Многопоточное программирование (Лекция №5). IPC, SysV презентация

IPC
Очереди сообщений
Семафоры
Общая память
POSIX
SysV
msgget
msgctl
msgsnd
msgrcv
mq_open
mq_close
mq_unlink
mq_send
mq_receive
…
semget
semctl
semop
sem_open
sem_close
sem_unlink
sem_wait
sem_post
…
sem_init
sem_destroy
shmget
shmctl
shmat
shmdt
shm_open
shm_unlink
mmap
munmap
…

IPC
Очереди сообщений
Семафоры
Общая память
POSIX
SysV
msgget
msgctl
msgsnd
msgrcv
mq_open
mq_close
mq_unlink
mq_send
mq_receive
…
semget
semctl
semop
sem_open
sem_close
sem_unlink
sem_wait
sem_post
…
sem_init
sem_destroy
shmget
shmctl
shmat
shmdt
shm_open
shm_unlink
mmap
munmap
…

SysV
SysV Object
id

SysV
SysV Object
id
id

SysV
SysV Object
id
id
fork()

SysV
SysV Object
id = const
id = const

SysV (ftok)
SysV Object
id = ftok(const char *pathname, int proj_id);
id = ftok(const char *pathname, int proj_id);

SysV (ftok)
SysV Object
id = ftok(const char *pathname, int proj_id);
1
2
3
1
2
3
4
5
2
3
4
5
6
5
4
3
2
1
8
8
16

SysV (ipcs)
Вывод ipcs.
------ Shared Memory Segments --------
key shmid owner perms bytes nattch status
------ Semaphore Arrays --------
key semid owner perms nsems
0x002fa327 0 root 666 2
------ Message Queues --------
key msqid owner perms used-bytes messages

SysV (ipcrm)
Использование ipcrm.
ipcrm –M shmkey
ipcrm –m shmid
ipcrm –Q msgley
ipcrm –q msgid
ipcrm –s semkey
ipcrm –S semid

SysV (Права доступа)
Обладают идентификаторам пользователя и группы
Группы – означает создателя
Девять бит – rwxrwxrwx
Бит x не имеет смысла

SysV (Права доступа)
ipc_perm.
struct ipc_perm {
uid_t uid;
gid_t gid;
uid_t cuid;
git_t cgid;
mode_t mode;
}

IPC
Очереди сообщений
Семафоры
Общая память
POSIX
SysV
msgget
msgctl
msgsnd
msgrcv
mq_open
mq_close
mq_unlink
mq_send
mq_receive
…
semget
semctl
semop
sem_open
sem_close
sem_unlink
sem_wait
sem_post
…
sem_init
sem_destroy
shmget
shmctl
shmat
shmdt
shm_open
shm_unlink
mmap
munmap
…

SysV
POSIX Object
str
str

IPC
Очереди сообщений
Семафоры
Общая память
POSIX
SysV
msgget
msgctl
msgsnd
msgrcv
mq_open
mq_close
mq_unlink
mq_send
mq_receive
…
semget
semctl
semop
sem_open
sem_close
sem_unlink
sem_wait
sem_post
…
sem_init
sem_destroy
shmget
shmctl
shmat
shmdt
shm_open
shm_unlink
mmap
munmap
…

IPC
Очереди сообщений
Семафоры
Общая память
POSIX
SysV
msgget
msgctl
msgsnd
msgrcv
mq_open
mq_close
mq_unlink
mq_send
mq_receive
…
semget
semctl
semop
sem_open
sem_close
sem_unlink
sem_wait
sem_post
…
sem_init
sem_destroy
shmget
shmctl
shmat
shmdt
shm_open
shm_unlink
mmap
munmap
…

Очереди сообщений (SysV)
int msgget(key_t key, int flags);
ftok(…);
IPC_CREAT
O_CREAT
IPC_CREAT

Очереди сообщений (SysV)
int msgget(key_t key, int flags);
ftok(…);
IPC_CREAT
O_CREAT
IPC_CREAT
IPC_PRIVATE

