Майкл Джонсон - Разработка приложений в среде Linux. Второе издание

• Название: Разработка приложений в среде Linux. Второе издание
• Автор: Майкл Джонсон
• Издательство: Вильямс
• Жанр: Программное обеспечение
• Год: 2007
• ISBN: 978-5-8459-1143-8

Книга известных профессионалов в области разработки коммерческих приложений в Linux представляет собой отличный справочник для широкого круга программистов в Linux, а также тех разработчиков на языке С, которые перешли в среду Linux из других операционных систем. Подробно рассматриваются концепции, лежащие в основе процесса создания системных приложений, а также разнообразные доступные инструменты и библиотеки. Среди рассматриваемых в книге вопросов можно выделить анализ особенностей применения лицензий GNU, использование свободно распространяемых компиляторов и библиотек, системное программирование для Linux, а также написание и отладка собственных переносимых библиотек. Изобилие хорошо документированных примеров кода помогает лучше усвоить особенности программирования в Linux.

Книга рассчитана на разработчиков разной квалификации, а также может быть полезна для студентов и преподавателей соответствующих специальностей.

---

В 32-разрядных системах Linux, как и в большинстве систем Unix, переменная time_t является целым числом со знаком длиной 32 бита. Это означает, что в 10:14:07 вечера 18 января (четверг) 2038 года она переполнится. Поэтому время 10:14:08 вечера 18 января (четверг) 2038 года будет представлено как 3:45:52 вечера 13 декабря (пятница) 1901 года. Как видите, система Linux не проявляет "проблему 2000-го года" (поскольку используются собственные библиотеки времени), однако с ней связана "проблема 2038-го года".

На 64-разрядных платформах переменная time_t является соответственно 64-битовым числом со знаком. Это действительно эффективное решение, поскольку 64-битовое время со знаком можно назвать астрономическим.

Для того чтобы определить начальное время, текущее время, конечное время для используемой системы можно создать и запустить данную программу daytime.с.

 1: /* daytime.с */

 2:

 3: #include <stdio.h>

 4: #include <sys/time.h>

 5: #include <unistd.h>

 6:

 7: int main () {

 8:  struct timeval tv;

 9:  struct timezone tz;

10:  time_t now;

11:  /* beginning_of_time — это наименьшее значении, измеряемое time_t*/

12:  time_t beginning_of_time = 1L<<(sizeof(time_t)*8 - 1);

13:  /* end_of_time - это наибольшее значение, измеряемое time_t */

14:  time_t end_of_time = ~beginning_of_time;

15:

16:  printf("time_t имеет %d бит в длину\n\n", sizeof(time_t) *8);

17:

18:  gettimeofday(&tv, &tz);

19:  now = tv.tv_sec;

20:  printf("Текущее время дня, представленное в виде структуры timeval:\n"

21:   "tv.tv_sec = 0x%08x, tv.tv_usec = 0x%08х\n"

22:   "tz.tz_minuteswest = 0x%08х, tz.tz_dsttime = 0x%08x\n\n",

23:   tv.tv_sec, tv.tv_usec, tz.tz_minuteswest, tz.tz_dsttime);

24:

25:  printf("Демонстрация ctime()%s:\n",

26:   sizeof(time_t)*8 <= 32 ? "" :

27:   " (может зависнуть после печати первой строки; нажмите "

28:   "Control-C)") ;

29:  printf("текущее время: %s", ctime(&now));

30:  printf("начало времени: %s", ctime(&beginning_of_time));

31:  printf("конец времени: %s", ctime(&end_of_time));

32:

33:  exit(0);

34: }

К сожалению, функция ctime() является итеративной по своей природе. Это означает, что она (при любых практических целях) никогда не прерывает свою работу в 64-разрядных системах даже для астрономических дат (вроде 64-битового времени начала и завершения). Если вы устали ждать, когда же программа завершит свою работу, нажмите Control-C для ее завершения.

18.2. Использование таймеров

Таймер — это простое средство для указаний определенной точки в будущем, в которой должно произойти некоторое событие. Вместо того чтобы циклически запрашивать текущее время и проводить лишние растраты циклов центрального процессора, программа может отправить в ядро запрос на получение уведомления о том, что прошло определенное количество времени.

Существуют два способа применения таймеров: синхронный и асинхронный. Синхронное использование таймера возможно в единственном режиме — режиме ожидания (дожидаться истечения времени таймера). Асинхронная работа таймера, как и любого другого асинхронного устройства, сопровождается сигналами. Сюрпризом может оказаться то, что синхронный таймер может также вызывать сигналы.

