Уильям Стивенс - UNIX: взаимодействие процессов

16 /* родитель */

17 Close(pipel[0]);

18 Close(pipe2[1]);

19 client(pipe2[0], pipel[1]);

20 Waitpid(childpid, NULL, 0); /* ожидание завершения дочернего процесса */

21 exit(0);

22 }

8-19 Создаются два канала и выполняются шесть шагов, уже упоминавшиеся в отношении рис. 4.6. Родительский процесс вызывает функцию client (листинг 4.2), а дочерний — функцию server (листинг 4.3).

20 Процесс-сервер (дочерний процесс) завершает свою работу первым, вызывая функцию exit после завершения записи данных в канал. После этого он становится процессом-зомби. Процессом-зомби называется дочерний процесс, завершивший свою работу, родитель которого еще функционирует, но не получил сигнал о завершении работы дочернего процесса. При завершении работы дочернего процесса ядро посылает его родителю сигнал SIGCHLD, но родитель его не принимает и этот сигнал по умолчанию игнорируется. После этого функция client родительского процесса возвращает управление функции main, закончив Считывание данных из канала. Затем родительский процесс вызывает waitpid для получения информации о статусе дочернего процесса (зомби). Если родительский процесс не вызовет waitpid, а просто завершит работу, клиент будет унаследован процессом init, которому будет послан еще один сигнал SIGCHLD.

Функция client приведена в листинге 4.2.

//pipe/client.с

1 #include "unpipc.h"

2 void

3 client(int readfd, int writefd)

4 {

5 size_t len;

6 ssize_t n;

7 char buff[MAXLINE];

8 /* получение полного имени файла */

9 Fgets(buff, MAXLINE, stdin);

10 len = strlen(buff); /* fgets() гарантирует завершающий нулевой байт */

11 if (buff[Len-l] == ' \n ' )

12 len--; /* удаление перевода строки из fgets() */

13 /* запись полного имени в канал IPC */

14 Write(writefd, buff, len);

15 /* считывание из канала, вывод в stdout */

16 while ((n = Read(readfd, buff, MAXLINE)) > 0)

17 Write(STDOUT_FILENO, buff, n);

18 }

8-14 Полное имя файла считывается из стандартного потока ввода и записывается в канал после удаления завершающего символа перевода строки, возвращаемого функцией fgets.

15-17 Затем клиент считывает все, что сервер направляет в канал, и записывает эти данные в стандартный поток вывода. Ожидается, что это будет содержимое файла, но в случае его отсутствия будет принято и записано в стандартный поток вывода сообщение об ошибке.

В листинге 4.3 приведена функция server.

//pipe/server.c

1 #include "unpipc.h"

2 void

3 server(int readfd, int writefd)

4 {

5 int fd;

6 ssize_t n;

7 char buff[MAXLINE+1];

8 /* получение полного имени из канала IPC */

9 if ((n = Read(readfd, buff, MAXLINE)) == 0)

10 err_quit("end-of-file while reading pathname"):

11 buff[n] = '\0'; /* полное имя завершается 0 */

12 if ((fd = open(buff, O_RDONLY)) < 0) {

13 /* 4error: must tell client */

14 snprintf(buff + n, sizeof(buff) – n, ": can't open. %s\n".

15 strerror(errno)):

16 n = strlen(buff);

17 Write(writefd, buff, n);

18 } else {

19 /* файл успешно открыт и копируется в канал */

20 while ( (n = Read(fd, buff, MAXLINE)) > 0)

21 Write(writefd, buff, n);

22 Close(fd);

23 }

24 }

8-11 Записанное в канал клиентом имя файла считывается сервером и дополняется завершающим символом с кодом 0 (null-terminated). Обратите внимание, что функция read возвращает данные, как только они помещаются в поток, не ожидая накопления некоторого их количества (MAXLINE в данном примере).

12-17 Файл открывается для чтения и при возникновении ошибки сообщение о ней возвращается клиенту с помощью канала. Для получения строки с соответствующим значению переменной errno сообщением об ошибке вызывается функция strerror (в книге [24, с. 690-691] вы найдете более подробный рассказ об этой функции).

18-23 При успешном завершении работы функции open содержимое файла копируется в канал.

Ниже приведен результат работы программы в случае наличия файла с указанным полным именем и в случае возникновения ошибок:

solaris % mainpipe /etc/inet/ntp.conf файл, состоящий из двух строк

multicastclient 224.0.1.1

driftfile /etc/inet/ntp.drift

solaris % mainpipe /etc/shadow фaйл, на чтение которого нет разрешения

/etc/shadow: can't open. Permission denied

solaris % mainpipe /no/such/file несуществующий файл

/no/such/file: can't open. No such file or directory

В предыдущем разделе мы отметили, что во многих системах реализованы двусторонние каналы. В Unix SVR4 это обеспечивается самой функцией pipe, а во многих других ядрах — функцией socketpair. Но что в действительности представляет собой двусторонний канал? Представим себе сначала однонаправленный канал, изображенный на рис. 4.8.

Рис. 4.8. Односторонний канал

Двусторонний канал мог бы быть реализован так, как это изображено на рис. 4.9. В этом случае неявно предполагается существование единственного буфера, в который помещается все, что записывается в канал (с любого конца, то есть дескриптора), и при чтении из канала данные просто считываются из буфера.

Рис. 4.9. Одна из возможных реализаций двустороннего канала (неправильная)

Такая реализация вызовет проблемы, например, в программе листинга А.14. Здесь требуется двусторонняя передача информации, причем потоки данных должны быть независимы. В противном случае некоторый процесс, записав данные в канал и перейдя затем в режим чтения из этого же канала, рискует считать обратно те же данные, которые были им только что туда записаны.

На рис. 4.10 изображена правильная реализация двустороннего канала.

Рис. 4.10. Правильная реализация двустороннего канала

Здесь двусторонний канал получается из объединения двух односторонних. Все данные, записываемые в fd[1], будут доступны для чтения из fd[0], а данные, записываемые в fd[0], будут доступны для чтения из fd[1].

Программа в листинге 4.4 иллюстрирует использование одного двустороннего канала для двусторонней передачи информации.

//pipe/fduplex.c

1 #include "unpipc.h"

2 int

3 main(int argc, char **argv)

4 {

5 int fd[2], n;

6 char c;

7 pid_t childpid;

8 Pipe(fd); /* предполагается двусторонний канал (напр., SVR4) */