Linux API. Исчерпывающее руководство

Функции popen() и pclose() позволяют программе передавать или получать данные от стандартных консольных команд, не вникая в подробности создания канала, запуска командной оболочки и закрытия неиспользуемых файловых дескрипторов.

Очереди FIFO работают по тому же принципу, что и каналы, но со следующими особенностями: для их создания применяется вызов mkfifo(), они имеют имя в рамках файловой системы и могут быть открыты любым процессом с подходящими правами доступа. Открытие очереди FIFO для чтения по умолчанию блокируется до тех пор, пока другой процесс не откроет ее для записи (и наоборот).

В этой главе мы рассмотрели целый ряд сопутствующих тем. Вначале мы узнали, как дублировать файловые дескрипторы, чтобы привязать стандартный вывод или ввод фильтра к каналу. В ходе рассмотрения примера клиент-серверного приложения, основанного на очередях FIFO, мы затронули несколько тем, касающихся клиент-серверной архитектуры, включая назначение серверу общеизвестного адреса и разницу между итерационным и параллельным подходами. При разработке примера программы, работающей с очередью FIFO, мы отметили, что данные, передающиеся по каналу в виде байтовых потоков, иногда имеет смысл разбивать на отдельные сообщения; мы познакомились с различными способами, как можно этого добиться.

В конце мы обратили внимание на то, как флаг O_NONBLOCK (неблокирующий ввод/вывод) влияет на открытие очереди FIFO и на передачу данных в/из нее. Этот флаг может пригодиться, если мы не хотим блокировать работу, открывая очередь. Он также может оказаться полезным в ситуации, когда нужно предотвратить блокировку чтения, если данные отсутствуют, или записи, если в канале или очереди FIFO не хватает места.

Дополнительная информация

Реализация каналов рассматривается в [Bach, 1986] и [Bovet & Cesati, 2005]. Полезные подробности о каналах и очередях FIFO можно найти в [Vahalia, 1996].

44.12. Упражнения

44.1. Напишите программу, которая обеспечивает двунаправленное взаимодействие родительского и дочернего процесса с помощью двух каналов. Родитель должен входить в цикл, считывая блоки текста из стандартного ввода и использовать один из каналов для передачи этого текста своему потомку. Тот, в свою очередь, должен перевести текст в верхний регистр и вернуть его обратно родителю по другому каналу. Родитель считывает полученный от дочернего процесса текст, направляет его в стандартный вывод и возвращается к выполнению цикла.

44.2. Реализуйте функции popen() и pclose(). Они не требуют обработки сигнала, которая происходит в вызове system() (см. раздел 27.7), но вам все равно нужно быть осторожными, чтобы правильно подключить концы канала к файловым потокам каждого из процессов и убедиться в том, что все неиспользуемые дескрипторы, ссылающиеся на канал, закрыты. Поскольку потомки, созданные несколькими вызовами popen(), могут выполняться одновременно, вам придется создать структуру данных, связывающую указатели на файловый поток с идентификаторами соответствующих процессов. (Если воспользоваться для этого массивом, значение, возвращаемое функцией fileno() и содержащее дескриптор соответствующего файлового потока, можно применять в качестве индекса.) Получение из данной структуры корректного идентификатора позволит функции pclose() выбрать потомка, завершения работы которого нужно ждать. Кроме того, применение такой структуры будет соответствовать требованию стандарта SUSv3, согласно которому новый дочерний процесс должен закрыть все открытые файловые потоки, созданные ранее с помощью вызовов popen().

44.3. Сервер в листинге 44.7 (fifo_seqnum_server.c) при каждом запуске начинает последовательность с 0. Измените программу так, чтобы она использовала запасной файл, обновляемый при назначении каждого элемента последовательности (вам может пригодиться флаг O_SYNC для операции open(), описанный в подразделе 4.3.1). При запуске программа должна проверить наличие файла и при его наличии применить содержащееся в нем значение для инициализации текущего элемента последовательности. Если запасной файл не найден, то программа должна его создать и начать назначение чисел последовательности с 0 (в качестве альтернативы можно было бы воспользоваться отображением файла в память, описанным в главе 45).

44.4. Добавьте в сервер из листинга 44.7 (fifo_seqnum_server.c) код, который при получении сигналов SIGINT или SIGTERM удаляет серверную очередь FIFO и завершает программу.

44.5. Сервер в листинге 44.7 (fifo_seqnum_server.c) выполняет повторную операцию открытия очереди FIFO с флагом O_WRONLY, чтобы никогда не встретить символ конца файла при использовании считывающего дескриптора (serverFd). Вместо этого можно применить альтернативный подход: при обнаружении символа конца файла сервер закрывает считывающий дескриптор и снова открывает очередь FIFO для чтения (эта операция будет заблокирована, пока следующий клиент не откроет очередь для записи). Какой недостаток у данного подхода?