Московский физико-технический институт
Опубликован: 16.09.2004 | Доступ: свободный | Студентов: 7357 / 1504 | Оценка: 4.44 / 4.28 | Длительность: 15:33:00
Лекция 3:

Организация взаимодействия процессов через pipe и FIFO в UNIX

< Лекция 2 || Лекция 3: 123456 || Лекция 4 >
Аннотация: Понятие потока ввода-вывода. Представление о работе с файлами через системные вызовы и стандартную библиотеку ввода-вывода. Понятие файлового дескриптора. Открытие файла. Системный вызов open(). Системные вызовы close(), read(), write(). Понятие pipe. Системный вызов pipe(). Организация связи через pipe между процессом-родителем и процессом-потомком. Наследование файловых дескрипторов при вызовах fork() и exec(). Особенности поведения вызовов read() и write() для pip’а. Понятие FIFO. Использование системного вызова mknod() для создания FIFO. Функция mkfifo(). Особенности поведения вызова open() при открытии FIFO.
Ключевые слова: ПО, поток ввода-вывода, потоковая модель, операции, информация, поток, байт, Unix, fread, ANSI, файл, функция, интерфейс, системный вызов open, системный вызов read, системный вызов write, системный вызов close, файловый дескриптор, системный контекст, PCB, таблица открытых файлов процесса, стандартный поток ввода, стандартный поток вывода, стандартный поток вывода для ошибок, открытие файла, относительное имя файла, указатель текущей позиции, управляющий терминал, маска создания файлов текущего процесса, файл типа FIFO, системный вызов, запись, права доступа, операционная система, индекс, место, создание файла, файловая система, исполнение, операторы, pipe, указатель, входной, PIPS, буфер, программа, память, связь, симплексная связь, порожденный процесс, механизмы, значение, доступ, FIFO, системный вызов mknod, mkfifo, блокировка, запуск, NFS

Понятие о потоке ввода-вывода

Среди всех категорий средств коммуникации наиболее употребительными являются каналы связи, обеспечивающие достаточно безопасное и достаточно информативное взаимодействие процессов.

Существует две модели передачи данных по каналам связи – поток ввода-вывода и сообщения. Из них более простой является потоковая модель, в которой операции передачи/приема информации вообще не интересуются содержимым того, что передается или принимается. Вся информация в канале связи рассматривается как непрерывный поток байт, не обладающий никакой внутренней структурой. Изучению механизмов, обеспечивающих потоковую передачу данных в операционной системе UNIX, и будет посвящен этот семинар.

Понятие о работе с файлами через системные вызовы и стандартную библиотеку ввода-вывода для языка C

Потоковая передача информации может осуществляться не только между процессами, но и между процессом и устройством ввода-вывода, например между процессом и диском, на котором данные представляются в виде файла. Поскольку понятие файла должно быть знакомо изучающим этот курс, а системные вызовы, использующиеся для потоковой работы с файлом, во многом соответствуют системным вызовам, применяемым для потокового общения процессов, мы начнем наше рассмотрение именно с механизма потокового обмена между процессом и файлом.

Как мы надеемся, из курса программирования на языке C вам известны функции работы с файлами из стандартной библиотеки ввода-вывода, такие как fopen(), fread(), fwrite(), fprintf(), fscanf(), fgets() и т.д. Эти функции входят как неотъемлемая часть в стандарт ANSI на язык C и позволяют программисту получать информацию из файла или записывать ее в файл при условии, что программист обладает определенными знаниями о содержимом передаваемых данных. Так, например, функция fgets() используется для ввода из файла последовательности символов, заканчивающейся символом '\n' – перевод каретки. Функция fscanf() производит ввод информации, соответствующей заданному формату, и т. д. С точки зрения потоковой модели операции, определяемые функциями стандартной библиотеки ввода-вывода, не являются потоковыми операциями, так как каждая из них требует наличия некоторой структуры передаваемых данных.

В операционной системе UNIX эти функции представляют собой надстройку – сервисный интерфейс – над системными вызовами, осуществляющими прямые потоковые операции обмена информацией между процессом и файлом и не требующими никаких знаний о том, что она содержит. Чуть позже мы кратко познакомимся с системными вызовами open() , read() , write() и close() , которые применяются для такого обмена, но сначала нам нужно ввести еще одно понятие – понятие файлового дескриптора.

Файловый дескриптор

На лекции 2 мы говорили, что информация о файлах, используемых процессом, входит в состав его системного контекста и хранится в его блоке управления – PCB. В операционной системе UNIX можно упрощенно полагать, что информация о файлах, с которыми процесс осуществляет операции потокового обмена, наряду с информацией о потоковых линиях связи, соединяющих процесс с другими процессами и устройствами ввода-вывода, хранится в некотором массиве, получившем название таблицы открытых файлов или таблицы файловых дескрипторов . Индекс элемента этого массива, соответствующий определенному потоку ввода-вывода, получил название файлового дескриптора для этого потока. Таким образом, файловый дескриптор представляет собой небольшое целое неотрицательное число, которое для текущего процесса в данный момент времени однозначно определяет некоторый действующий канал ввода-вывода. Некоторые файловые дескрипторы на этапе старта любой программы ассоциируются со стандартными потоками ввода-вывода. Так, например, файловый дескриптор 0 соответствует стандартному потоку ввода, файловый дескриптор 1 – стандартному потоку вывода, файловый дескриптор 2 – стандартному потоку для вывода ошибок. В нормальном интерактивном режиме работы стандартный поток ввода связывает процесс с клавиатурой, а стандартные потоки вывода и вывода ошибок – с текущим терминалом.

Более детально строение структур данных, содержащих информацию о потоках ввода-вывода, ассоциированных с процессом, мы будем рассматривать позже, при изучении организации файловых систем в UNIX (семинары 11–12 и 13–14).

< Лекция 2 || Лекция 3: 123456 || Лекция 4 >