Уильям Стивенс - UNIX - взаимодействие процессов

1. Создаются каналы 1 (fd1[0] и fd1[1]) и 2 (fd2[0] и fd2[1]).

2. Вызов fork.

3. Родительский процесс закрывает доступный для чтения конец канала 1 (fd1[0]).

4. Родительский процесс закрывает доступный для записи конец канала 2 (fd2[1]).

5. Дочерний процесс закрывает доступный для записи конец канала 1 (fd1[1]).

6. Дочерний процесс закрывает доступный для чтения конец канала 2 (fd2[0]).

Текст программы, выполняющей эти действия, приведен в листинге 4.1. При этом создается структура каналов, изображенная на рис. 4.6.

Рис. 4.6. Двусторонняя передача данных по двум каналам

Давайте напишем программу, описанную в разделе 4.2, с использованием каналов. Функция main создает два канала и вызывает fork для создания копии процесса. Родительский процесс становится клиентом, а дочерний — сервером. Первый канал используется для передачи полного имени от клиента серверу, а второй — для передачи содержимого файла (или сообщения об ошибке) от сервера клиенту. Таким образом мы получаем структуру, изображенную на рис. 4.7.

Рис. 4.7. Реализация рис. 4.1 с использованием двух каналов

Обратите внимание на то, что мы изображаем на рис. 4.7 два канала, соединяющих сервер с клиентом, но оба канала проходят через ядро, поэтому каждый передаваемый байт пересекает интерфейс ядра дважды: при записи в канал и при считывании из него.

В листинге 4.1 [1] Все исходные тексты, опубликованные в этой книге, вы можете найти по адресу http://www.piter.com/download. приведена функция main для данного примера.

//pipe/mainpipe.c

1 #include "unpipc.h"

2 void client(int, int), server(int, int);

3 int

4 main(int argc, char **argv)

5 {

6 int pipe1[2], pipe2[2]:

7 pid_t childpid;

8 Pipe(pipe1); /* создание двух каналов */

9 Pipe(pipe2);

10 if ((childpid = Fork()) == 0) { /* child */

11 Close(pipe1[1]);

12 Close(pipe2[0]);

13 server(pipe1[0], pipe2[1]);

14 exit(0);

15 }

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.