Очереди сообщений (SysV)
msgctl.
int msgctl(int msgq,
int cmd /* IPC_SET, IPC_STAT, IPC_RMID */,
struct msqid_ds *data);
struct msqid_ds {
struct ipc_perm msg_perm {
uid_t uid; gid_t gid;
uid_t cuid; git_t cgid;
mode_t mode;
}
msgqnum_t msg_qnum;
msglen_t msg_qbytes;
pid_t msg_lspid, msg_lrpid;
time_t msg_stime, msg_rtime, msg_ctime;
}

Очереди сообщений (SysV)
msgsnd/msgrcv.
int msgsnd(int msgid,
const void *msgp,
size_t msgsz,
int msgflg);
int msgrcv(int msgid,
void *msgp,
size_t msgsz,
long msgtyp,
int msgflg);
struct msg {
long mtype;
char mtext[MTEXTSIZE];
}

Очереди сообщений (SysV)
msgsnd/msgrcv.
int msgsnd(int msgid,
const void *msgp,
size_t msgsz,
int msgflg);
int msgrcv(int msgid,
void *msgp,
size_t msgsz,
long msgtyp,
int msgflg);
struct msg {
long mtype;
char mtext[MTEXTSIZE];
}

Очереди сообщений (SysV)
msgsnd/msgrcv.
int msgsnd(int msgid,
const void *msgp,
size_t msgsz,
int msgflg);
int msgrcv(int msgid,
void *msgp,
size_t msgsz,
long msgtyp,
/* ‘=0’ – Any, ‘>0’ – Current, ‘<0’ - <= abs(Current) */
int msgflg);
struct msg {
long mtype; // Not 0
char mtext[MTEXTSIZE];
}

Очереди сообщений (SysV)
msgsnd/msgrcv.
int msgsnd(int msgid,
const void *msgp,
size_t msgsz,
int msgflg);
int msgrcv(int msgid,
void *msgp,
size_t msgsz,
long msgtyp,
/* ‘=0’ – Any, ‘>0’ – Current, ‘<0’ - <= abs(Current) */
int msgflg); // MSG_NOERROR, IPC_NOWAIT => EAGAIN
struct msg {
long mtype; // Not 0
char mtext[MTEXTSIZE];
}

IPC
Очереди сообщений
Семафоры
Общая память
POSIX
SysV
msgget
msgctl
msgsnd
msgrcv
mq_open
mq_close
mq_unlink
mq_send
mq_receive
…
semget
semctl
semop
sem_open
sem_close
sem_unlink
sem_wait
sem_post
…
sem_init
sem_destroy
shmget
shmctl
shmat
shmdt
shm_open
shm_unlink
mmap
munmap
…

Очереди сообщений (POSIX)
mq_open.
mqd_t mq_open(const char *name,
int flags);
// O_RDONLY, O_WRONLY, O_RDWR, O_NONBLOCK
mqd_t mq_open(const char *name,
int flags,
mode_t perms,
struct mq_attr *attr);
// + O_CREAT, O_EXCL
int mq_getattr(mqd_t mqd,
struct mq_attr *attr);
int mq_setattr(mqd_t mqd,
const struct mq_attr *attr,
struct mq_attr *oldattr);

Очереди сообщений (POSIX)
mq_attr.
struct mq_attr {
long mq_flags;
long mq_maxmsg;
long mq_msgsize; long mq_curmsg;
}

Очереди сообщений (POSIX)
mq_close/mq_unlink.
int mq_close(mqd_t mqd);
int mq_unlink(const char *name);

Очереди сообщений (POSIX)
mq_send/mq_receive.
int mq_send(mqd_t mqd,
const char *msg,
size_t msgsize,
unsigned priority /* 0..31..> */);
ssize_t mq_receive(mqd_t mqd,
char *msg,
size_t msgsize,
unsigned *priorityp);

Очереди сообщений (POSIX)
mq_timedsend/mq_timedreceive.
int mq_timedsend(mqd_t mqd,
const char *msg,
size_t msgsize,
unsigned priority,
const struct timespec *tmout);
ssize_t mq_timedreceive(mqd_t mqd,
char *msg,
size_t msgsize,
unsigned *prtorityp,
const struct timespec *tmout);

Очереди сообщений (POSIX)
mq_notify.
int mq_notify(
mqd_t mqd,
const struct sigevent *ep);
// 1. После вызова mq_notify: извлечь все сообщения из очереди (O_NONBLOCK).
// 2. После прибытия сигнала: Вызвать mq_notify и выполнить (1).

