Олег Цилюрик - QNX/UNIX: Анатомия параллелизма

При установлении соединения техника простого обмена сообщениями в качестве адресата сообщений (сервера) использует «магическую тройку» (триплет [1]) параметров ND, PID и CHID, где:

• ND— дескриптор сетевого узла, на котором работает интересующая нас программа-сервер (узел, на который надо отсылать сообщение);

• PID— PID процесса этой программы на своем сетевом узле (кому отсылать сообщение);

• CHID— номер канала, который открыла эта программа для приема сообщений данного вида.

В этой адресации, пожалуй, и кроется самая главная причина негибкости механизма обмена сообщениями. Дескриптор сетевого узла nd, значение которого, кроме того, способно самопроизвольно изменяться в сети с течением времени, мы можем установить по сетевому имени интересующего нас хоста, используя netmgr_strtond(). (Это действие по своей сути избыточное, дополнительный уровень косвенности, так как первичным идентификатором узла для пользователя приложенияявляется его имя, а не дескриптор.)

Гораздо хуже дело обстоит с pidи chid, особенно для процесса, выполняющегося на удаленном сетевом узле. Не существует в общем виде прямогоспособа установить PID удаленного процесса, а тем более номер канала, который открыл этот процесс для обмена (или вообще не открывал, если мы, например, ошиблись в определении его PID). И тогда на помощь приходят некоторые искусственные приемы, построенные либо на использовании некоторых иерархических (родительский-дочерний) соотношений процессов клиента и сервера, либо на системах совершенно условных договоренностей (произвольных и варьирующихся от случая к случаю).

Р. Кертен [1] отмечает, что существует множество способов нахождения этой адресной триады, и перечисляет некоторые из них:

1. Открыть файл с известным именем и сохранить в нем ND/PID/CHID…

2. Использовать для объявления идентификаторов ND/PID/CHID глобальные переменные программы…

3. Занять часть пространства имен путей и стать администратором ресурсов.

Не вдаваясь в подробный анализ (вы это можете сделать сами), отметим, что 1-й способ — крайне искусственный и негибкий (особенно в сетевой среде), 2-й — крайне ограничен и применим лишь к узкому кругу задач, а 3-й способ подводит нас к применению совсем другой, альтернативной технологии с используемыми ею принципами адресации.

Несколько, безусловно, интересных и заслуживающих внимания вариаций на тему техники обмена сообщениями предлагает В. Зайцев в приложении, которое следует за данной главой.

Пользуясь случаем, внесем и мы свою лепту в «копилку» способов вычисления адресной триады и увязывания клиента с соответствующим сервером. В тех нечастых случаях, когда требуется обеспечить максимально возможную плотность потока обмена (об этом см. далее), а информационный канал желательно создать на базе именно прямого обмена сообщениями, мы предлагаем оформлять серверный процесс одновременно и как специальный менеджер ресурса, и как канал прямого обмена сообщениями. При этом клиент, пользуясь адресацией пути к менеджеру, запрашивает его по read()или devctl(), на которые менеджер возвращает свой PID и открытый для прямого обмена дополнительный CHID. На этом функции менеджера заканчиваются, а весь информационный обмен далее идет обменом сообщений через указанный канал. Полный текст такого сервера будет показан в примере позже.

Теперь обратимся к технологии менеджера ресурсов. В этой технике менеджер регистрирует в пространстве имен (в файловой системе) уникальное имя, по которому клиенты, заинтересованные в его ресурсе, будут адресоваться к менеджеру. Идея не нова для мира UNIX (каталоги файловой системы /procили /dev, как правило, вообще не содержат реальных файлов), и она находит все более последовательное расширение в новых разработках операционных систем, отталкивающихся от UNIX, например Plan9 или Inferno.

Техника менеджера ресурса вводит дополнительный уровень разрешения имен, который реализуется через менеджер процессов procnto(как это происходит, подробно и на примерах описывается в [1]). Происходящее при выполнении POSIX-оператора:

int fd = open("/net/host/dev/srv", O_RDONLY);

по внутреннему содержанию в точности соответствует тому, что происходит в процессе организации обмена сообщениями при выполнении:

int coid = ConnectAttach(node, pid, chid, 0, 0);

и может даже при определенных обстоятельствах возвратить то же значение и уж по крайней мере всегда возвращает значение той же природы, хотя мы и говорим по привычке в первом случае «файловый дескриптор», а во втором - «идентификатор соединения». Здесь отчетливо видна подмена адресной триады node, pidи chidименем пути /net/host/dev/srv.

Модель адресации менеджера ресурса в QNX, конечно, намного более универсальна, гибка и мобильна, нежели модель прямого обмена сообщениями. Например, можно написать сервер, который при запуске воспринимал бы полное имя, под которым он будет регистрироваться в пространстве имен, например (пусть даже некоторые варианты и сомнительны в своей осмысленности):

# server -n /dev/srv

# server -n /proc/srv

# server -n /fs/srv

Можно запустить несколько экземпляров такого сервера, возможно модифицированных использованием других ключей запуска:

# server -n /dev/srv1

# server -n /dev/srv2

Наконец, можно сделать это не только на своем локальном узле сети, но и на других сетевых узлах:

# on -f host1 server -n /dev/srv1

# on -f host1 server -n /dev/srv2

# on -f host2 server -n /dev/srv1

# on -f host2 server -n /dev/srv1

Теперь, если наш клиент выполнен так, что позволяет при запуске указать имя сервера, который он должен использовать, мы можем применить такой клиент для работы с самыми различными экземплярами серверов, где бы они ни находились в сети, например:

# client -s /dev/srv1

# client -s /net/host2/dev/srv1

Полный исходный код такой реализации будет показан в примере, к рассмотрению которого мы перейдем после завершения этого раздела.

В чем еще состоит различие, которое можно отнести к категории гибкости механизмов?

В краткой схеме, показанной кодом предыдущего раздела, вызовом:

MsgSend(coid, &bufou, sizeof(bufou), &bufin, sizeof(bufin));

может быть послано сообщение произвольной(в пределах абсолютных ограничений) длины ( sizeof(bufou)). Это сообщение (с информацией о его фактической длине) будет принято сервером, который в свою очередь может ответить сообщением произвольной длины, которое и будет доставлено клиенту в ответ на оператор MsgSend().

При обмене с менеджером ресурсов, в силу необходимости приведения клиентских запросов в «прокрустово ложе» POSIX, картина принципиально другая: каждый запрос может оперировать только с данными той длины, которая предопределена стандартом.