Майкл Джонсон - Разработка приложений в среде Linux. Второе издание

2:

3: #include

4: #include

5: #include

6: #include

7: #include

8: #include

9: #include

10: #include

11: #include

12: #include

13:

14: #include

15:

16: int gotAlarm;

17:

18: void catch(int sig) {

19: gotAlarm = 1;

20: }

21:

22: #define OFFSET 10

23:

24: int main(int argc, const char ** argv) {

25: int pipeFds[2];

26: int count;

27: int numFds;

28: struct pollfd * pollFds;

29: struct epoll_event event;

30: int epfd;

31: int i;

32: struct rlimit lim;

33: char * end;

34:

35: if (!argv[1]) {

36: fprintf(stderr, "ожидалось число\n");

37: return 1;

38: }

39:

40: numFds = strtol(argv[1], &end, 0);

41: if (*end) {

42: fprintf(stderr, "ожидалось число\n");

43: return 1;

44: }

45:

46: printf("Запуск теста для %d файловых дескрипторов.\n", numFds);

47:

48: lim.rlim_cur = numFds + OFFSET;

49: lim.rlim_max = numFds + OFFSET;

50: if (setrlimit(RLIMIT_NOFILE, &lim)) {

51: perror("setrlimit");

52: exit(1);

53: }

54:

55: pipe(pipeFds);

56:

57: pollFds = malloc(sizeof (*pollFds) * numFds);

58:

59: epfd = epoll_create(numFds);

60: event.events = EPOLLIN;

61:

62: for (i = OFFSET; i < OFFSET + numFds; i++) {

63: if (dup2(pipeFds[0], i) != i) {

64: printf("сбой в %d: %s\n", i, strerror(errno));

65: exit(1);

66: }

67:

68: pollFds[i - OFFSET].fd = i;

69: pollFds[i - OFFSET].events = POLLIN;

70:

71: event.data.fd = i;

72: epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, i, &event);

73: }

74:

75: /* с помощью signal выяснить, когда время истекло */

76: signal(SIGALRM, catch);

77:

78: count = 0;

79: gotAlarm = 0;

80: alarm(1);

81: while (!gotAlarm) {

82: poll(pollFds, numFds, 0);

83: count++;

84: }

85:

86: printf("Вызовов poll() в секунду: %d\n", count);

87:

88: alarm(1);

89:

90: count = 0;

91: gotAlarm = 0;

92: alarm(1);

93: while (!gotAlarm) {

94: epoll_wait(epfd, &event, 1, 0);

95: count++;

96: }

97:

98: printf("Вызовов epoll() в секунду: %d\n", count);

99:

100: return 0;

101: }

Операционная система Linux позволяет процессу отображать файлы в их адресное пространство. Такое отображение создает взаимно однозначное соответствие между данными в файле и в отображаемой области памяти. Отображение в памяти обладает рядом преимуществ.

Высокоскоростной доступ к файлам. Нормальные механизмы ввода-вывода, такие как read()и write(), вынуждают ядро копировать данные через буфер ядра, а не непосредственно между файлом, содержащим устройство, и процессом пространства пользователя. Карты памяти устраняют этот промежуточный буфер, сохраняя копию памяти [84] Сохранение копии памяти может показаться не столь важным, но благодаря эффективному механизму кэширования Linux, эти задержки копий являются самой медленной частью записи в файлы данных, в которых нет набора O_SYNC . .

Исполняемые файлы можно отображать на память программы, позволяя программе динамически загружать новые исполняемые области. Именно так реализуется динамическая загрузка, описанная в главе 27.

Новую память можно распределить отображением части /dev/zero, специального устройства, состоящего из нулей [85] Хотя большинство устройств символьного ввода-вывода не могут быть отображены, /dev/zero отображается именно для этого типа приложений. , или же через анонимное отображение. Средство Electric Fence, описанное в главе 7, использует этот механизм для распределения памяти.

Новую память, распределенную посредством карт памяти, можно сделать исполняемой, наполняя ее машинными командами, которые затем запускаются. Это свойство используется оперативными (just-in-time) компиляторами.

Файлы могут рассматриваться как память и читаться с использованием указателей, а не системных вызовов. Это существенно упрощает программы, избавляя от необходимости применения вызовов read(), write()и seek().

Отображение в памяти позволяет процессам совместно использовать области памяти, участвующие в создании и уничтожении процесса. Содержимое памяти хранится в отображаемом файле, делая его независимым от процессов.

Системная память делится на порции под названием страницы. Размер страницы изменяется в зависимости от архитектуры, и на некоторых процессорах размер страницы может изменяться ядром. Функция getpagesize()возвращает размер (в байтах) каждой страницы системы.

#include

size_t getpagesize(void);

Для каждой страницы системы ядро сообщает оборудованию, каким образом каждый процесс может получить доступ к странице (например, записать, выполнить или не выполнять никаких действий). Когда процесс пытается получить доступ к странице способом, нарушающим ограничения ядра, это вызывает ошибку сегментации ( SIGSEGV), которая обычно приводит к завершению процесса.

Адрес памяти должен быть выровнен по страницам, если это адрес начала страницы. Иначе говоря, адрес должен быть целым, кратным размеру страницы архитектуры. В системе со страницами в 4 Кбайт адреса 0, 4 096, 16 384 и 32 768 являются выровненными по страницам (конечно, это далеко не весь список), потому что первая, вторая, пятая и девятая страницы системы начинаются с указанных адресов.

Новые карты памяти создаются с помощью системного вызова mmap().

#include

caddr_tmmap(caddr_t address, size_t length , int protection, int flags,

int fd, off_t offset);

Параметр addressуказывает, где именно в памяти необходимо отображать данные. Обычно address— это NULL, который означает, что для процесса не имеет значения местонахождение новой карты, и позволяет ядру выбрать любой адрес. Если адрес указан, он должен быть выровнен по страницам и в данный момент не использоваться. Если запрашиваемая карта будет конфликтовать с другой картой или не будет выровнена по страницам, mmap()может дать сбой.

Второй параметр, length, сообщает ядру, какую часть файлов следует отображать в памяти. Можно успешно отобразить больше памяти, чем количество данных в наличии у файла, но попытка доступа к нему может привести к SIGSEGV [86] Ошибка сегментации возникнет при попытке доступа к нераспределенной странице. .

Процесс проверяет, какие типы доступа разрешены новой области памяти. Это должно быть одно или несколько значений из табл. 13.2, объединенных с помощью битового "ИЛИ", либо PROT_NONE, если доступ к отображаемой области запрещен. Файл может отображаться только для типов доступа, которые также были запрошены при изначальном открытии файла. Например, файл, открытый как O_RDONLY,не может быть отображен для записи с помощью PROT_WRITE.