Изучение механизма межпроцессных коммуникаций, предоставляемых ОС Linux, использующего общую память

Цель работы:

Изучение механизма межпроцессных коммуникаций, предоставляемых ОС Linux, использующего общую память. Знакомство с функциями IPC для создания и управления сегментами общей памяти.

Описание программы:

Главный процесс (main) создает потоки, количество которых вводится в командной строке до максимального значения (100) Каждый поток создает процесс, являющийся дочерним по отношению к главному процессу. Родительский процесс создает по два неименованных канала для каждого дочернего процесса и ожидает завершения всех запущенных процессов, а также потоков, в которых они выполняются. Кроме того, через случайный интервал времени от 1 до 5 секунд главный процесс отправляет каждому дочернему процессу по очереди случайное число от 0 до 30. На основании принятого числа дочерний процесс вычисляет случайное число от 1 до 31 (т.е. максимальное число на единицу больше максимального числа, передаваемого из главного процесса) и прибавляет его к уже вычисленным числам. Как только сумма становится больше 44 (число выбрано в знак уважения к панк - группе SUM 44), дочерний процесс оповещает родительский процесс, за что тот убивает его сигналом SIGKILL. Сам же родительский процесс нечувствителен к сигналу прерывания SIGINT (комбинации Ctrl+C). После убийства всех дочерних процессов и завершения потоков, в которых они выполнялись, родительский процесс завершается.  Графическое описание программы приведено на рисунке

Листинг программы

#include <sys/wait.h>

#include <pthread.h>

#include <unistd.h>

#include <signal.h>

#include <stdlib.h>

#include <stdio.h>

#include <time.h>

const SIZE=1000;

char buf1[1000], buf2[1000], msg[1000];

int n, i, pid[100], sum[100], k[100], status[100], fd1[100][2], fd2[100][2];

pthread_t thr[100];

time_t T;

pthread_mutex_t syn;

void snd(int p1, int p2, char buf[SIZE], int fd[2], char msg[SIZE])

{

close(fd[0]);

strcpy(buf, msg);

write(fd[1], buf, strlen(buf) + 1);

}

void get(int p1, int p2, char buf[SIZE], int fd[2])

{

close(fd[1]);

read(fd[0], buf, SIZE);

}

void *thread(void *p)

{

int i = (int)p;

if ((pid[i] = fork()) < 0)

{

perror("fork error\n"); exit(1);

} 

if (!pid[i])

{

pthread_mutex_lock (&syn);

time(&T);

printf("|%d\t|%d\t|start\t|\t|%s\n", i, getpid(), ctime(&T));

pthread_mutex_unlock (&syn);

sum[i] = k[i] = 0;

while(1)

{   

time(&T);

snd(i, 0, buf1, fd1[i], "info");

get (i, 0, buf2, fd2[i]);     

int b = atoi(buf2);

sum[i] += abs(b*(rand()/(RAND_MAX + 1.0))) + 1;

printf("|%d\t|%d\t|\t|%d\t|%s\n", i, getpid(), sum[i], ctime(&T));

if (sum[i] >44) snd(i, 0, buf1, fd1[i], "end");

usleep(100000*(abs(40*(rand()/(RAND_MAX +1.0))) + 10));

}     

}

}

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

{

printf(" ________________________________________________________\n");

printf("|no.\t|pid\t|status\t|sum\t|time                     \n");

printf(" ________________________________________________________\n");

signal(SIGINT, SIG_IGN);

pthread_mutex_init (&syn, NULL);

n = atoi(argv[1]);

for (i = 1; i <= n; i++)

{

if ((pipe(fd1[i]) == -1)||(pipe(fd2[i]) == -1))

{

perror("pipe error");

exit(1);

}

pthread_create(&thr[i], NULL, thread, (void *)i);

}

while(1)

{

for (i = 1; i <= n; i++)

{

double t = abs((30*(rand()/(RAND_MAX + 1.0)))) + 2.0;

char b[SIZE];

gcvt(t, 2, b);

if (!k[i])

{

snd(0, i, buf2, fd2[i], b);     

get(i, 0, buf1, fd1[i]);

if (strcmp(buf1, "end") == 0)

{

time(&T);

kill(pid[i], SIGKILL);

printf("|%d\t|%d\t|stopped|\t|%s\n", i, getpid(), ctime(&T));

k[i] = 1;

}

}         

usleep(100000*(abs(40*(rand()/(RAND_MAX +1.0))) + 10));

}

int a = 0;

for (i = 1; i <= n; i++)

if (!k[i]) a = 1;

if (!a) break;

}

for (i = 1; i <= n; i++)

{

waitpid(pid[i], &status[i], WUNTRACED);

pthread_join(thr[i], NULL);

}

printf("|________________________________________________________\n");

return 0;

}

Результаты выполнения программы

Вывод:

В работе мы ознакомились с принципом организации канала, а так же методами защиты кода от доступа других приложений или процессов.