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

Обмен сообщениями представляет собой чрезвычайно мощную концепцию и является одним из основополагающих принципов, на которых построена QNX/Neutrino (как и все предыдущие версии QNX).

С помощью механизма обмена сообщениями клиент и сервер обмениваются информацией (между потоками в пределах одного процесса, между потоками в различных процессах на том же самом узле или между потоками в различных процессах на различных узлах сети). Клиент посылает сообщение и блокируется до тех пор, пока сервер не примет сообщение, не обработает его и не ответит на него.

Основные преимущества передачи сообщений:

• Содержание сообщения не зависит от местоположения адресата (локально или удаленно в сети).

• Сообщения обеспечивают четкую границу развязки клиентов и серверов.

• Неявные автоматические механизмы синхронизации и соблюдения очередности сообщений упрощают проектирование ваших приложений.

Пришло время рассмотреть все, что относится ко времени в QNX/Neutrino. Мы увидим, как и почему мы должны использовать таймеры, а также рассмотрим теоретические положения, которые этому сопутствуют. Далее мы обсудим способы опроса и настройки часов реального времени.

Давайте рассмотрим типовую техническую систему — скажем, автомобиль. В этом автомобиле у нас есть ряд программ, большинство из которых выполняются с различными приоритетами. Некоторые из этих программ необходимы для обеспечения реакции на внешние события (например, тормоза или радиоприемник), другие же должны срабатывать периодически (например, система диагностики).

Так как же обеспечивается «периодическая» работа системы диагностики? Можно вообразить себе некоторый процесс, выполняемый процессором нашего автомобиля и делающий нечто подобное следующему:

// Процесс диагностики

int main(void) // Игнорируем аргументы

{

for (;;) {

perform_diagnostics();

sleep(15);

}

// Сюда мы не дойдем

return (EXIT_SUCCESS);

}

Видно, что процесс диагностики выполняется бесконечно. Он запускает цикл работ по диагностике, затем «засыпает» на 15 секунд, потом «просыпается», и все повторяется заново.

Если оглянуться назад в мрачные и смутные однозадачные времена, когда один процессор обслуживал одного пользователя программы такого сорта реализовывались путем выполнения функцией sleep() активного ожидания. Для этого вам было необходимо узнать быстродействие вашего процессора и написать свою собственную функцию sleep() , например:

void sleep(int nseconds) {

long i;

while (nseconds--) {

for (i = 0; i < CALIBRATED_VALUE; i++);

}

}

В те дни, поскольку в машине не выполнялось никаких других задач, такие программы не составляли большой проблемы, поскольку никакой другой процесс не беспокоило, что вы используете своей функцией sleep() все 100% ресурсов процессора.

Даже в наши дни мы иногда отдаем все 100% ресурсов процессора, чтобы отмерить время. В частности, функция nanospin() применяется для отсчета времени с очень большой точностью, но делает это за счет монопольного захвата процессора на своем приоритете. Пользуйтесь с осторожностью!

Если вы должны были реализовать некоторое подобие «многозадачного режима», то это обычно делалось путем применения процедуры прерывания, которая либо срабатывала от аппаратного таймера, либо выполнялась в пределах периода «активного ожидания», оказывая при этом некоторое воздействие на калибровку отсчета времени. Это обычно не вызывало беспокойства.

К счастью, в решении этих проблем мы уже ушли далеко вперед. Вспомните параграф «Диспетчеризация и реальный мир» (глава «Процессы и потоки»), там описываются причины, по которым ядро выполняет перепланирование потоков. Причины могут быть следующие:

• аппаратное прерывание;

• системный вызов;

• сбой (исключение).

В данной главе мы подробно проанализируем две первые причины из вышеуказанного списка — аппаратные прерывания и системные вызовы.

Когда поток вызывает функцию sleep() , код, содержащийся в Си-библиотеке, в конечном счете делает системный вызов. Этот вызов приказывает ядру отложить выполнение данного потока на заданный интервал времени. Ядро удаляет поток из рабочей очереди и включает таймер.