IPC
Очереди сообщений
Семафоры
Общая память
POSIX
SysV
msgget
msgctl
msgsnd
msgrcv
mq_open
mq_close
mq_unlink
mq_send
mq_receive
…
semget
semctl
semop
sem_open
sem_close
sem_unlink
sem_wait
sem_post
…
sem_init
sem_destroy
shmget
shmctl
shmat
shmdt
shm_open
shm_unlink
mmap
munmap
…

IPC
Очереди сообщений
Семафоры
Общая память
POSIX
SysV
msgget
msgctl
msgsnd
msgrcv
mq_open
mq_close
mq_unlink
mq_send
mq_receive
…
semget
semctl
semop
sem_open
sem_close
sem_unlink
sem_wait
sem_post
…
sem_init
sem_destroy
shmget
shmctl
shmat
shmdt
shm_open
shm_unlink
mmap
munmap
…

Семафоры (POSIX)
semget.
int semget(key_t key, int nsems, int flags);

Семафоры (POSIX)
semctl.
int semctl(int semid, int semnum, int cmd, union semun arg);

Семафоры (POSIX)
semctl.
int semctl(int semid, int semnum, int cmd, union semun arg);
union semun { int val; struct semid_ds *buf; unsigned short *array; }

Семафоры (POSIX)
semctl.
int semctl(int semid, int semnum, int cmd, union semun arg);
union semun { int val; struct semid_ds *buf; unsigned short *array; }
struct semid_ds {
struct ipc_perm sem_perm;
unsigned short sem_nsems;
time_t sem_otime; time_t sem_ctime; }

Семафоры (POSIX)
semctl.
int semctl(int semid, int semnum, int cmd, union semun arg);
union semun { int val; struct semid_ds *buf; unsigned short *array; }
struct semid_ds {
struct ipc_perm sem_perm;
unsigned short sem_nsems;
time_t sem_otime; time_t sem_ctime; }
struct ipc_perm {
uid_t uid; gid_t gid;
uid_t cuid; git_t cgid;
mode_t mode; }

Семафоры (SysV)
semctl.
int semctl(int semid, int semnum, int cmd, union semun arg);
union semun { int val; struct semid_ds *buf; unsigned short *array; }
struct semid_ds {
struct ipc_perm sem_perm;
unsigned short sem_nsems;
time_t sem_otime; time_t sem_ctime; }
struct ipc_perm {
uid_t uid; gid_t gid;
uid_t cuid; git_t cgid;
mode_t mode; }

Семафоры (SysV)
semctl.
int semctl(int semid, int semnum, int cmd, union semun arg);
union semun { int val; struct semid_ds *buf; unsigned short *array; }
struct semid_ds {
struct ipc_perm sem_perm;
unsigned short sem_nsems;
time_t sem_otime; time_t sem_ctime; }
struct ipc_perm {
uid_t uid; gid_t gid;
uid_t cuid; git_t cgid;
mode_t mode; }

Семафоры (SysV)
semctl.
int semctl(int semid, int semnum, IPC_RMID, union semun arg);
union semun { int val; struct semid_ds *buf; unsigned short *array; }
struct semid_ds {
struct ipc_perm sem_perm;
unsigned short sem_nsems;
time_t sem_otime; time_t sem_ctime; }
struct ipc_perm {
uid_t uid; gid_t gid;
uid_t cuid; git_t cgid;
mode_t mode; }

