Основы программирования в Linux - Нейл Мэтью

#include <stdlib.h>

#include <stdio.h>

#include <string.h>

#include <errno.h>

#include <unistd.h>

#include <sys/msg.h>

#define MAX_TEXT 512

struct my_msg_st {

 long int my_msg_type;

 char some_text[MAX_TEXT];

};

int main() {

 int running = 1;

 struct my_msg_st some_data;

 int msgid;

 char buffer = [BUFSIZ];

 msgid = msgget((key_t)1234, 0666 | IPC_CREAT);

 if (msgid == -1) {

  fprintf(stderr, "msgget failed with error: %dn", errno);

  exit(EXIT_FAILURE);

 }

 while (running) {

  printf("Enter some text: ");

  fgets(buffer, BUFSIZ, stdin);

  some_data.my_msg_type = 1;

  strcpy(some_data.some_text, buffer);

  if (msgsnd(msgid, (void*)&some_data, MAX_TEXT, 0)) == -1) {

   fpintf(stderr, "msgsnd failedn");

   exit(EXIT_FAILURE);

  }

  if (strncmp(buffer, "end", 3) == 0) {

   running = 0;

  }

 }

 exit(EXIT_SUCCESS);

}

В отличие от примера с каналами, процессам нет нужды предоставлять метод их собственной синхронизации. Это существенное преимущество сообщений по сравнению с каналами.

Если в очереди сообщений есть место, отправитель может создать очередь, поместить в нее какие-либо данные и завершить выполнение еще до того, как начнет выполняться приемник. Первой следует запускать программу-отправителя msg2. Далее приведен пример вывода:

$ ./msg2

Enter some text: hello

Enter some text: How are you today?

Enter some text: end

$ ./msg1

You wrote: hello

You wrote: How are you today?

You wrote: end

Как это работает

Программа-отправитель создает очередь сообщений с помощью функции msgget; далее она добавляет сообщения в очередь, применяя функцию msgsnd. Программа-приемник получает идентификатор очереди сообщений с помощью функции msgget и получает сообщения до тех пор, пока не будет найден специальный текст end. Затем программа приводит все в порядок, удаляя очередь сообщений с помощью функции msgctl.

Приложение для работы с базой данных компакт-дисков

Сейчас подходящий момент для модификации вашего приложения, управляющего базой данных компакт-дисков, с помощью средств IPC, с которыми вы познакомились в этой главе.

Вы могли бы применить множество разных комбинаций трех разновидностей средств IPC, но поскольку информация, которую следует передавать, очень мала по объему, есть смысл реализовать передачу запросов и ответов непосредственно с помощью очередей сообщений.

Если объемы данных, которые вы должны передавать, были бы велики, можно было бы рассмотреть передачу реальных данных в совместно используемой памяти, одновременно применяя семафоры или сообщения для отправки маркера или "опознавательного знака", информирующего другой процесс о наличии данных в совместно используемой памяти.

Интерфейс очереди сообщений устраняет проблему, которая у вас была в главе 11, когда вы нуждались в открытом канале у обоих процессов в момент передачи данных. Применение очередей сообщений позволяет одному процессу поместить сообщения в очередь, даже если этот процесс в данный момент — единственный пользователь очереди.

Вам нужно ответить лишь на один важный вопрос: как возвращать ответы клиентам? Простым решением было бы наличие одной очереди для сервера и по одной очереди для каждого клиента. Если одновременно существует много клиентов, такой подход может вызвать проблемы, т.к. потребуется большое количество очередей. Используя в сообщении поле идентификатора сообщения, вы сможете разрешить всем клиентам пользоваться одной очередью и адресовать ответные сообщения конкретным клиентским процессам с помощью включенного в сообщение идентификатора клиентского процесса. Далее каждый клиент может извлекать сообщения, адресованные только ему, оставляя сообщения для других клиентов в очереди.

Для преобразования приложения, работающего с базой данных компакт-дисков, с помощью средств IPC вам придется заменить только файл pipe_imp.c из сопроводительного программного кода к главе 13. Далее мы рассмотрим важные разделы замещающего файла ipc_imp.c.

Пересмотр функций сервера

Сначала нужно обновить серверные функции.

