Майкл Джонсон - Разработка приложений в среде Linux. Второе издание

15: return 1;

16: }

17:

18: if ( (fds[1] = open("p2", O_RDONLY)) < 0) {

19: perror("open p2");

20: return 1;

21: }

22:

23: fd = 0;

24: while (1) {

25: /* если данные доступны, прочитать и отобразить их */

26: i = read (fds[fd], buf, sizeof (buf) - 1);

27: if (i < 0) {

28: perror("read");

29: return 1;

30: } else if (!i) {

31: printf("канал закрыт\n");

32: return 0;

33: }

34:

35: buf[i] = '\0';

36: printf ("чтение: %s", buf);

37:

38: /* читать из другого файлового дескриптора */

39: fd = (fd + 1) % 2;

40: }

41: }

Хотя программа mpx-blocksможет считывать одновременно из обоих каналов, это не является особо эффективным. Она считывает из каждого канала по очереди. После запуска программа читает из первого файла, пока в нем доступны данные, второй файл игнорируется вплоть до возврата из read()для первого файла. Как только произошел возврат, первый файл игнорируется вплоть до чтения данных из второго файла. Этот метод не поддерживает гладкое мультиплексирование данных. На рис. 13.1 показана программа mpx-blocksво время выполнения.

Рис. 13.1. Примеры запуска мультиплексной передачи

Как упоминалось в главе 11, неблокируемый файл можно определить с помощью системного вызова fcntl. Если медленный файл неблокируемый, read()сразу же возвращается. Если данные недоступны, она просто возвращает 0. Неблокируемый ввод- вывод предоставляет простое решение мультиплексирования, предотвращая блокирование файловых операций.

Показанная ниже модифицированная версия mpx-blocksпользуется преимуществом неблокируемого ввода-вывода для более гладкого переключения между p1и p2.

1: /* mpx-nonblock.c */

2:

3: #include

4: #include

5: #include

6: #include

7:

8: int main(void) {

9: int fds[2];

10: char buf[4096];

11: int i;

12: int fd;

13:

14: /* открыть оба канала в неблокирующем режиме */

15: if ((fds[0] = open("p1", O_RDONLY | O_NONBLOCK)) < 0) {

16: perror("open p1");

17: return 1;

18: }

19:

20: if ((fds[1] = open("p2", O_RDONLY | O_NONBLOCK)) < 0) {

21: perror("open p2");

22: return 1;

23: }

24:

25: fd = 0;

26: while (1) {

27: /* если данные доступны, прочитать и отобразить их */

28: i = read(fds[fd], buf, sizeof (buf) - 1);

29: if ((i < 0) && (errno ! = EAGAIN)) {

30: perror("read");

31: return 1;

32: } else if (i > 0) {

33: buf[i] = '\0';

34: printf("чтение: %s", buf);

35: }

36:

37: /* читать из другого файлового дескриптора */

38: fd = (fd + 1) % 2;

39: }

40: }

Важное различие между mpx-nonblockи mpx-blocksсостоит в том, что программа mpx-nonblockне закрывается, когда один из каналов, из которого она считывает, закрыт. Неблокируемый read()из канала без записывающих устройств возвращает 0 байт, из канала с таковыми, но без доступных данных read()возвращает EAGAIN.

Простое переключение неблокируемого ввода-вывода между дескрипторами файлов достается высокой ценой. Программа всегда опрашивает два файловых дескриптора для ввода — она никогда не блокируется. Постоянная работа программы приносит системе массу проблем, поскольку операционная система не может перевести процесс в режим ожидания (попробуйте запустить 10 копий mpx-nonblockв своей системе и посмотрите, как это скажется на ее производительности).

Для эффективного мультиплексирования Linux предоставляет системный вызов poll(), позволяющий процессу блокировать одновременно несколько файловых дескрипторов. Постоянно проверяя каждый файловый дескриптор, процесс создает отдельный системный вызов, определяющий, из каких файловых дескрипторов процесс будет читать, а на какие — записывать. Когда один или несколько таких файлов имеют данные, доступные для чтения, или могут принимать данные, записываемые в них, poll() завершается, и приложение может считывать и записывать данные в дескрипторах, не беспокоясь о блокировке. После обработки этих файлов процесс создает еще один вызов poll(), блокируемый до готовности файла. Ниже показано определение poll().

#include

int poll(struct pollfd * fds, int numfds, int timeout);

Последние два параметра очень просты; numfdsзадает количество элементов в массиве, на который указывает первый параметр, a timeoutопределяет, насколько долго poll()должна ожидать события. Если в качестве тайм-аута задается 0, poll()никогда не входит в состояние тайм-аута.

Первый параметр, fds, описывает, какие файловые дескрипторы следует контролировать, и для каких типов ввода-вывода. Это указатель на массив структур struct pollfd.

struct pollfd {

int fd; /* файловый дескриптор */

short events; /* ожидаемые события ввода-вывода */

short revents; /* происшедшие события ввода-вывода */

};

Первый элемент, fd, является контролируемым файловым дескриптором, а элемент events описывает, какие типы событий подлежат мониторингу. Последний представляет собой один или несколько перечисленных флагов, объединенных с помощью логического "ИЛИ".

Элемент reventsструктуры struct pollfdзаполняется системным вызовом poll()и отражает состояние файлового дескриптора fd. Это похоже на элемент events, но вместо определения интересующих приложение событий ввода-вывода он определяет доступные такие типы. Например, если приложение контролирует канал как для чтения, так и для записи ( eventsустановлено в POLLIN | POLLOUT), после успешного вызова poll()в reventsустанавливается бит POLLIN, если канал готов для чтения, и бит POLLOUT, если в канале имеется пространство для записи дополнительных данных. Если верно и то, и другое, устанавливаются оба бита.

Существует несколько битов, которые ядро может установить в revents, но которые невозможно установить в events.

Возвращаемое значение poll()равно нулю в случае тайм-аута вызова, -1 в случае ошибки (например, fds— неверный указатель; ошибки в самих файлах вызывают установку POLLERR), или же положительное число, описывающее количество файлов с ненулевыми элементами revents.