Linux API. Исчерпывающее руководство

Современные реализации UNIX поддерживают большинство IPC-механизмов, представленных на рис. 43.1. Однако механизмы, относящиеся к стандарту POSIX (очереди сообщений, семафоры и разделяемая память) распространены не так широко, как их аналоги из мира System V; особенно это касается старых систем (реализация очередей POSIX-сообщений и поддержка POSIX-семафоров появились в Linux только в ветке ядра 2.6.x). Поэтому с точки зрения портируемости IPC-механизмы из System V могут быть более предпочтительными, чем их POSIX-альтернативы.

Доступность

Во втором столбце табл. 43.2 указано важное свойство IPC-объектов каждой разновидности, — система прав доступа, определяющая, какие процессы могут работать с объектом. Ниже перечислены ряд подробностей, касающихся различных систем.

• В некоторых IPC-механизмах (например, в очередях FIFO и сокетах) имена объектов хранятся в файловой системе, а доступ к ним определяется соответствующей маской прав доступа к файлу, описывающей привилегии для владельца, группы и всех остальных (см. раздел 15.4). В System V объекты не хранятся в файловой системе, но у каждого из них есть маска, семантика которой похожа на используемую для файлов.

• Несколько IPC-механизмов (каналы, анонимное отображение в память) доступны только связанным процессам (как отмечено ниже). Эта связь присутствует на уровне вызова fork(). Чтобы два процесса получили доступ к объекту, один из них должен создать данный объект и затем вызвать fork(). После этого дочерний процесс наследует дескриптор, ссылающийся на объект, что позволяет процессу разделить его со своим родителем.

• Доступность безымянного POSIX-семафора определяется доступностью разделяемого участка памяти, в котором он находится.

• Чтобы установить блокировку на файл, процесс должен иметь дескриптор, ссылающийся на данный файл (на практике это значит, что он должен иметь права для его открытие).

• Доступ к сокету интернет-домена (то есть соединение с ним и передача ему датаграммы) не ограничен. При необходимости управление доступом следует реализовывать на уровне приложения.

Таблица 43.2. Доступность и сохраняемость различных типов IPC-объектов

Механизм — Доступность — Сохранямость

Канал — Только для родственного процесса — Процесс

Очередь FIFO — Через маску прав доступа — Процесс

Сокет домена UNIX — Через маску прав доступа — Процесс

Сокет интернет-домена — Для любого процесса — Процесс

Очередь сообщений в System V — Через маску прав доступа — Ядро

Семафор в System V — Через маску прав доступа — Ядро

Разделяемая память в System V — Через маску прав доступа — Ядро

Очередь POSIX-сообщений — Через маску прав доступа — Ядро

Именованный POSIX-семафор — Через маску прав доступа — Ядро

Безымянный POSIX-семафор — Через права доступа к памяти — По-разному

Разделяемая память в POSIX — Через маску прав доступа — Ядро

Анонимное отображение — Только для родственного процесса — Процесс

Файл, отображенный в память — Через маску прав доступа — Файловая система

Блокировка flock() — Через открытие файла — Процесс

Блокировка fcntl() — Через открытие файла — Процесс

Сохраняемость

Термин «сохранямость» (устойчивость) относится к продолжительности существования IPC-объекта (см. третий столбец табл. 43.2). С этой точки зрения объекты можно разделить на три категории.

• Сохраняемость на уровне процесса. Объект существует, пока открыт хотя бы одним процессом. После закрытия его всеми процессами ядро освобождает его ресурсы, а любые непрочитанные данные уничтожаются. Примером таких объектов являются каналы, очереди FIFO и сокеты.

Сохраняемость данных очереди FIFO отличается от сохраняемости ее имени. Имя хранится в файловой системе и продолжает существовать даже после закрытия всех файловых дескрипторов, ссылавшихся на очередь.

Сохраняемость на уровне ядра. Объект существует до тех пор, пока его явно не удалят или пока система не будет выключена. Жизненный цикл объекта не зависит от того, открыт ли он каким-либо процессом. Это значит, что, к примеру, один процесс может создать объект, записать в него данные и закрыть (или просто завершиться). Затем другой процесс может открыть данный объект и прочитать хранящуюся в нем информацию. Примером объектов с сохраняемостью на уровне ядра являются IPC-механизмы в System V и POSIX. Это их свойство будет использовано в примерах программ, представленных в следующих главах при описании данных механизмов: для каждого механизма будет рассмотрена отдельную программу, которая создает и удаляет объект, а также осуществляет взаимодействие или синхронизацию.

Сохраняемость на уровне файловой системы. Объект сохраняет свою информацию даже после перезагрузки системы. Он прекращает свое существование только после удаления вручную. Единственным типом объектов, который обладает сохраняемостью на уровне файловой системы, является файл, отраженный на разделяемую память.