Марк Митчелл - Программирование для Linux. Профессиональный подход

• Название: Программирование для Linux. Профессиональный подход
• Автор: Марк Митчелл
• Издательство: Вильямс
• Жанр: Программирование
• Год: 2002
• ISBN: 5-8459-0243-6

Данная книга в основном посвящена программированию в среде GNU/Linux. Авторы применяют обучающий подход, последовательно излагая самые важные концепции и методики использования расширенных возможностей системы GNU/Linux в прикладных программах. Читатели научатся писать программы, к интерфейсу которых привыкли пользователи Linux; освоят такие технологии, как многозадачность, многопотоковое программирование, межзадачное взаимодействие и взаимодействие с аппаратными устройствами; смогут улучшить свои программы, сделав их быстрее, надежнее и безопаснее; поймут особенности системы GNU/Linux, ее ограничения, дополнительные возможности и специфические соглашения.

Книга предназначена для программистов, уже знакомых с языком С и имеющих базовый опыт работы в GNU/Linux.

---

 if (readlink("/proc/self/exe", buffer, len) <= 0)

  return -1;

 /* Нахождение последней косой черты, отделяющей путевое имя. */

 path_end = strrchr(buffer, '/');

 if (path_end == NULL)

  return -1;

 /* Переход к символу, стоящему за последней косой чертой. */

 ++path_end;

 /* Усечение полной строки до путевого имени. */

 *path_end = '\0';

 /* Длина путевого имени — это число символов до последней

    косой черты. */

 return (size_t)(path_end - buffer);

}

int main() {

 char path[PATH_MAX];

 get_executable_path(path, sizeof (path));

 printf("this program is in the directory %e\n", path);

 return 0;

}

7.2.5. Дескрипторы файлов процесса

Элемент fd файловой системы /proc — это подкаталог, в котором содержатся записи обо всех файлах, открытых процессом. Каждая запись представляет собой символическую ссылку на файл или устройство. Через эти ссылки можно осуществлять чтение и запись данных. Имена ссылок соответствуют номерам дескрипторов.

Рассмотрим небольшой трюк. Откройте новое терминальное окно и найдите с помощью команды ps идентификатор процесса, соответствующий интерпретатору команд:

% ps

 PID TTY       TIME CMD

1261 pts/4 00:00:00 bash

2455 pts/4 00:00:00 ps

В данном случае процесс идентификатора команд (bash) имеет идентификатор 1261. Теперь откройте второе окно и просмотрите содержимое подкаталога fd этого процесса:

% ls -l /proc/1261/fd total 0

lrwx------ 1 samuel samuel 64 Jan 30 01:02 0 -> /dev/pts/4

lrwx------ 1 samuel samuel 64 Jan 30 01:02 1 -> /dev/pts/4

lrwx------ 1 samuel samuel 64 Jan 30 01:02 2 -> /dev/pts/4

(В выводе могут присутствовать дополнительные строки, соответствующие другим открытым файлам.) Вспомните в разделе 2.1.4, "Стандартный ввод-вывод", рассказывалось о том. что дескрипторы 0, 1 и 2 закрепляются за стандартными потоками ввода, вывода и ошибок соответственно. Таким образом, при записи в файл /proc/1261/fd/1 данные будут направляться в устройство, связанное с потоком stdout интерпретатора команд, т.е. на псевдотерминал первого окна. Попробуйте ввести следующую команду

% echo "Hello, world." >> /proc/1261/fd/1

Сообщение "Hello, world." появится в первом окне.

В подкаталоге fd могут присутствовать ссылки и на другие файлы. В листинге 7.6 показана программа, которая открывает файл, указанный в командной строке, и переходит в бесконечный цикл.

Листинг 7.6. (open-and-spin.c) Открытие файла для чтения

#include <fcntl.h>

#include <stdio.h>

#include <sys/stat.h>

#include <sys/types.h>

#include <unistd.h>

int main(int argc, char* argv[]) {

 const char* const filename = argv[1];

 int fd = open(filename, O_RDONLY);

 printf("in process %d, file descriptor %d is open to %s\n",

  (int)getpid(), (int)fd, filename);

 while (1);

 return 0;

}

Запустите программу в терминальном окне:

% ./open-and-spin /etc/fstab

in process 2570, file descriptor 3 is open to /etc/fstab

Теперь откройте другое окно и проверьте подкаталог fd процесса с указанным номером:

% ls -l /proc/2570/fd

total 0

lrwx------ 1 samuel samuel 64 Jan 30 01:30 0 -> /dev/pts/2

lrwx------ 1 samuel samuel 64 Jan 30 01:30 1 -> /dev/pts/2

lrwx------ 1 samuel samuel 64 Jan 30 01:30 2 -> /dev/pts/2

lr-x------ 1 samuel samuel 64 Jan 30 01:30 3 -> /etc/fstab

Как видите, появилась, ссылка 3, которая соответствует дескриптору файла /etc/fstab, открытого программой.

