Роб Кёртен - Введение в QNX/Neutrino 2. Руководство по программированию приложений реального времени в QNX Realtime Platform

• Название: Введение в QNX/Neutrino 2. Руководство по программированию приложений реального времени в QNX Realtime Platform
• Автор: Роб Кёртен
• Издательство: Петрополис
• Жанр: Программное обеспечение
• Год: 2001
• ISBN: 5-94656-025-9

Книга "Введение в QNX/Neutrino 2» откроет перед вами в мельчайших подробностях все секреты ОСРВ нового поколения от компании QNX Software Systems Ltd (QSSL) — QNX/Neutrino 2. Книга написана в непринужденной манере, легким для чтения и понимания стилем, и поможет любому, от начинающих программистов до опытных системотехников, получить необходимые начальные знания для проектирования надежных систем реального времени, от встраиваемых управляющих приложений до распределенных сетевых вычислительных систем

В книге подробно описаны основные составляющие ОС QNX/Neutrino и их взаимосвязи. В частности, уделено особое внимание следующим темам:

• обмен сообщениями: принципы функционирования и основы применения;

• процессы и потоки: базовые концепции, предостережения и рекомендации;

• таймеры: организация периодических событий в программах;

• администраторы ресурсов: все, что относится к программированию драйверов устройств;

• прерывания: рекомендации по эффективной обработке.

В книге представлено множество проверенных примеров кода, подробных разъяснений и рисунков, которые помогут вам детально вникнуть в и излагаемый материал. Примеры кода и обновления к ним также можно найти на веб-сайте автора данной книги, www.parse.com.

---

rcvid = MsgReceive(...);

...

MsgReply(rcvid, ...);

Это — ключевой фрагмент, потому что именно в нем иллюстрируется привязка приема сообщения от клиента к последующему ответу этому конкретному клиенту. Идентификатор отправителя — это целое число, которое действует как жетон («magic cookie»), который вы получаете от клиента и обязаны хранить, если вы желаете впоследствии взаимодействовать с этим клиентом. Что произойдет, если вы его потеряете? Его больше нет. Функция MsgSend() клиента не разблокируется, пока вы (конкретный сервер) живы, или пока не произошел тайм-аут обмена сообщениями (и даже в этом случае все не так просто; см. функцию TimerTimeout() в справочном руководстве по библиотеке Си и обсуждение о применения в главе «Часы, таймеры и периодические уведомления», раздел «Тайм-ауты ядра»).

Не пытайтесь извлечь из значения идентификатора отправителя какой-либо конкретный смысл — он может измениться в будущих версиях операционной системы. Единственное, что нужно знать — что он уникален, то есть у вас никогда не будет двух различных клиентов с одним и тем же идентификатором отправителя (иначе ядро просто не сможет их различить, когда вы вызовете MsgReply()).

Отметим также, что за исключением одного частного случая (с применением функции MsgDeliverEvent(), которую мы рассмотрим позже), после вызова функции MsgReply() соответствующий идентификатор отправителя перестает иметь смысл.

Таким образом, мы плавно переходим к функции MsgReply().

Ответ клиенту

Функция MsgReply() принимает в качестве параметров идентификатор отправителя, код возврата, указатель на сообщение и размер этого сообщения. Мы только что обсудили идентификатор отправителя — он уникально идентифицирует того, кому должно быть отправлено ответное сообщение. Код возврата указывает, какой код должна возвратить функция MsgSend() клиента. Наконец, указатель на сообщение и размер указывают на местоположение и размер (необязательного!) ответного сообщения, которое следует отправить.

Функция MsgReply() может показаться очень простой (и так оно и есть), но рассмотреть ее применение было бы полезно.

А можно и не отвечать

Однако, вы вовсе не обязаны обязательно ответить клиенту перед приемом новых сообщений от других клиентов с помощью функции MsgReceive()! Это положение можно с успехом использовать в множестве различных сценариев.

В типовом драйвере устройства клиент может выдать запросом, который не будет обслужен в течение продолжительного времени. Например, клиент может запросить драйвер аналого-цифрового преобразователя (АЦП): «Сходи-ка принеси мне данные за следующие 45 секунд.» Драйвер АЦП не может себе позволить вывесить табличку «Закрыто» на целых 45 секунд, потому что другим клиентам тоже может срочно что-нибудь понадобиться — например, данные по другому каналу, информация о состоянии, и т.п.

В соответствии со своей архитектурой, драйвер АЦП просто поставит в очередь полученный от функции MsgReceive() идентификатор отправителя, осуществит запуск 45-секундного процесса накопления данных и снова вернется к обработке клиентских запросов. По истечении этого 45-секундного интервала, когда данные накоплены, драйвер АЦП сможет найти идентификатор отправителя, связанный с данным запросом, и ответить нужному клиенту.

Вам также может понадобиться задержаться с ответом клиенту в случае модели «сервер/субсервер» (то есть некоторые клиенты — на самом деле субсерверы). Вы можете просто запомнить идентификаторы ищущих работу субсерверов и сохранить их до поры до времени. Когда работа для субсерверов появится, тогда и только тогда вы ответите субсерверу, указав, что именно он должен сделать.