Семафоры (SysV)
semctl.
int semctl(int semid, int semnum, IPC_STAT, union semun arg);
union semun { int val; struct semid_ds *buf; unsigned short *array; }
struct semid_ds {
struct ipc_perm sem_perm;
unsigned short sem_nsems;
time_t sem_otime; time_t sem_ctime; }
struct ipc_perm {
uid_t uid; gid_t gid;
uid_t cuid; git_t cgid;
mode_t mode; }

Семафоры (SysV)
semctl.
int semctl(int semid, int semnum, IPC_SET, union semun arg);
union semun { int val; struct semid_ds *buf; unsigned short *array; }
struct semid_ds {
struct ipc_perm sem_perm;
unsigned short sem_nsems;
time_t sem_otime; time_t sem_ctime; }
struct ipc_perm {
uid_t uid; gid_t gid;
uid_t cuid; git_t cgid;
mode_t mode; }

Семафоры (SysV)
semctl.
int semctl(int semid, int semnum, GETNCNT, union semun arg);
union semun { int val; struct semid_ds *buf; unsigned short *array; }
struct semid_ds {
struct ipc_perm sem_perm;
unsigned short sem_nsems;
time_t sem_otime; time_t sem_ctime; }
struct ipc_perm {
uid_t uid; gid_t gid;
uid_t cuid; git_t cgid;
mode_t mode; }
// Получить количество процессов, ожидающих увеличения значения семафора.

Семафоры (SysV)
semctl.
int semctl(int semid, int semnum, GETZCNT, union semun arg);
union semun { int val; struct semid_ds *buf; unsigned short *array; }
struct semid_ds {
struct ipc_perm sem_perm;
unsigned short sem_nsems;
time_t sem_otime; time_t sem_ctime; }
struct ipc_perm {
uid_t uid; gid_t gid;
uid_t cuid; git_t cgid;
mode_t mode; }
// Получить количество процессов, ожидающих, пока значение семафора не достигнет нуля.

Семафоры (SysV)
semctl.
int semctl(int semid, int semnum, GETPID, union semun arg);
union semun { int val; struct semid_ds *buf; unsigned short *array; }
struct semid_ds {
struct ipc_perm sem_perm;
unsigned short sem_nsems;
time_t sem_otime; time_t sem_ctime; }
struct ipc_perm {
uid_t uid; gid_t gid;
uid_t cuid; git_t cgid;
mode_t mode; }
// Получить PID последнего, обратившегося в semop, процесса.

Семафоры (SysV)
semctl.
int semctl(int semid, int semnum, GETVAL, union semun arg);
union semun { int val; struct semid_ds *buf; unsigned short *array; }
struct semid_ds {
struct ipc_perm sem_perm;
unsigned short sem_nsems;
time_t sem_otime; time_t sem_ctime; }
struct ipc_perm {
uid_t uid; gid_t gid;
uid_t cuid; git_t cgid;
mode_t mode; }
// Получить значение семафора.

Семафоры (SysV)
semctl.
int semctl(int semid, int semnum, SETVAL, union semun arg);
union semun { int val; struct semid_ds *buf; unsigned short *array; }
struct semid_ds {
struct ipc_perm sem_perm;
unsigned short sem_nsems;
time_t sem_otime; time_t sem_ctime; }
struct ipc_perm {
uid_t uid; gid_t gid;
uid_t cuid; git_t cgid;
mode_t mode; }
// Установить значение семафора.

Семафоры (SysV)
semctl.
int semctl(int semid, int semnum, GETALL, union semun arg);
union semun { int val; struct semid_ds *buf; unsigned short *array; }
struct semid_ds {
struct ipc_perm sem_perm;
unsigned short sem_nsems;
time_t sem_otime; time_t sem_ctime; }
struct ipc_perm {
uid_t uid; gid_t gid;
uid_t cuid; git_t cgid;
mode_t mode; }
// Получить значение всех семафоров.

