Марк Митчелл - Программирование для Linux. Профессиональный подход

■ ru_stime. Здесь находится структура типа timeval, в которой указано, сколько системного времени (в секундах) ушло на выполнение процесса. Это время, затраченное центральным процессором на выполнение системных вызовов от имени данного процесса.

■ ru_maxrss. Это максимальный объем физической памяти, которую процесс занимал в какой-то момент своего выполнения.

В листинге 8.5 приведена функция, которая показывает, сколько пользовательского и системного времени потребил текущий процесс.

#include

#include

#include

#include

void print_cpu_time() {

struct rusage usage;

getrusage(RUSAGE_SELF, &usage);

printf("CPU time: %ld.%061d sec user, %ld.%061d sec system\n",

usage.ru_utime.tv_sec, usage.ru_utime.tv_usec,

usage.ru_stime.tv_sec, usage.ru_stime.tv_usec);

}

Функция gettimeofday()определяет текущее системное время. В качестве аргумента она принимает структуру типа timeval, в которую записывается значение времени (в секундах), прошедшее с начала эпохи UNIX (1-е января 1970 г., полночь по Гринвичу). Это значение разделяется на два поля. В поле tv_secхранится целое число секунд, а в поле tv_usec— дополнительное число микросекунд. У функции есть также второй аргумент, который должен быть равен NULL. Функция объявлена в файле .

Результат, возвращаемый функцией gettimeofday(), мало подходит для отображения на экране, поэтому существуют библиотечные функции localtime()и strftime(), преобразующие это значение в нужный формат. Функция localtime()принимает указатель на число секунд (поле tv_secструктуры timeval) и возвращает указатель на структуру типа tm. Эта структура содержит поля, заполняемые параметрами времени в соответствии с локальным часовым поясом:

■ tm_hour, tm_min, tm_sec— текущее время (часы, минуты, секунды);

■ tm_year, tm_mon, tm_day— год, месяц, день;

■ tm_wday— день недели (значение 0 соответствует воскресенью);

■ tm_yday— день года;

■ tm_isdst— флаг, указывающий, учтено ли летнее время.

Функция strftime()на основании структуры tmсоздает строку, отформатированную по заданному правилу. Формат напоминает тот, что используется в функции printf(): указывается строка с кодами, определяющими включаемые поля структуры. Например, форматная строка вида

"%Y-%m-%d %Н:%М:%S"

соответствует такому результату:

2001-01-14 13:09:42

Функции strftime()необходимо задать указатель на текстовый буфер, куда будет помещена полученная строка, длину буфера, строку формата и указатель на структуру типа tm. Следует учесть, что ни функция localtime(), ни функция strftime()не учитывают дробную часть текущего времени (поле tv_usecструктуры timeval). Об этом должен позаботиться программист.

Объявления функций localtime()и strftime()находятся в файле .

Программа, показанная в листинге 8.6, отображает текущие дату и время с точностью до миллисекунды.

#include

#include

#include

#include

void print_time() {

struct timeval tv;

struct tm* ptm;

char time_string[40];

long milliseconds;

/* Определение текущего времени и преобразование полученного

значения в структуру типа tm. */

gettimeofday(&tv, NULL);

ptm = localtime(&tv.tv_sec);

/* Форматирование значения даты и времени с точностью

до секунды. */

strftime(time_string, sizeof(time_string),

"%Y-%m-%d %H:%M:%S", ptm);

/* Вычисление количества миллисекунд. */

milliseconds = tv.tv_usec / 1000;

/* Отображение даты и времени с указанием

числа миллисекунд. */

printf("%s.%03ld\n", time_string, milliseconds);

}

Функции семейства mlock()позволяют программе блокировать часть своего адресного пространства в физической памяти. Заблокированные страницы не будут выгружены операционной системой в раздел подкачки, даже если программа долго к ним не обращалась.

Блокирование физической памяти важно в программах реального времени, поскольку задержки, связанные с выгрузкой и подкачкой страниц, могут оказаться слишком длинными или возникать в самый неподходящий момент. Приложения, заботящиеся о безопасности своих данных, могут устанавливать запрет на выгрузку важных данных в файл подкачки, в котором они станут доступны злоумышленнику после завершения программы.

Чтобы заблокировать область памяти, достаточно вызвать функцию mlock(), передав ей указатель на начало области и значение длины области. ОС Linux разбивает память на страницы и соответственно блокирует ее постранично: любая страница, которую захватывает (хотя бы частично) заданная в функции mlock()область памяти, окажется заблокированной. Определить размер системной страницы позволяет функция getpagesize(). В Linux-системах, работающих на платформе x86, эта величина составляет 4 Кбайт.

Вот как можно выделить и заблокировать 32 Мбайт оперативной памяти:

const int alloc_size = 32 * 1024 * 1024;

char* memory = malloc(alloc_size);

mlock(memory, alloc_size);

Выделение страницы и блокирование ее с помощью функции mlock()еще не означает, что эта страница будет предоставлена данному процессу, поскольку выделение памяти может происходить в режиме копирования при записи. [29] Режим копирования при записи означает, что Linux создает для процесса частную копию страницы только тогда, когда процесс записывает в нее какие-то данные. Следовательно, каждую страницу необходимо проинициализировать:

size_t i;

size_t page_size = getpagesize();

for (i = 0; i < alloc_size; i += page_size)

memory[i] = 0;

Процессу, осуществляющему запись на страницу, операционная система предоставит в монопольное использование ее уникальную копию.

Для разблокирования области памяти следует вызвать функцию munlock(), передав ей те же аргументы, что и функции mlock().

Функция mlockall()блокирует все адресное пространство программы и принимает единственный флаговый аргумент. Флаг MCL_CURRENTозначает блокирование всей выделенной на данный момент памяти, но не той, что будет выделяться позднее. Флаг MCL_FUTUREзадает блокирование всех страниц, выделенных после вызова функции mlockall(). Сочетание флагов MCL_CURRENT | MCL_FUTUREпозволяет блокировать всю память программы, как текущую, так и будущую.

Блокирование больших объемов памяти, особенно с помощью функции mlockall(), несет потенциальную угрозу всей системе. Несправедливое распределение оперативной памяти приведет к катастрофическому снижению производительности системы, так как остальным процессам придется сражаться друг с другом за небольшой "клочок" памяти, вследствие чего они будут постоянно выгружаться на диск и загружаться обратно. Может даже возникнуть ситуация, когда оперативная память закончится и система начнет уничтожать процессы. По этой причине функции mlock()и mlockall()доступны лишь суперпользователю. Если какой-нибудь другой пользователь попытается вызвать одну из этих функций, она вернёт значение -1, а в переменную errno будет записан код EPERM.