При вводе команды наподобие

who I sort I Ip

в интерпретаторе команд Unix интерпретатор выполняет вышеописанные действия для создания трех процессов с двумя каналами между ними. Интерпретатор также подключает открытый для чтения конец каждого канала к стандартному потоку ввода, а открытый на запись - к стандартному потоку вывода. Созданный таким образом канал изображен на рис. 4.5.

who процесс

sort процесс

1р процесс

процесс ядро

. поток данных -> -> поток данных ->

Рис. 4.5. Каналы между тремя процессами при конвейерной обработке

родительский

дочерний

процесс ядро

<- поток данных <- Рис. 4.6. Двусторонняя передача данных по двум каналам

Все рассмотренные выше каналы были однонаправленными (односторонними), то есть позволяли передавать данные только в одну сторону. При необходимости передачи данных в обе стороны нужно создавать пару каналов и использовать каждый из них для передачи данных в одну сторону. Этапы создания двунаправленного канала IPC следующие:

1. Создаются каналы 1 (fdl[0] и fdl[l]) и 2 (fd2[0] и fd2[l]).

2. Вызов fork.

3. Родительский процесс закрывает доступный для чтения конец канала 1 (f d 1 [ О ]).

4. Родительский процесс закрывает доступный для записи конец канала 2 (f d2 [ 1 ]).

5. Дочерний процесс закрывает доступный для записи конец канала 1 (fdl[l]).

6. Дочерний процесс закрывает доступный для чтения конец канала 2 (fd2[0]).

Текст программы, выполняющей эти действия, приведен в листинге 4.1. При этом создается структура каналов, изображенная на рис. 4.6.

Пример

Давайте напишем программу, описанную в разделе 4.2, с использованием каналов. Функция main создает два канала и вызывает fork для создания копии процесса. Родительский процесс становится клиентом, а дочерний - сервером. Первый канал используется для передачи полного имени от клиента серверу, а второй - для передачи содержимого файла (или сообщения об ошибке) от сервера клиенту. Таким образом мы получаем структуру, изображенную на рис. 4.7.

stdin

родительский дочерний

процесс пут процесс

путь-

содержимое файла или сообщение itdout об ошибке

клиент

сервер

содержимое файла

-(фа

или сообщение об ошибке Рис. 4.7. Реализация рис. 4.1 с использованием двух каналов

Обратите внимание на то, что мы изображаем на рис. 4.7 два канала, соединяющих сервер с клиентом, но оба канала проходят через ядро, поэтому каждый передаваемый байт пересекает интерфейс ядра дважды: при записи в канал и при считывании из него.

В листинге 4.1 приведена функция main для данного примера.

Листинг 4.1. Функция main для приложения клиент-сервер, использующего два канала

pipe/mainpipe.c

1 #include unpipc.h

2 void clientdnt, int), serverCint, int);

3 int

4 mainCint argc. char **argv)

6 int pipel[2], pipe2[2];

7 pid t childpid;

8 Pipe(pipel); /* создание двух каналов */

9 Pipe(pipe2):

10 if ( (childpid - ForkO) =- 0) { /* child */

11 Close(pipel[l]):

12 Close(pipe2[0]):

13 server(pipel[0], pipe2[l]): родояжение

Листинг 4.1 (продолжение)

14 exit(O):

15 }

16 /* родитель */

17 Close(pipel[0]):

18 Close(pipe2[l]):

19 client(pipe2[0], pipel[l]):

20 WaitpidCchildpid, NULL, 0); /* ожидание завершения дочернего процесса */

21 exit(O);

22 }

Создание каналов, вызов fork

8-19 Создаются два канала и выполняются шесть шагов, уже упоминавшиеся в отношении рис. 4.6. Родительский процесс вызывает функцию с1 lent (листинг 4.2), а дочерний - функцию server (листинг 4.3).

Использование waitpid дочерним процессом

20 Процесс-сервер (дочерний процесс) завершает свою работу первым, вызывая функцию exit после завершения записи данных в канал. После этого он становится процессом-зомби. Процессом-зомби называется дочерний процесс, завершивший свою работу, родитель которого еще функционирует, но не получил сигнал о завершении работы дочернего процесса. При завершении работы дочернего процесса ядро посылает его родителю сигнал SIGCHLD, но родитель его не принимает и этот сигнал по умолчанию игнорируется. После этого функция с1 ient родительского процесса возвращает управление функции main, закончив считывание данных из канала. Затем родительский процесс вызывает waitpid для получения информации о статусе дочернего процесса (зомби). Если родительский процесс не вызовет waitpid, а просто завершит работу, клиент будет унаследован процессом init, которому будет послан еще один сигнал SIGCHLD.

Функция с1 ient приведена в листинге 4.2.

Листинг 4.2. Функция client для приложения типа клиент-сервер с двумя каналами

pipe/client.с

1 #include unpipc.h

2 void

3 client(int readfd, int writefd)

5 size t len:

6 ssize t П;

7 char buff[MAXLINE]:

8 /* получение полного имени файла */

9 FgetsCbuff, MAXLINE, stdin):

10 len = strlen(buff): /* fgetsO гарантирует завершающий нулевой байт */

11 if (buff[len-l] - Лп)

12 len--: /* удаление перевода строки из fgetsO */

13 /* запись полного имени в канал IPC */