Уильям Стивенс - UNIX: взаимодействие процессов

■ Если количество байтов превышает значение PIPE_BUF, то:

□ Если в программном канале или FIFO есть место хотя бы для одного байта, ядро передает в буфер ровно столько данных, сколько туда может поместиться, и это переданное количество возвращается функцией write.

□ Если в программном канале или FIFO свободное место отсутствует, происходит немедленное завершение работы с возвратом ошибки EAGAIN.

■ При записи в программный канал или FIFO, не открытый для чтения, ядро посылает сигнал SIGPIPE:

□ Если процесс не принимает (catch) и не игнорирует SIGPIPE, выполняется действие по умолчанию — завершение работы процесса.

□ Если процесс игнорирует сигнал SIGPIPE или перехватывает его и возвращается из подпрограммы его обработки, write возвращает ошибку с кодом EPIPE.

ПРИМЕЧАНИЕ

SIGPIPE считается синхронным сигналом, что означает, что он привязан к конкретному программному потоку, а именно тому, который вызвал функцию write. Простейшим способом обработки сигнала является его игнорирование (установка SIG_IGN) и предоставление функции write возможности вернуть ошибку с кодом EPIPE. В приложении всегда должна быть предусмотрена обработка ошибок, возвращаемых функцией write, а вот определить, что процесс был завершен сигналом SIGPIPE, сложнее. Если сигнал не перехватывается, придется посмотреть на статус завершения работы процесса (termination status) из интерпретатора команд, чтобы узнать, что процесс был принудительно завершен сигналом и каким именно сигналом. В разделе 5.13 [24] о сигнале SIGPIPE рассказывается более подробно.

Преимущества канала FIFO проявляются более явно в том случае, когда сервер представляет собой некоторый длительно функционирующий процесс (например, демон, наподобие описанного в главе 12 [24]), не являющийся родственным клиенту. Демон создает именованный канал с вполне определенным известным именем, открывает его на чтение, а запускаемые впоследствии клиенты открывают его на запись и отправляют демону команды и необходимые данные. Односторонняя связь в этом направлении (от клиента к серверу) легко реализуется с помощью FIFO, однако необходимость отправки данных в обратную сторону (от сервера к клиенту) усложняет задачу. Рисунок 4.12 иллюстрирует прием, применяемый в этом случае.

Рис. 4.12. Один сервер, несколько клиентов

Сервер создает канал с известным полным именем, в данном случае /tmp/fifо.serv. Из этого канала он считывает запросы клиентов. Каждый клиент при запуске создает свой собственный канал, полное имя которого определяется его идентификатором процесса. Клиент отправляет свой запрос в канал сервера с известным именем, причем запрос этот содержит идентификатор процесса клиента и имя файла, отправку которого клиент запрашивает у сервера. В листинге 4.10 приведен текст программы сервера.

//fifocliserv/mainserver.с

1 #include "fifo.h"

2 void server(int, int);

3 int

4 main(int argc, char **argv)

5 {

6 int readfifo, writefifo, dummyfd, fd;

7 char *ptr, buff[MAXLINE], fifoname[MAXLINE];

8 pid_t pid;

9 ssize_t n;

10 /* создание FIFO сервера с известным именем. ОК, если уже существует */

11 if ((mkfifo(SERV_FIFO, FILE_MODE) < 0) && (errno != EEXIST))

12 err_sys("can't create %s", SERV_FIFO);

13 /* открытие FIFO-cepвepa на чтение */

14 readfifo = Open(SERV_FIFO, O_RDONLY, 0);

15 dummyfd = Open(SERV_FIFO, O_WRONLY, 0); /* не используется */

16 while ((n = Readline(readfifo, buff, MAXLINE)) > 0) {

17 if (buff[n-1] == '\n')

18 n--; /* delete newline from readline() */

19 buff[n] = '\0'; /* полное имя, завершаемое 0 */

20 if ((ptr = strchr(buff, ' ')) == NULL) {

21 err_msg("bogus request: ls", buff);

22 continue;

23 }

24 *ptr++ = 0; /* идентификатор процесса, указатель на имя файла */

25 pid = atol(buff);

26 snprintf(fifoname, sizeof(fifoname), "/tmp/fifo.%ld", (long) pid);

27 if ( (writefifo = open(fifoname, O_WRONLY, 0)) < 0) {

28 err_msg("cannot open: ls", fifoname);

29 continue;

30 }

31 if ((fd = open(ptr, O_RDONLY)) < 0) {

32 /* ошибка, нужно сообщить клиенту */

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

34 strerror(errno));

35 n = strlen(ptr);

36 Write(writefifo, ptr, n);

37 Close(writefifo);

38

39 } else {

40 /* успешное открытие, копируем файл */

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

42 Write(writefifo, buff, n);

43 Close(fd);

44 Close(writefifo);

45 }

46 }

47 }

10-15 Сервер создает канал FIFO с известным именем, обрабатывая ситуацию, когда такой канал уже существует. Затем этот канал открывается дважды: один раз только для чтения, а второй — только для записи. Дескриптор readfifo используется для приема запросов от клиентов, а дескриптор dummyfd не используется вовсе. Причина, по которой нужно открыть канал для записи, видна из табл. 4.1. Если канал не открыть на запись, то при завершении работы очередного клиента этот канал будет опустошаться и сервер будет считывать 0, означающий конец файла. Пришлось бы каждый раз закрывать канал вызовом close, а затем заново открывать его с флагом O_RDONLY, что приводило бы к блокированию демона до подключения следующего клиента. Мы же всегда будем иметь дескриптор, открытый на запись, поэтому функция read не будет возвращать 0, означающий конец файла, при отсутствии клиентов. Вместо этого сервер просто будет блокироваться при вызове read, ожидая подключения следующего клиента. Этот трюк упрощает код программы-сервера и уменьшает количество вызовов open для канала сервера.

При запуске сервера первый вызов open (с флагом O_RDONLY) приводит к блокированию процесса до появления первого клиента, открывающего канал сервера на запись (см. табл. 4.1). Второй вызов open (с флагом O_WRONLY) не приводит к блокированию, поскольку канал уже открыт на запись.

16 Каждый запрос, принимаемый от клиента, представляет собой одну строку, состоящую из идентификатора процесса, пробела и полного имени требуемого файла. Эта строка считывается функцией readline (приведенной в [24, с.79]).

17-26 Символ перевода строки, возвращаемый функцией readline, удаляется. Этот символ может отсутствовать только в том случае, если буфер был заполнен, прежде чем был обнаружен символ перевода строки, либо если последняя введенная строка не была завершена этим символом. Функция strchr возвращает указатель на первый пробел в этой строке, который затем увеличивается на единицу, чтобы он указывал на первый символ полного имени файла, следующего за пробелом. Полное имя канала клиента формируется из его идентификатора процесса, и этот канал открывается сервером на запись.