Семафоры (SysV)
semctl.
int semctl(int semid, int semnum, SETALL, union semun arg);
union semun { int val; struct semid_ds *buf; unsigned short *array; }
struct semid_ds {
struct ipc_perm sem_perm;
unsigned short sem_nsems;
time_t sem_otime; time_t sem_ctime; }
struct ipc_perm {
uid_t uid; gid_t gid;
uid_t cuid; git_t cgid;
mode_t mode; }
// Установить значение всех семафоров.

Семафоры (SysV)
semop.
int semop(int semid, struct sembuf *sops, size_t nsops);
struct sembuf { unsigned short sem_num;
short sem_op;
short sem_flg; }
sem_op > 0 – добавляем semop к значению семафора
sem_op < 0 – ждем, пока значение семафора меньше |sem_op|, потом его вычитаем
sem_op = 0 – ждем, пока значением семафора не 0
IPC_NOWAIT
IPC_UNDO

IPC
Очереди сообщений
Семафоры
Общая память
POSIX
SysV
msgget
msgctl
msgsnd
msgrcv
mq_open
mq_close
mq_unlink
mq_send
mq_receive
…
semget
semctl
semop
sem_open
sem_close
sem_unlink
sem_wait
sem_post
…
sem_init
sem_destroy
shmget
shmctl
shmat
shmdt
shm_open
shm_unlink
mmap
munmap
…

Семафоры (POSIX)
sem_open/sem_close/sem_unlink.
sem_t *sem_open(const char *name, int flags);
sem_t *sem_open(const char *name,
int flags,
mode_t perms,
unsigned value);
int sem_close(sem_t *sem);
int sem_unlink(const char *name);

Семафоры (POSIX)
Работа с семафором.
int sem_post(sem_t *sem); // +1
int sem_wait(sem_t *sem); // -1
int sem_trywait(sem_t *sem); // Like O_NONBLOCK or IPC_NOWAIT
int sem_timedwait(sem_t *restrict sem,
const struct timespec *time);
int sem_getvalue(sem_t *restrict sem,
int *valuep);

IPC
Очереди сообщений
Семафоры
Общая память
POSIX
SysV
msgget
msgctl
msgsnd
msgrcv
mq_open
mq_close
mq_unlink
mq_send
mq_receive
…
semget
semctl
semop
sem_open
sem_close
sem_unlink
sem_wait
sem_post
…
sem_init
sem_destroy
shmget
shmctl
shmat
shmdt
shm_open
shm_unlink
mmap
munmap
…

Семафоры (POSIX)
sem_init/sem_destroy.
int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned value);
int sem_destroy(sem_t *sem);

IPC
Очереди сообщений
Семафоры
Общая память
POSIX
SysV
msgget
msgctl
msgsnd
msgrcv
mq_open
mq_close
mq_unlink
mq_send
mq_receive
…
semget
semctl
semop
sem_open
sem_close
sem_unlink
sem_wait
sem_post
…
sem_init
sem_destroy
shmget
shmctl
shmat
shmdt
shm_open
shm_unlink
mmap
munmap
…

IPC
Очереди сообщений
Семафоры
Общая память
POSIX
SysV
msgget
msgctl
msgsnd
msgrcv
mq_open
mq_close
mq_unlink
mq_send
mq_receive
…
semget
semctl
semop
sem_open
sem_close
sem_unlink
sem_wait
sem_post
…
sem_init
sem_destroy
shmget
shmctl
shmat
shmdt
shm_open
shm_unlink
mmap
munmap
…

Общая память (SysV)
Создание и управление.
int shmget(key_t key, size_t size, int flags);
int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *data);
struct shmid_ds {
struct ipc_perm shm_perm;
size_t shm_segsz;
pid_t shm_lpid;
pid_t shm_cpid;
shmatt_t shm_nattch;
time_t shm_atime;
time_t shm_dtime;
time_t shm_ctime; }

Общая память (SysV)
Присоединение и отсоединение.
void *shmat(int shmid,
const void *shmaddr /* EINVAL */,
int flags /* SHM_RND, SHM_RDONLY */);
int shmdt(const void *shmaddr);