Ответ без данных или с кодом ошибки (errno)

Когда дело наконец доходит до ответа клиенту, вы совершенно не обязаны передавать ему какие-либо данные. Это может использоваться в двух случаях.

Вы можете отправить клиенту ответ без данных, если единственная цель ответа — разблокировать клиента. Скажем, клиент желает быть блокированным до некоторого события, а до какого именно — ему знать не обязательно. В этом случае функции MsgReply() не потребуется никаких данных, достаточно будет только идентификатора отправителя:

MsgReply(rcvid, EOK, NULL, 0);

Такой вызов разблокирует клиента (но не передаст ему никаких данных) и возвратит код EOK («успешное завершение»).

Как вариант, вы можете при желании возвратить клиенту код ошибки. Вы не сможете сделать это с помощью функции MsgReply(), вместо нее для этого используется функция MsgError():

MsgError(rcvid, EROFS);

В приведенном выше примере сервер обнаруживает, что клиент пытается записать данные в файловую систему, предназначенную только для чтения, и вместо данных возвращает клиенту код ошибки (errno) EROFS.

Еще одним поводом ответить клиенту без данных (и соответствующие вызовы мы вскоре рассмотрим) может быть то, что данные уже переданы ранее (с помощью функции MsgWrite()), и больше никаких данных нет.

Почему применяются два типа вызовов? Они немного различны. В то время как обе функции MsgError() и MsgReply() разблокируют клиента, функция MsgError() при этом не передаст никаких данных, заставит функцию MsgSend() клиента возвратить -1 и установит переменную errno на стороне клиента в значение, переданное функции MsgError() в качестве второго аргумента.

С другой стороны, функция MsgReply() может передавать данные (как видно из ее третьего и четвертого параметров) и заставляет функцию MsgSend() клиента возвратить значение, переданное MsgReply() в качестве второго аргумента. Переменная errno клиента остается нетронутой.

В общем случае, если вам нужно только сообщить о результатах действия («прошло/не прошло»), лучше применять функцию MsgError(). Если бы вы возвращали данные, здесь была бы необходима функция MsgReply(). Обычно, когда вы возвращаете данные, вторым параметром функции MsgReply() будет положительное целое число, указывающее на число возвращаемых байт.

Определение идентификаторов узла, процесса и канала (ND/PID/CHID) нужного сервера

Ранее мы отметили, что для соединения с сервером функции ConnectAttach() необходимо указать дескриптор узла (Node Descriptor — ND), идентификатор процесса (process ID — PID), а также идентификатор канала (Channel ID — CHID). До настоящего момента мы не обсуждали, как именно клиент находит эту информацию.

Если один процесс создает другой процесс, тогда это просто — вызов создания процесса возвращает идентификатор вновь созданного процесса. Создающий процесс может либо передать собственные PID и CHID вновь созданному процессу в командной строке, либо вновь созданный процесс может вызвать функцию getppid() для получения идентификатора родительского процесса, и использовать некоторый «известный» идентификатор канала.

А что если у нас два совершенно чужих процесса? Это возможно, например, в том случае, если сервер создан некоей третьей стороной, а вашему приложению нужно уметь общаться с этим сервером. Реально мы должны найти ответ на вопрос: «Как сервер объявляет о своем местонахождении?»

Существует множество способов сделать это; мы рассмотрим только три из них, в порядке возрастания «элегантности»:

1. Открыть файла с известным именем и сохранить в нем ND/PID/CHID. Такой метод является традиционным для серверов UNIX, когда сервер открывает файл (например, /etc/httpd.pid), записывает туда свой идентификатор процесса в виде строки ASCII и предполагают, что клиенты откроют этот файл прочитают из него идентификатор.

2. Использовать для объявления идентификаторов ND/PID/CHID глобальные переменные. Такой способ обычно применяется в многопоточных серверах, которые могут посылать сообщение сами себе. Этот вариант по самой своей природе является очень редким.

3. Занять часть пространства имен путей и стать администратором ресурсов. Мы поговорим об этом в главе «Администраторы ресурсов».

Первый подход относительно прост, но он чреват «загрязнением файловой системы», когда в каталоге /etc лежит куча файлов *.pid. Поскольку файлы устойчивы (имеется в виду, что они выживают после смерти создающего их процесса и перезагрузки машины), очевидного способа стереть эти файлы не существует — разве что использовать этакую программную «старуху с косой», постоянно проверяющую, не пора ли прибрать кого-то из них.

Имеется и другая связанная с этим подходом проблема. Поскольку процесс, который создал файл, может умереть, не удалив этот файл, то вы не сможете узнать, жив ли еще этот процесс, пока не попробуете передать ему сообщение. И это ещё не самое страшное — еще хуже, если комбинация ND/PID/CHID указанная в файле, оказывается настолько старой, что может быть повторно использована другой программой! Получив «чужое» сообщение, эта программа в лучшем случае его проигнорирует его, а ведь может и предпринять некорректные действия. Так что такой подход исключается.