Linux API. Исчерпывающее руководство

Определение функций инициализации и финализации внутри разделяемой библиотеки позволяет автоматически выполнять код при ее загрузке и выгрузке.

Переменная среды LD_PRELOAD дает возможность загружать разделяемые библиотеки заранее. Используя этот механизм, можно выборочно переопределить функции и другие символы, которые в противном случае были бы найдены в других библиотеках.

Для мониторинга работы динамического компоновщика можно присваивать различные значения переменной среды LD_DEBUG.

Дополнительная информация

Ознакомьтесь с источниками, приведенными в разделе 41.14.

42.8. Упражнения

42.1. Напишите программу, которая демонстрирует, что библиотека, закрытая с помощью функции dlclose(), не выгружается из памяти, если ее символы используются другой библиотекой.

42.2. Добавьте в программу из листинга 42.1 (dynload.c) вызов dladdr() для получения сведений об адресе, возвращенном функцией dlsym(). Выведите значения полей полученной структуры Dl_info и проверьте, соответствуют ли они вашим ожиданиям.

43. Краткий обзор межпроцессного взаимодействия

В этой главе представлен краткий обзор механизмов, с помощью которых процессы и потоки выполнения могут общаться друг с другом и синхронизировать свои действия. В следующих главах эта тема будет рассмотрена более подробно.

43.1. Классификация IPC-механизмов

На рис. 43.1 показано богатое разнообразие механизмов взаимодействия и синхронизации в UNIX. Все они делятся на три категории.

• Взаимодействие. Эти механизмы отвечают за обмен данными между процессами.

Синхронизация. Эти механизмы отвечают за синхронизацию работы процессов или потоков.

• Сигналы. Изначально они были предназначены для других целей, однако в некоторых ситуациях их можно использовать в качестве средства синхронизации. В редких случаях с их помощью можно организовать взаимодействие: номер сигнала как таковой является своеобразным видом информации, а сигналы реального времени могут нести в себе дополнительные данные (целое число или указатель). Подробное описание сигналов см. в главах 20–22.

Некоторые из этих механизмов занимаются синхронизацией, но в целом ко всем им применим термин «межпроцессное взаимодействие» (IPC).

Как показано на рис. 43.1, разные механизмы часто предоставляют похожие возможности, связанные с IPC. Тому есть несколько причин:

• похожие механизмы эволюционировали параллельно в разных вариантах UNIX и позже были перенесены на другие системы. Например, очереди FIFO были разработаны для System V, а (потоковые) сокеты впервые появились в BSD;

• некоторые новые механизмы были разработаны для устранения недостатков более ранних аналогов. Например, механизмы POSIX IPC (очереди сообщений, семафоры и разделяемая память) появились в качестве улучшенной версии более старых средств работы с IPC из System V.

Ряд механизмов, объединенных на рис. 43.1, на самом деле обладают довольно разными возможностями. Например, потоковые сокеты могут использоваться для взаимодействия по сети, тогда как очереди FIFO позволяют обмениваться данными только между процессами на одном компьютере.

43.2. Средства взаимодействия

Различные механизмы взаимодействия, представленные на рис. 43.1, позволяют процессам обмениваться данными друг с другом (эти же механизмы могут быть использованы для обмена информацией между потоками одного и того же процесса, но такая необходимость возникает не часто — потоки могут взаимодействовать с помощью общих глобальных переменных).

Рис. 43.1. Классификация IPC-механизмов в UNIX

Средства взаимодействия можно разделить на две категории.

• Средства передачи данных. Ключевой отличительной особенностью этих механизмов является понятие чтения и записи. Для общения друг с другом один процесс записывает данные в IPC-механизм, а другой считывает их оттуда. Такой подход подразумевает двухэтапную передачу данных между пользовательской и системной памятью: во время записи информация переходит из пространства пользователя в пространство ядра, а во время чтения — в обратном направлении (на рис. 43.2 данный случай проиллюстрирован на примере канала).

Разделяемая память. Позволяет процессам обмениваться информацией путем размещения ее в участках памяти, которые являются общими для обоих процессов (в ядре это достигается за счет привязки записей в таблице страниц памяти каждого из процессов к одним и тем же страницам физической памяти — см. рис. 45.2). Чтобы данные были доступны другому процессу, их можно поместить в сегмент разделяемой памяти. Поскольку данное действие не требует выполнения системных вызовов или передачи информации между пользовательской и системной памятью, этот механизм способен обеспечить очень быстрое взаимодействие.