IPC
Очереди сообщений
Семафоры
Общая память
POSIX
SysV
msgget
msgctl
msgsnd
msgrcv
mq_open
mq_close
mq_unlink
mq_send
mq_receive
…
semget
semctl
semop
sem_open
sem_close
sem_unlink
sem_wait
sem_post
…
sem_init
sem_destroy
shmget
shmctl
shmat
shmdt
shm_open
shm_unlink
mmap
munmap
…

Отображение файлов в память
mmap/munmap.
void *mmap(
void *addr,
size_t len,
int prot, // PROT_NONE, PROT_READ, PROT_WRITE, PROT_EXEC
int flags, // MAP_PRIVATE, MAP_SHARED, MAP_FIXED, MAP_ANONYMOUS
int fd,
off_t off);
int munmap(
void *addr,
size_t len);

IPC
Очереди сообщений
Семафоры
Общая память
POSIX
SysV
msgget
msgctl
msgsnd
msgrcv
mq_open
mq_close
mq_unlink
mq_send
mq_receive
…
semget
semctl
semop
sem_open
sem_close
sem_unlink
sem_wait
sem_post
…
sem_init
sem_destroy
shmget
shmctl
shmat
shmdt
shm_open
shm_unlink
mmap
munmap
…

Отображение файлов в память
shm_open/shm_unlink.
int shm_open(
const char *name,
int flags,
mod_t perms
);
int ftruncate(int fd, off_t length);
shm_unlink(const char *name);

IPC
Очереди сообщений
Семафоры
Общая память
POSIX
SysV
msgget
msgctl
msgsnd
msgrcv
mq_open
mq_close
mq_unlink
mq_send
mq_receive
…
semget
semctl
semop
sem_open
sem_close
sem_unlink
sem_wait
sem_post
…
sem_init
sem_destroy
shmget
shmctl
shmat
shmdt
shm_open
shm_unlink
mmap
munmap
…

Таймеры
Будильник.
unsigned alarm(unsigned secs);

Таймеры
Сон.
unsigned sleep(unsigned secs);
unsigned usleep(useconds_t usecs);
unsigned nanosleep(const struct timespec *nsecs,
struct timespec *remain);
tv_sec
tv_nsec

Таймеры
Виды таймеров.
ITIMER_REAL – реальное время, SIGALRM
ITIMER_VIRTUAL – виртуальное время, SIGVTALRM
ITIMER_PROF – время работы в процессе + время работы в ядре от имени процесса, SIGPROF
int getitimer(int which, struct itimerval *val);
int settimer(int which, const struct itimerval *val,
struct itimerval *oval);
struct itimerval { struct timeval it_interval, it_value);

Передача дескрипторов

Передача дескрипторов
sendmsg/recvmsg.
ssize_t sendmsg(int sockfd, const struct msghdr *msg, int flags);
ssize_t recvmsg(int sockfd, struct msghdr *msg, int flags);
struct iovec {
void *iov_base;
size_t iov_len;
};
struct msghdr {
void *msg_name;
socklen_t msg_namelen;
struct iovec *msg_iov;
size_t msg_iovlen;
void *msg_control;
size_t msg_controllen;
int msg_flags;
};

Передача дескрипторов
cmsghdr.
struct cmsghdr {
socklen_t cmsg_len; /* счетчик байтов данных с заголовком */
int cmsg_level; /* создаваемый протокол передачи */
int cmsg_type; /* тип, зависящий от протокола */
/* с последующей переменной без знакаc msg_data[]; */
};

Передача дескрипторов
Макросы.
struct cmsghdr *CMSG_FIRSTHDR(struct msghdr *msgh);
struct cmsghdr *CMSG_NXTHDR(struct msghdr *msgh, struct cmsghdr *cmsg);
size_t CMSG_ALIGN(size_t length);
size_t CMSG_SPACE(size_t length);
size_t CMSG_LEN(size_t length);
unsigned char *CMSG_DATA(struct cmsghdr *cmsg);

Передача дескрипторов
Пример.
http://keithp.com/blogs/fd-passing/