Технології передавання повідомлення
Канали
Канал – це найпростіший засіб передавання повідомлень. Він є циклічним буфером, записування у який виконують за допомогою одного процесу, а читання – за допомогою іншого. У конкретний момент часу до каналу має доступ тільки один процес. Операційна система забезпечує синхронізацію згідно правилу: якщо процес намагається записувати в канал, у якому немає місця, або намагається зчитувати більше даних, ніж поміщено в канал, він переходить у стан очікування.
Розрізняють безіменні та поіменовані канали.
До безіменних каналів немає доступу за допомогою засобів іменування, тому процес не може відкрити вже наявний безіменний канал без його дескриптора. Це означає, що такий процес має отримати дескриптор каналу від процесу, що його створив, а це можливо тільки для зв’язаних процесів.
До поіменованих каналів (named pipes) є доступ за іменем. Такому каналу може відповідати, наприклад, файл у файловій системі, при цьому будь-який процес, який має доступ до цього файлу, може обмінюватися даними через відповідний канал. Поіменовані канали реалізують непрямий обмін даними.
Обмін даними між каналами може бути однобічним і двобічним.
Черги повідомлень
Іншою технологією асинхронного непрямого обміну даними є застосування черг повідомлень (message queues). Для таких черг виділяють спеціальне місце в системній пам’яті ОС, доступне для застосувань користувача. Процеси можуть створювати нові черги, відсилати повідомлення в конкретну чергу й отримувати їх звідти. Із чергою одночасно може працювати кілька процесів. Повідомлення – це структури даних змінної довжини. Для того щоб процеси могли розрізняти адресовані їм повідомлення, кожному з них присвоюють тип. Відіслане повідомлення залишається в черзі доти, поки не буде зчитане. Синхронізація під час роботи з чергами схожа на синхронізацію для каналів.
|
|
|
Сокети
Найрозповсюдженим методом обміну повідомленнями є використання сокетів (sockets). Ця технологія насамперед призначена для організації мережного обміну даними, але може бути використана й для взаємодії між процесами на одному комп’ютері (власне, мережну взаємодію можна розуміти як узагальнення IPC).
Сокет – це абстрактна кінцева точка з’єднання, через яку процес може відсилати або отримувати повідомлення. Обмін даними між двома процесами здійснюють через пару сокетів, по одному на кожен процес. Абстрактність сокету полягає в тому, що він приховує особливості реалізації передавання повідомлень – після того як сокет створений, робота з ним не залежить від технології передавання даних, тому один і той самий код можна без великих змін використовувати для роботи із різними протоколами зв’язку.
|
|
|
Особливості протоколу передавання даних і формування адреси сокету визначає комунікаційний домен; йому потрібно зазначити під час створення кожного сокету. Прикладами доменів можуть бути домен Інтернету (який задає протокол зв’язку на базі TCP/IP) і локальний домен або домен UNIX, що реалізує зв’язок із використанням імені файлу (подібно до поіменованого каналу). Сокет можна використовувати у поєднанні тільки з одним комунікаційним доменом. Адреса сокету залежить від домену (наприклад, для сокетів домену UNIX такою адресою буде ім’я файлу).
Способи передавання даних через сокет визначаються його типом. У конкретному домені можуть підтримуватися або не підтримуватися різні типи сокетів. Наприклад, і для домену Інтернету, і для домену UNIX підтримуються сокети таких типів:
· потокові (stream sockets) – задають надійний двобічний обмін даними суцільним потоком без виділення меж (операція читання даних повертає стільки даних, скільки запитано або скільки було на цей момент передано);
· дейтаграмні (datagram sockets) – задають ненадійний двобічний обмін повідомлення із виділенням меж (операція читання даних повертає розмір того повідомлення, яке було відіслано).
|
|
|
Під час обміну даними із використанням сокетів зазвичай застосовується технологія клієнт-сервер, коли один процес (сервер) очікує з’єднання, а інший (клієнт) з’єднують із ним.
Перед тим як почати працювати з сокетами, будь-який процес (і клієнт, і сервер) має створити сокет за допомогою системного виклику socket(). Параметрами цього виклику задають комунікаційний домен і тип сокету. Цей виклик повертає дескриптор сокету – унікальне значення, за яким можна буде звертатися до цього сокету.
Подальші дії відрізняються для сервера і клієнта. Спочатку розглянемо послідовність кроків, яку потрібно виконати для сервера.
1. Сокет пов’язують з адресою за допомогою системного виклику bind(). Для сокетів домену UNIX як адресу задають ім’я файлу, для сокетів домену Інтернету – необхідні характеристики мережного з’єднання. Далі клієнт для встановлення з’єднання й обміну повідомленнями має буде вказати цю адресу.
2. Сервер дає змогу клієнтам встановлювати з’єднання, виконавши системний виклик listen() для дескриптора сокету, створеного раніше.
3. Після виходу із системного виклику listen() сервер готовий приймати від клієнтів запити на з’єднання. Ці запити вишиковуються в чергу. Для отримання запиту із цієї черги і створення з’єднання використовують системний виклик accept(). Внаслідок його виконання в застосування повертають новий сокет для обміну даними із клієнтом. Старий сокет можна використовувати далі для приймання нових запитів для з’єднання. Якщо під час виклику accept() запити на з’єднання в черзі відсутні, сервер переходить у стан очікування.
|
|
|
Для клієнта послідовність дій після створення сокету зовсім інша. Замість трьох кроків досить виконати один – встановлення з’єднання із використанням системного виклику connect(). Параметрами цього виклику задають дескриптор створеного раніше сокету, а також адресу, подібну до вказаної на сервері для виклику bind().
Після встановлення з’єднання (і на клієнті, і на сервері) з’явиться можливість передавати і приймати дані з використанням цього з’єднання. Для передавання даних застосовують системний виклик send(), а для приймання – recv().
Зазначену послідовність кроків використовують для встановлення надійного з’єднання. Якщо все, що нам потрібно – це відіслати і прийняти конкретне повідомлення фіксованої довжини, то з’єднання можна й не створювати зовсім. Для цього як відправник, так і одержувач повідомлення мають попередньо зв’язати сокети з адресами через виклик bind(). Потім можна скористатися викликами прямого передавання даних: sendto() – для відправника і recvfrom() – для одержувача. Параметрами цих викликів задають адреси одержувача і відправника, а також адреси буферів для даних.
Віддалений виклик процедур
Технологія віддаленого виклику процедур (Remote Procedure Call, RPC) є прикладом синхронного обміну повідомленнями із підтвердженням отримання.
Розглянемо послідовну кроків, необхідних для обміну даними в цьому разі.
1. Операцію send оформлюють як виклик процедури із параметрами.
2. Після виклику такої процедури відправник переходить у стан очікування, а дані (ім’я процедури і параметри) доставляються одержувачеві. Одержувач може перебувати на тому самому комп’ютері, чи на віддаленій машині; технологія RPC приховує це. Класичний віддалений виклик процедур передбачає, що процес-одержувач створено внаслідок запиту.
3. Одержувач виконує операцію receive і на підставі даних, що надійшли, виконує відповідні дії (викликає локальну процедуру за іменем, передає їй параметри і обчислює результат).
4. Обчислений результат повертають відправникові як окреме повідомлення.
5. Після отримання цього повідомлення відправник продовжує своє виконання, розглядаючи обчислений результат як наслідок виклику процедури.
Розділ 8
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 376; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!