Linux API. Исчерпывающее руководство

Потоки могут осуществлять взаимный обмен данными через совместно используемые глобальные переменные. API для работы с потоками предоставляет условные переменные и мьютексы, являющиеся примитивами, позволяющими потокам процесса обмениваться данными и синхронизировать свои действия, в частности их использование общих переменных. Потоки могут также обмениваться друг с другом данными с применением IPC и механизмов синхронизации, рассмотренных в разделе 2.10. Основным преимуществом использования потоков является упрощение обмена данными (через глобальные переменные) между сотрудничающими потоками. Кроме того, некоторые алгоритмы более естественно преобразуются в многопоточные реализации, чем в варианты использования нескольких процессов. Помимо этого, многопоточные приложения могут легко воспользоваться преимуществами параллельной обработки на многопроцессорном оборудовании.

2.13. Группы процессов и управление заданиями в оболочке

Каждая программа, выполняемая оболочкой, запускается в новом процессе. Например, оболочка создает три процесса для выполнения следующего конвейера команд, который выводит на экран список файлов в текущем рабочем каталоге (список отсортирован по размеру файлов):

$ ls — l | sort — k5n | less

Все основные оболочки, за исключением Bourne shell, предоставляют интерактивные возможности, называемые управлением заданиями. Они позволяют пользователю одновременно выполнять несколько команд или конвейеров и манипулировать ими. В оболочках, допускающих управление заданиями, все процессы в конвейере помещаются в новую группу процессов или в задание. (В простейшем случае, когда командная строка оболочки содержит только одну команду, создается новая группа процессов, включающая только один процесс.) Каждый процесс в группе процессов имеет одинаковый целочисленный идентификатор группы процессов. Он совпадает с идентификатором процесса одного из процессов группы, который называется лидером группы процессов.

Ядро позволяет всем процессам, входящим в группу, выполнять различные действия, в особенности доставку сигналов. Оболочки, допускающие управление заданиями, применяют эту функцию, чтобы позволить пользователю, как показано в следующем разделе, приостанавливать или возобновлять все процессы в конвейере.

2.14. Сессии, управляющие терминалы и управляющие процессы

Сессией называется коллекция групп процессов (заданий). У всех имеющихся в сессии процессов будет один и тот же идентификатор сессии. Ведущим в сессии является процесс, создающий сессию, а идентификатор этого процесса становится идентификатором сессии.

Сессии в основном используются оболочками, допускающими управление заданиями. Все группы процессов, созданные такой оболочкой, принадлежат той же сессии, что и оболочка, являющаяся ведущим процессом сессии.

У сессий обычно имеется связанный с ними управляющий терминал, который устанавливается, когда ведущий процесс сессии первый раз открывает терминальное устройство. Для сессии, созданной интерактивной оболочкой, это терминал, с которого пользователь вошел в систему. Терминал может быть управляющим для нескольких сессий.

Вследствие открытия управляющего терминала ведущий процесс сессии становится для него управляющим процессом. Если происходит отключение от терминала (например, если закрыто окно терминала), управляющий процесс получает сигнал SIGHUP.

В любой момент времени одна из групп процессов в сессии является приоритетной группой (приоритетным заданием), которая может считывать ввод с терминала и отправлять на него вывод. Если пользователь набирает на управляющем терминале символ прерывания (обычно это Ctrl+C) или символ приостановки (обычно это Ctrl+Z), драйвер терминала отправляет сигнал, уничтожающий или приостанавливающий приоритетную группу процессов. У сессии может быть любое количество фоновых групп процессов (фоновых заданий), создаваемых с помощью символа амперсанда (&) в конце командной строки.

Оболочки, допускающие управление заданиями, предоставляют команды для просмотра списка всех заданий, отправки заданиями сигналов и перемещением заданий между режимом первого плана и фоновым режимом.

2.15. Псевдотерминалы

Псевдотерминалом называется пара подключенных виртуальных устройств, называемых ведущим (master) и ведомым (slave). Эта пара устройств предоставляет IPC-канал, позволяющий перемещать данные в обоих направлениях между двумя устройствами.