1. Прежде всего, включите необходимые заголовочные файлы, объявите несколько ключей очередей сообщений и структуру для хранения данных сообщения:

#include "cd_data.h"

#include "cliserv.h"

#include <sys/msg.h>

#define SERVER_MQUEUE 1234

#define CLIENT_MQUEUE 4321

struct msg_passed {

 long int msg_key; /* Используется для клиентского pid */

 message_db_t real message;

};

2. Две глобальные переменные хранят идентификаторы двух очередей, возвращаемые функцией msgget:

static int serv_qid = -1;

static int cli_qid = -1;

3. Сделайте сервер ответственным за создание обеих очередей сообщений:

int server starting() {

#if DEBUG_TRACE

 printf("%d :- server_starting()n", getpid());

#endif

 serv_qid = msgget((key_t)SERVER_MQUEUE, 0666 | IPC_CREAT);

 if (serv_qid == -1) return(0);

 cli_qid = msgget((key_t)CLIENT_MQUEUE, 0666 | IPC_CREAT);

 if (cli_qid == -1) return(0);

 return(1);

}

4. За удаление очереди, если она существует, также отвечает сервер. Когда сервер заканчивает работу, вы задаете недопустимые значения вашим глобальным переменным. Это позволит выловить любые ошибки при попытке сервера отправить сообщения после вызова функции server_ending:

void server_ending() {

#if DEBUG_TRACE

 printf("%d :- server_ending()n", getpid());

#endif

 (void)msgctl(serv_qid, IPC_RMID, 0);

 (void)msgctl(cli_qid, IPC_RMID, 0);

 servqid = -1;

 cliqid = -1;

}

5. Серверная функция read читает из очереди сообщение любого типа (т.е. от любого клиента) и возвращает часть сообщения с данными (пропуская тип сообщения):

int read_request_from_client(message_db_t *rec_ptr) {

 struct msg_passed my_msg;

#if DEBUG_TRACE

 printf("%d :- read_request_from_client()n", getpid());

#endif

 if (msgrcv(serv_qid, (void *)&my_msg, sizeof(*rec_ptr), 0, 0) == -1) {

  return(0);

 }

 *rec_ptr = my_msg.real_message;

 return(1);

}

6. При отправке сообщения для его адресации используется ID клиентского процесса, хранящийся в запросе:

int send_resp_to_client(const message_db_t mess_to_send) {

 struct msg_passed my_msg;

#if DEBUG_TRACE

 printf("%d :- send_resp_to_client()n", getpid());

#endif

 my_msg.real_message = mess_to_send;

 my_msg.msg_key = mess_to_send.client_pid;

 if (msgsnd(cli_qid, (void *)&my_msg, sizeof(mess_to_send), 0) == -1) {

  return(0);

 }

 return(1);

}

Пересмотр функций клиента

Теперь нужно внести изменения в клиентские функции.

1. Когда клиент стартует, ему нужно найти идентификаторы серверной и клиентской очередей. Клиент не создает очереди. Если сервер не работает, эта функция завершится аварийно, поскольку не существует очередей сообщений.

int client starting() {

#if DEBUG_TRACE

 printf("%d :- client_startingn", getpid());

#endif

 serv_qid = msgget((key_t)SERVER_MQUEUE, 0666);

 if (serv_qid == -1) return(0);

 cli_qid = msgget((key_t)CLIENT_MQUEUE, 0666);

 if (cli_qid == -1) return(0);

 return(1);

}

2. Как и в случае сервера, когда клиент завершает работу, вы задаете некорректные значения глобальных переменных. Это позволит выявить ошибки при попытке клиента отправлять сообщения после вызова функции client_ending.

void client_ending() {

#if DEBUG_TRACE

 printf("%d :- client_ending()n", getpid());

#endif

 serv_qid = -1;

 cli_qid = -1;

}

3. Для отправки сообщения серверу сохраните данные в своей структуре. Учтите, что вы должны задать ключ сообщения. Поскольку 0 — недопустимое значение для ключа, незаданный ключ означает, что он принимает (очевидно) случайное значение, поэтому иногда эта функция может возвращать ошибку, если значение оказывается нулевым.

int send_mess_to_server(message_db_t mess_to_send) {

 struct msg_passed my_msg;

#if DEBUG_TRACE

 printf("%d send_mess_to_server()n", getpid());

#endif

 my_msg.real_message = mess_to_send;

 my_msg.msg_key = mess_to_send.client_pid;

 if (msgsnd(serv_qid, (void *)&my_msg, sizeof(mess_to_send) , 0) == -1) {

  perror("Message send failed");

  return(0);