHMKEY, 64*K, 0777);

addr = shmat(shmid, 0, 0);

pint = (int *) addr;

while (*pint == 0);

for (i = 0; i ‹ 256, i++) printf("%d\n", *pint++);

}

Рисунок 11.12. Разделение памяти между процессами

Рисунок 11.13. Структуры данных, используемые в работе над семафорами

Синтаксис вызова системной функции semget:

id = semget(key, count, flag);

где key, flag и id имеют тот же смысл, что и в других механизмах взаимодействия процессов (обмен сообщениями и разделение памяти). В результате выполнения функции ядро выделяет запись, указывающую на массив семафоров и содержащую счетчик count (Рисунок 11.13). В записи также хранится количество семафоров в массиве, время последнего выполнения функций semop и semctl. Системная функция semget на Рисунке 11.14, например, создает семафор из двух элементов.

Синтаксис вызова системной функции semop:

oldval = semop(id, oplist, count);

где id — дескриптор, возвращаемый функцией semget, oplist — указатель на список операций, count — размер списка. Возвращаемое функцией значение oldval является прежним значением семафора, над которым производилась операция. Каждый элемент списка операций имеет следующий формат:

• номер семафора, идентифицирующий элемент массива семафоров, над которым выполняется операция,

• код операции,

• флаги.

#include ‹sys/types.h›

#include ‹sys/ipc.h›

#include ‹sys/sem.h›

#define SEMKEY 75

int semid;

unsigned int count;

/* определение структуры sembuf в файле sys/sem.h

struct sembuf {

unsigned shortsem_num;

short sem_op;

short sem_flg;

} ; */

struct sembuf psembuf, vsembuf;

/* операции типа P и V */

main(argc, argv)

int argc;

char *argv[];

{

int i, first, second;

short initarray[2], outarray[2];

extern cleanup();

if (argc == 1) {

for (i = 0; i ‹ 20; i++) signal(i,cleanup);

semid = semget(SEMKEY, 2, 0777IPC_CREAT);

initarray[0] = initarray[1] = 1;

semctl(semid, 2, SETALL, initarray);

semctl(semid, 2, GETALL, outarray);

printf("начальные значения семафоров %d %d\n", outarray[0], outarray[1]);

pause(); /* приостанов до получения сигнала */

} /* продолжение на следующей странице */

else

if (argv[1][0] == 'a') {

first = 0;

second = 1;

}

else {

first = 1;

second = 0;

}

semid = semget(SEMKEY, 2, 0777);

psembuf.sem_op = -1;

psembuf.sem_flg = SEM_UNDO;

vsembuf.sem_op = 1;

vsembuf.sem_flg = SEM_UNDO;

for (count = 0; ;count++) {

psembuf.sem_num = first;

semop(semid, &psembuf, 1);

psembuf.sem_num = second;

semop(semid, &psembuf,1);

printf("процесс %d счетчик %d\n", getpid(), count);

vsembuf.sem_num = second;

semop(semid, &vsembuf, 1);

vsembuf.sem_num = first;

semop(semid, &vsembuf, 1);

}

}

cleanup() {

semctl(semid, 2, IPC_RMID, 0);

exit();

}

Рисунок 11.14. Операции установки и снятия блокировки

Ядро считывает список операций oplist из адресного пространства задачи и проверяет корректность номеров семафоров, а также наличие у процесса необходимых разрешений на чтение и корректировку семафоров (Рисунок 11.15). Если таких разрешений не имеется, системная функция завершается неудачно. Если ядру приходится приостанавливать свою работу при обращении к списку операций, оно возвращает семафорам их прежние значения и находится в состоянии приостанова до наступления ожидаемого события, после чего системная функция запускается вновь. Поскольку ядро хранит коды операций над семафорами в глобальном списке, оно вновь считывает этот список из пространства задачи, когда перезапускает системную функцию. Таким образом, операции выполняются комплексно — или все за один сеанс или ни одной.

алгоритм semop /* операции над семафором */

входная информация:

(1) дескриптор семафора

(2) список операций над семафором

(3) количество элементов в списке

выходная информация: исходное значение семафора

{

проверить корректность дескриптора семафора;

start:

считать список операций над семафором из пространства задачи в пространство ядра;

проверить наличие разрешений на выполнение всех операций;

for (каждой операции в списке) {

if (код операции имеет положительное значение) {

прибавить код операции к значению семафора;

if (для данной операции установлен флаг UNDO)

скорректировать структуру восстановления для данного процесса;

вывести из состояния приостанова все процессы, ожидающие увеличения значения семафора;

}

else

if (код операции имеет отрицательное значение) {

if (код операции + значение семафора ›= 0) {

прибавить код операции к значению семафора;

if (флаг UNDO установлен)

скорректировать структуру восстановления для данного процесса;

if (значение семафора равно 0)

вывести из состояния приостанова все процессы, ожидающие обнуления значения семафора;

continue;

}

выполнить все произведенные над семафором в данном сеансе операции в обратной последовательности (восстановить старое значение семафора);

если (флаги не велят приостанавливаться)

вернуться с ошибкой;

приостановиться (до тех пор, пока значение семафора не увеличится);

перейти на start; /* повторить цикл с самого начала */

}

else { /* код операции равен нулю */

if (значение семафора отлично от нуля) {

выполнить все произведенные над семафором в данном сеансе операции в обратной последовательности (восстановить старое значение семафора);