Linux API. Исчерпывающее руководство

44.6. Сервер в листинге 44.7 (fifo_seqnum_server.c) полагается на предсказуемое поведение клиентских процессов. Но если клиент создаст клиентскую очередь FIFO и отправит серверу запрос, но сама очередь при этом не будет открыта, то попытка сервера ее открыть заблокируется, а запросы других клиентов останутся без ответа (такие действия, если они выполняются умышленно, можно квалифицировать как DoS-атаку — от англ. denial-of-service attack). Разработайте план для борьбы с данной проблемой. Дополните код сервера (а возможно, и клиента из листинга 44.8) соответствующим образом.

44.7. Напишите программу для проверки работы неблокирующих операций открытия и ввода/вывода в контексте очередей FIFO (см. раздел 44.9).

45. Отображение в память

Эта глава посвящена системному вызову mmap(), который предназначен для создания отображений в память. Они могут использоваться для межпроцессного взаимодействия, а также ряда других задач. Сначала мы кратко рассмотрим основные понятия, связанные с данным вызовом, а затем изучим его более глубоко.

45.1. Краткий обзор

Системный вызов mmap() создает в виртуальном адресном пространстве процесса новое отображение в память. Отображения бывают двух видов.

• Отображение файла. Файл отражается непосредственно на виртуальную память вызывающего процесса. По завершении этой процедуры его содержимое становится доступным для байтовых операций на соответствующем участке памяти. Страницы отображения по мере необходимости (автоматически) загружаются из соответствующего файла. Данный вид отображения также известен как отображение, основанное на файле, или файл, отображенный в память.

Анонимное отображение. С ним не связан никакой файл. Вместо этого его страницы заполняются нулями.

Данную процедуру также можно представить в виде отображения виртуального файла, который всегда содержит нули (что на самом деле ближе к действительности).

Участок памяти в отображении одного процесса можно разделять с отображением другого процесса (то есть записи таблицы со страницами каждого из процессов будут указывать на одни и те же страницы физической памяти). Этого можно достичь двумя способами:

• когда два процесса отображают один и тот же участок файла, страницы памяти, к которым они получают доступ, становятся для них общими;

• дочерний процесс, созданный с помощью вызова fork(), наследует копии родительских отображений, указывающих на те же страницы физической памяти, что и отображения родителя.

Когда два или более процесса разделяют одни и те же страницы, каждый из них может видеть изменения, вносимые в эти страницы другими процессами. Однако данное положение зависит от того, является отображение приватным или разделяемым.

• Приватное отображение (MAP_PRIVATE). Изменения, вносимые в содержимое отображения, остаются невидимыми для других процессов; в случае с файловым отображением они не передаются в исходный файл. В вышеописанной ситуации страницы приватного отображения изначально являются разделяемыми, однако изменения каждого отображения распространяются только на процесс, которому они принадлежат. Чтобы достичь этого, ядро использует методику копирования при записи (см. подраздел 24.2.2). То есть когда процесс пытается изменить содержимое страницы, ядро создает для него ее копию (и корректирует таблицу страниц процесса). В связи с этим отображение MAP_PRIVATE иногда называют приватным, копируемым при записи.

• Разделяемое отображение (MAP_SHARED). Изменения, вносимые в содержимое отображения, доступны другим процессам, которые разделяют то же отображение; в случае с файловым отображением изменения передаются в исходный файл.

Два атрибута отображений, описанных выше (файловые/анонимные, приватные/разделяемые), можно комбинировать четырьмя разными способами, как показано в табл. 45.1.

Таблица 45.1. Назначения разных видов отображения в память

_{Видимость изменений}

_{Вид отображения}

_{Файловое}

_{Анонимное}

_{Приватное}

_{Инициализация памяти из содержимого файла}

_{Выделение памяти}

_{Разделяемое}

_{Ввод/вывод, отображенный в память; разделение памяти между процессами (IPC)}

_{Разделение памяти между процессами (IPC)}

Ниже описано, как создается и используется каждый из четырех типов отображения.