Linux Kernel (Ядро линукса) (часть 3)

Взаимодействие процессов

В этой главе описано, как процессы режима пользователя могут синхронизировать свои действия и обмениваться данными. Мы уже затронули некоторые вопросы синхронизации в главе 5, но тогда действующими лицами были управляющие тракты ядра, а не пользовательские программы. Теперь, после подробного обсуждения файловых систем и управления вводом/выводом, мы готовы продолжить разговор о процессах режима пользователя. Эти процессы не могут обойтись без поддержки ядра при решении вопросов взаимодействия и синхронизации.

одной из форм синхронизации процессов в режиме пользователя является создание файла (возможно, пустого) и его блокирование/разблокирование при помощи системных вызовов виртуальной файловой системы VFS. В то время как совместное использование данных процессами может быть аналогичным образом реализовано с помощью временных файлов, защищаемых блокировками, такой подход обойдется дорого, поскольку он требует обращения к дисковой файловой системе. По этой причине в каждом ядре Unix имеется набор системных вызовов, поддерживающих взаимодействие процессов без общения с файловой системой. Кроме того, было разработано и включено в соответствующие библиотеки несколько интерфейсных функций, которые позволяют процессам выдавать ядру запросы на синхронизацию.

Как всегда, разработчики приложений нуждаются в самых разных механизмах межпроцессного взаимодействия. Перечислим основные такие механизмы, предлагаемые системами Unix:
- каналы и FIFO-файлы (именованные каналы) — они лучше всего подходят для взаимодействия между процессами по схеме производитель — потребитель”. Некоторые процессы заполняют канал данными, а другие —
извлекают данные из канала. Эти механизмы обсуждаются в разд. "Каналы " и "FIFO-файлы
- семафоры — как можно догадаться по названию, они представляют собой версию семафоров ядра реализованную в режиме пользователя. Они обсуждаются в разд. "Схема межпроцессного взаимодействия System V IPC
- сообщения — процессы имеют возможность обмениваться сообщениями (короткими блоками данных), записывая их в специальные очереди и читая оттуда. Ядро Linux предлагает две версии сообщений: сообщения System V IPC и сообщения POSIX (описанные в разд. "Очереди сообщений POSIX");
- совместно используемые области памяти — они позволяют процессам обмениваться информацией через блоки памяти. Для приложений, которые должны совместно использовать большие объемы данных, это самая эффективная форма взаимодействия. Этот механизм описан в разд. "Схема межпроцессного взаимодействия System VIPC”;
- сокеты — они позволяют процессам, работающим на разных компьютерах, обмениваться данными через сеть. Сокеты могут быть также использованы как инструмент взаимодействия и процессами, работающими на одном компьютере. Например, графический интерфейс X Window System пользуется сокетом, чтобы позволить клиентским программам обмениваться данными с Х-сервером.