Linux API. Исчерпывающее руководство

файловая блокировка, позволяющая процессу блокировать области файла с целью предотвращения их чтения или обновления содержимого файла другими процессами;

очереди сообщений, которые используются для обмена сообщениями (пакетами данных) между процессами;

семафоры, которые применяются для синхронизации действий процессов;

• совместно используемая память, позволяющая двум и более процессам совместно использовать часть памяти. Когда один процесс изменяет содержимое совместно используемой области памяти, изменения тут же могут быть видимы всем остальным процессам.

Широкое разнообразие IPC-механизмов в системах UNIX с иногда перекрываемыми функциональными возможностями частично объясняется их различием в отдельных вариантах UNIX-систем и требованиями со стороны различных стандартов. Например, FIFO-буферы и доменные сокеты UNIX, по сути, выполняют одну и ту же функцию, позволяющую неродственным процессам в одной и той же системе осуществлять обмен данными. Их совместное существование в современных системах UNIX объясняется тем, что FIFO-буферы пришли из System V, а сокеты были взяты из BSD.

2.11. Сигналы

Хотя в предыдущем разделе сигналы были перечислены в качестве методов IPC, чаще всего они используются в широком разнообразии других контекстов, поэтому заслуживают более подробного рассмотрения.

Сигналы зачастую описываются как «программные прерывания». Поступление сигнала информирует процесс о том, что случилось какое-то событие или возникли исключительные условия. Существует множество разнообразных сигналов, каждый из которых идентифицирует событие или условие. Каждый тип сигнала идентифицируется с помощью целочисленного значения, определяемого в символьном имени, имеющем форму SIGxxxx.

Сигналы отправляются процессу ядром, другим процессом (с соответствующими разрешениями) или самим процессом. Например, ядро может отправить сигнал процессу, когда произойдет что-нибудь из следующего перечня:

• пользователь набрал на клавиатуре команду прерывания (обычно это Ctrl+C);

• завершился один из дочерних процессов данного процесса;

• истекло время таймера (будильника), установленного процессом;

• процесс попытался получить доступ к неверному адресу в памяти.

В оболочке сигнал процессу можно отправить с помощью команды kill. Внутри программ ту же возможность может предоставить системный вызов kill().

Когда процесс получает сигнал, он, в зависимости от сигнала, выполняет одно из следующих действий:

• игнорирует сигнал;

• прекращает свою работу по сигналу;

• приостанавливается, чтобы впоследствии возобновить свое выполнение с получением сигнала специального назначения.

Для большинства типов сигналов вместо выполнения исходного действия по сигналу программа может либо проигнорировать сигнал (что пригодится, если игнорирование не является исходной реакцией на сигнал), либо установить обработчик сигнала. Последний представляет собой функцию, определенную программистом, которая автоматически вызывается при доставке сигнала процессу. Эта функция выполняет некоторые действия, из-за которых был сгенерирован сигнал.

В период времени между генерированием сигнала и его доставкой сигнал для процесса считается ожидающим. Обычно ожидающий сигнал доставляется сразу же, как только получающий его процесс будет спланирован следующим для выполнения, или немедленно, если процесс уже выполняется. Но можно также заблокировать сигнал, добавив его в маску сигналов процесса. Если сигнал был сгенерирован после блокировки, он остается ожидающим до тех пор, пока в последующем блокировка не будет снята (например, удалена из маски сигналов).

2.12. Потоки

В современных реализациях UNIX у каждого процесса может быть несколько потоков выполнения. Потоки можно представить себе в качестве набора процессов, совместно использующих одну и ту же виртуальную память, а также ряд других атрибутов. Каждый поток выполняет один и тот же программный код и совместно с другими потоками использует одну и ту же область данных и кучу. Но каждый поток имеет свой собственный стек, содержащий локальные переменные и информацию о связанности вызовов функций.