Программа может открывать дескрипторы не только файлов, но также сокетов и каналов. В таких случаях адресатом символической ссылки будет строка "socket" или "pipe", а не имя файла либо устройства.

7.2.6. Статистика использования процессом памяти

Файл statm содержит список из семи чисел, разделенных пробелами. Каждое число — это счетчик числа страниц памяти, используемых процессом и попадающих в определенную категорию. Соответствующие категории перечислены ниже (в порядке следования счетчиков):

■ общий размер процесса;

■ размер резидентной части процесса;

■ память, совместно используемая с другими процессами (например, загруженные библиотеки или нетронутые страницы, созданные в режиме "копирование при записи");

■ текстовый размер процесса, т.е. размер сегмента кода исполняемого файла;

■ размер совместно используемых библиотек, загруженных процессом;

■ память, выделенная под стек процесса;

■ число недействительных страниц, т.е. страниц памяти, которые были модифицированы программой.

7.2.7. Статистика процесса

Файл status содержит всевозможную информацию о процессе, отформатированную в понятном для пользователя виде. Сюда входит идентификатор процесса, идентификатор родительского процесса, реальный и эффективный идентификаторы пользователя и группы, статистика использования памяти, а также битовые маски, определяющие, какие сигналы перехватываются, игнорируются или блокируются.

7.3. Аппаратная информация

В файловой системе /proc есть ряд других элементов, позволяющих получить доступ к информации о системных аппаратных средствах. Обычно это интересно лишь системным администраторам, но иногда такая информация используется и в приложениях. Ниже описано несколько наиболее полезных файлов.

7.3.1. Центральный процессор

Как уже говорилось, файл /proc/cpuinfo содержит информацию о центральном процессоре (или процессорах, если их больше одного). В поле "processor" перечислены номера процессоров. В случае однопроцессорной системы там будет стоять 0. Благодаря полям "vendor_id", "cpu family", "model" и "stepping" можно точно узнать модель и модификацию процессора. В поле "flags" показано, какие флат процессора установлены. Это самая важная информация. Она определяет, какие функции процессора доступны. Например, флаг "mmx" говорит о том, что поддерживаются расширенные инструкции MMX.[23]

Большая часть информации, содержащейся в файле /proc/cpuinfo, извлекается с помощью ассемблерной инструкции cpuid процессоров семейства x86. С помощью этой низкоуровневой инструкции программы могут получать сведения о центральном процессоре. Подробнее узнать об этой инструкции можно в руководстве IA-32 Intel Architecture Software Developer's Manual, Volume 2: Instruction Set Reference, доступном по адресу http://developer.intel.com/design.

Последний элемент файла, bogomips, характерен для Linux. Это показатель скорости работы процессора в поглощающем цикле (когда программы обращаются к процессору, но не выполняют вычислений). Он не отражает общую производительность процессора.

7.3.2. Аппаратные устройства

В файле /proc/devices содержится список старших номеров символьных и блочных устройств, имеющихся в системе. Подробнее об этом рассказывалось в главе 6. "Устройства".

7.3.3. Шина PCI

В файле /proc/pci перечислены устройства, подключенные к шине (или шинам) PCI. Сюда входят реальные PCI-платы, а также устройства, встроенные в материнскую плату, плюс графические платы AGP. В каждой строке указан тип устройства, идентификатор устройства и его поставщика, имя устройства (если есть), информация о функциональных возможностях устройства и сведения о ресурсах PCI-шины, используемых устройством

7.3.4. Последовательные порты

Файл /proc/tty/driver/serial содержит конфигурационную и статистическую информацию о последовательных портах. Эти порты нумеруются начиная с нуля.[24] Работать с настройками порта позволяет также команда setserial, но файл /proc/tty/driver/serial, помимо всего прочего, включает дополнительные статистические данные о счетчиках прерываний каждого порта.

Например, следующая строка описывает последовательный порт 1 (COM2 в Windows):

1: uart:16550А port:2F8 irq:3 baud:9600 tx:11 rx:0

Здесь говорится о том, что последовательный порт оснащен микросхемой UART 16550А, использует порт ввода-вывода 0x218 и прерывание 3 и работает со скоростью 9600 бод. Через этот порт было передано 11 запросов на прерывание и получено 0 таких запросов.

7.4. Информация о ядре

В файловой системе /proc есть много элементов, содержащих информацию о настройках и состоянии ядра. Некоторые из них находятся на верхнем уровне файловой системы, а некоторые скрыты в каталоге /proс/sys/kernel.

7.4.1. Версия ядра

В файле /proc/version находится строка, описывающая номер версии и модификации ядра. В нее также включены сведения о создании ядра: имя пользователя, скомпилировавшего ядро, адрес компьютера, на котором это было сделано, дата компиляции и версия компилятора. Например: