Роб Кёртен - Введение в QNX/Neutrino 2. Руководство по программированию приложений реального времени в QNX Realtime Platform

К счастью, эта проблема довольно просто обходится, причем даже с дополнительным выигрышем.

Здесь будут особенно полезны функции MsgRead() и MsgWrite() . Важно при этом помнить, что клиент блокирован — это означает, что он не собирается изменять данные, пока сервер их анализирует.

В многопоточном клиенте теоретически возможно, что в область данных заблокированного по серверу клиентского потока залезет другой поток. Такая ситуация рассматривается как некорректная (ошибка проектирования), поскольку серверный поток предполагает, что он имеет монопольный доступ к области данных клиента, пока тот заблокирован.

Функция MsgRead() описана так:

#include

int MsgRead(int rcvid, void *msg, int nbytes, int offset);

Функция MsgRead() позволяет Вашему серверу считать nbytes байт данных из адресного пространства заблокированного клиента, начиная со смещения offset от начала клиентского буфера, в буфер, указанный параметром msg . Сервер не блокируется, а клиент не разблокируется. Функция MsgRead() возвращает число байтов, которые были фактически считаны, или возвращает -1, если произошла ошибка.

Итак, давайте подумаем, как бы мы использовали эти возможности в нашем примере с вызовом write() . Библиотечная функция write() создает сообщение с заголовком и посылает его серверу файловой системы fs-qnx4 . Сервер принимает небольшую часть сообщения с помощью MsgReceive() , анализирует его и принимает решение, где разместить остальную часть сообщения — например, где-то в уже выделенном буфере дискового кэша.

Давайте рассмотрим пример.

Пример отправки сообщения серверу fs-qnx4 с непрерывным представлением данных.

Итак, клиент решил переслать файловой системе 4Кб данных. (Отметьте для себя, что Си-библиотека добавила к сообщению перед данными небольшой заголовок — чтобы потом можно было узнать, к какому типу принадлежал этот запрос. Мы еще вернемся к этому вопросу, когда будем говорить о составных сообщениях, а также — еще более детально — когда будем анализировать работу администраторов ресурсов.) Файловая система считывает только те данные (заголовок), которые будут ей необходимы для того, чтобы выяснить тип принятого сообщения:

// Часть заголовков, вымышлены для примера

struct _io_write {

uint16_t type;

uint16_t combine_len;

int32_t nbytes;

uint32_t xtype;

};

typedef union {

uint16_t type;

struct _io_read io_read;

struct _io_write io_write;

...

} header_t;

header_t header; // Объявить заголовок

rcvid = MsgReceive(chid, &header, sizeof(header), NULL);

switch (header.type) {

...

case _IO_WRITE:

number_of_bytes = header.io_write.nbytes;

...

Теперь сервер fs-qnx4 знает, что в адресном пространстве клиента находится 4Кб данных (сообщение известило его об этом через элемент структуры nbytes ), и что эти данные надо передать в буфер кэша. Теперь сервер fs-qnx4 может сделать так:

MsgRead(rcvid, cache_buffer[index].data,

cache_buffer[index].size, sizeof(header.io_write));

Обратите внимание, что операции приема сообщения задано смещение sizeof(header.io_write) — это сделано для того, чтобы пропустить заголовок, добавленный клиентской библиотекой. Мы предполагаем здесь, что cache_buffer[index].size (размер буфера кэша) равен 4096 (или более) байт.

Для записи данных в адресное пространство клиента есть аналогичная функция:

#include

int MsgWrite(int rcvid, const void *msg, int nbytes,

int offset);

Применение функции MsgWrite() позволяет серверу записать данные в адресное пространство клиента, начиная со смещения offset байт от начала указанного клиентом приемного буфера. Эта функция наиболее полезна в случаях, где сервер ограничен в ресурсах, а клиент желает получить от него значительное количество информации.

Например, в системе сбора данных клиент может выделить 4-мегабайтный буфер и приказать драйверу собрать 4 мегабайта данных. Драйверу вовсе не обязательно держать под боком здоровенный буфер просто так, на случай если кто-то вдруг неожиданно запросит передачу большого массива данных.

Драйвер может иметь буфер размером 128Кб для обмена с аппаратурой посредством DMA, а сообщение пересылать в адресное пространство клиента по частям, используя функцию MsgWrite() (разумеется, каждый раз увеличивая смещение на 128Кб). Когда будет передан последний фрагмент, можно будет вызывать MsgReply() .

Передача нескольких фрагментов сообщения с помощью функции MsgWrite()

Отметим, что функция MsgWrite() позволяет вам записать различные компоненты данных в различные места, а затем либо просто разбудить клиента вызовом MsgReply() :

MsgReply(rcvid, EOK, NULL, 0);

либо сделать это после записи заголовка в начало клиентского буфера:

MsgReply(rcvid, EOK, &header, sizeof(header));

Это довольно изящный трюк для записи неизвестного количества данных, когда вы узнаете, сколько данных нужно было записать, только когда запись уже закончена. Главное — если вы будете использовать второй метод, с записью заголовка после записи данных, не забудьте зарезервировать место под заголовок в начале клиентского буфера!

До сих пор мы демонстрировали только обмен сообщениями, когда данные передаются из одного буфера в адресном пространстве клиента в другой буфер в адресном пространстве сервера (и наоборот — в случае ответа на сообщение).

При том, что данный подход вполне приемлем для большинства приложений, его применение далеко не всегда эффективно. Вспомните: наша функция write() из Си-библиотеки берет переданный ей буфер и добавляет в его начало небольшой заголовок. Используя то, что мы уже изучили ранее, вы могли бы ожидать, что реализация write() в Си-библиотеке может выглядеть примерно так (это не реальный код!):

ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t nbytes) {

char *newbuf;

io_write_t *wptr;

int nwritten;

newbuf = malloc(nbytes + sizeof(io_write_t));

// Заполнить write_header

wptr = (io_write_t*)newbuf;

wptr->type = _IO_WRITE;

wptr->nbytes = nbytes;

// Сохранить данные от клиента

memcpy(newbuf + sizeof(io_write_t), buf, nbytes);

// Отправить сообщение серверу

nwritten =

MsgSend(fd, newbuf, nbytes + sizeof(io_write_t),

newbuf, sizeof(io_write_t));

free(newbuf);

return(nwritten);

}

Понимаете, что произошло? Несколько неприятных вещей:

• Функция write() теперь должна быть способна выделить память под буфер достаточно большого размера как для данных клиента (которые могут быть довольно значительными по объему), так и для заголовка. Размер заголовка не имеет значения — в этом случае он был равен 12 байтам.