18.2.1. Режим ожидания

Процесс, сопровождающийся запросом на невыполнение в течение определенного количества времени, называется отложенным (или "спящим"). Для режима ожидания доступны четыре функции; каждая из них измеряет время в различных единицах. Они также ведут себя и взаимодействуют с остальными частями системы по-разному.

unsigned int sleep(unsigned int seconds);

Функция sleep() вынуждает текущий процесс засыпать на время (в секундах), указанное параметром seconds, или до тех пор, пока процесс не получит сигнал, который он не может проигнорировать. На большинстве платформ функция sleep() реализуется в терминах сигнала SIGALRM, поэтому она не очень хорошо совмещается с системным вызовом alarm(), созданием обработчика SIGALRM, игнорированием сигнала SIGALRM, или применением интервальных таймеров (рассматриваются далее), которые разделяют один и тот же таймер и сигнал.

Если работа sleep() завершается раньше истечения полного выделенного времени, она возвращает количество оставшихся секунд. Если режим ожидания длился ровно столько, сколько запрашивалось, она возвращает ноль.

void usleep(unsigned long usec);

Функция usleep() вынуждает текущий процесс засыпать на время (в микросекундах), указанное параметром usec. Никакие сигналы не используются. На большинстве платформ usleep() реализуется с помощью select().

int select(0, NULL, NULL, NULL, struct timeval tv);

Функция select(), описанная в главе 13, предлагает мобильный способ откладывания процессов на точное количество времени. Просто введите в объект struct timeval минимальное время, которое нужно ожидать, и можете быть уверены — ни одно событие не произойдет.

int nanosleep(struct timespec *req, struct timespec *rem);

Функция nanosleep() вынуждает текущий процесс засыпать на время, указанное параметром req (описание объекта timespec можно найти в начале этой главы), пока процесс не получит сигнал. Если работа nanosleep() прекращается раньше из-за полученного сигнала, то она возвращает -1 и устанавливает для errno значение EINTR, а также, если rem не является NULL, то передает в переменную rem количество времени, оставшегося в периоде ожидания.

Функция nanosleep() наименее переносима из всех рассмотренных, поскольку она была определена как часть спецификации POSIX.1b реального времени (ранее она называлась POSIX.4), которая выполняется не во всех версиях Unix. Однако все новые реализации Unix поддерживают ее, так как функции POSIX.1b в настоящее время являются стандартной частью Single Unix Specification (Единая спецификация Unix).

Не все платформы, предусматривающие функцию nanosleep(), обеспечивают высокую точность, однако Linux, как и остальные операционные системы реального времени, стремится принимать короткие запросы на обработку с предельной точностью. Более подробную информацию о программировании в режиме реального времени можно найти в [12].

18.2.2. Интервальные таймеры

Интервальные таймеры, будучи активизированными, непрерывно передают сигналы в процесс на систематической основе. Точное значение термина систематический зависит от используемого интервального таймера. С каждым процессом ассоциированы три таймера.

ITIMER_REAL Отслеживает время в терминах настенных часов — в реальном времени (в зависимости от выполнения процесса) — и генерирует сигнал SIGALRM. Несовместим с системным вызовом alarm(), который используется функцией sleep(). Не применяйте ни alarm(), ни sleep(), если имеется реальный интервальный таймер. ITIMER_VIRTUAL Подсчитывает время только при исполнении процесса — не учитывая системные вызовы, которые производит процесс — и генерирует сигнал SIGVTALRM. ITIMER_PROF Подсчитывает время только при выполнении процесса — включая время, за которое ядро посылает исполнительные системные вызовы от имени процесса, и не включая время, потраченное на прерывание процесса по инициативе самого процесса — и генерирует сигнал SIGPROF. Учет времени, затраченного на обработку прерываний, оказывается настолько трудоемким, что даже может изменить настройки таймера.

Комбинация таймеров ITIMER_VIRTUAL и ITIMER_PROF часто используется в профилирующих кодах.

Каждый из этих таймеров генерирует ассоциированный сигнал об истечении таймера в пределах одного хода системных часов (как правило, 1-10 миллисекунд). Если процесс работает в данное время, то сигнал генерируется сразу же; в противном случае сигнал генерируется немного позже (в зависимости от загрузки системы). Поскольку таймер ITIMER_VIRTUAL следит за временем только во время работы процесса, то сигнал всегда доставляется незамедлительно.

Используйте структуру struct itimerval для передачи запроса и установки интервальных таймеров.

struct itimerval {

 struct timeval it_interval;

 struct timeval it_value;

};

Член it_value показывает количество времени, оставшееся до отправления следующего сигнала. Член it_interval определяет время между сигналами; каждый раз при истечении таймера это значение присваивается переменной it_value.