Основы программирования в Linux

Мэтью Нейл

 pipe_fd = open(FIFO_NAME, open_mode); 

 printf("Prосеss %d result %d\n", getpid, pipe_fd);

 if (pipe_fd != -1) {

do {

res = read(pipe_fd, buffer,BUFFER_SIZE);

bytes_read += res;

} while (res > 0);

(void)close(pipe_fd);

 } else {

exit(EXIT_FAILURE);

 }

 printf("Process %d finished, %d bytes read\n", getpid, bytes_read);

 exit(EXIT_SUCCESS);

}

Когда

вы выполните эти программы одновременно, с использованием команды

time

для хронометража читающего процесса, то получите следующий (с некоторыми пропусками для краткости) вывод:

$ ./fifo3 &

[1] 375

Process 375 opening FIFO O_WRONLY

$ time ./fifo4

Process 377 opening FIFO O_RDONLY

Process 375 result 3

Process 377 result 3

Process 375 finished

Process 377 finished, 10485760 bytes read

real 0m0.053s

user 0m0.020s

sys 0m0.040s

[1]+ Done ./fifo3

Как это работает

Обе программы применяют FIFO в режиме блокировки. Вы запускаете первой программу fifo3 (пишущий процесс/поставщик), которая блокируется, ожидая, когда читающий процесс откроет канал FIFO. Когда программа fifo4 (потребитель) запускается, пишущий процесс разблокируется и начинает записывать данные в канал. В это же время читающий процесс начинает считывать данные из канала.

Примечание

ОС Linux так организует планирование двух процессов, что они оба выполняются, когда могут, и заблокированы в противном случае. Следовательно, пишущий процесс блокируется, когда канал полон, а читающий — когда канал пуст.

Вывод команды

time

показывает, что читающему процессу потребовалось гораздо меньше одной десятой секунды для считывания 10 Мбайт данных в процесс. Это свидетельствует о том, что каналы, по крайней мере, их реализация в современных версиях Linux, могут быть эффективным средством обмена данными между программами.

Более сложная тема: применение каналов FIFO в клиент-серверных приложениях

Заканчивая

обсуждение каналов FIFO, давайте рассмотрим возможность построения очень простого клиент-серверного приложения, применяющего именованные каналы. Вы хотите, чтобы один серверный процесс принимал запросы, обрабатывал их и возвращал результирующие данные запрашивающей стороне — клиенту.

Вам нужно разрешить множественным клиентским процессам отправлять данные серверу. Для простоты предположим, что данные, которые нужно обработать, можно разбить на блоки, каждый из которых меньше

PIPE_BUF

байтов. Конечно, реализовать такую систему можно разными способами, но мы рассмотрим только один, как иллюстрацию применения именованных каналов.

Поскольку сервер будет обрабатывать только один блок данных в каждый момент времени, кажется логичным создать один канал FIFO, который читается сервером и в который записывают всё клиенты. Если открыть FIFO в блокирующем режиме, сервер и клиенты будут при необходимости блокироваться.

Возвращать обработанные данные клиентам немного сложнее. Вам придется организовать второй канал для возвращаемых данных, один для каждого клиента. Если передавать идентификатор (PID) процесса-клиента в исходных данных, отправляемых на сервер, обе стороны смогут использовать его для генерации уникального имени канала с возвращаемыми данными.

Выполните упражнение 13.13.

Упражнение 13.13. Пример клиент-серверного приложения

1. Прежде всего, вам нужен заголовочный файл client.h, в котором определены данные, общие для серверных и клиентских программ. В приложение также для удобства включены требуемые системные заголовочные файлы.

#include <unistd.h>

#include <stdlib.h>

#include <stdio.h>

#include <string.h>

#include <fcntl.h>

#include <limits.h>

#include <sys/types.h>

#include <sys/stat.h>

#define SERVER_FIFO_NAME "/tmp/serv_fifo"

#define CLIENT_FIFO_NAME "/tmp/cli_%d_fifo"

#define BUFFER_SIZE 20

struct data_to_pass_st {

 pid_t client_pid;

 char some_data[BUFFER_SIZE - 1];

};

2. Теперь займемся серверной программой server.c. В этом разделе вы создаете и затем открываете канал сервера. Он задается в режиме "только для чтения" и с блокировкой. После засыпания (из демонстрационных соображений) сервер читает данные от клиента, у которого есть структура типа

data_to_pass_st

.

#include "client.h"

#include <ctype.h>

int main {

 int server_fifo_fd, client fifo_fd;