Майкл Джонсон - Разработка приложений в среде Linux. Второе издание

Остаток функции main() составляет главный цикл программы. Условие выхода из цикла не предусмотрено. Программа завершается вызовом exit() внутри функции runCommand().

Переменная nextCommand указывает на исходное (не разобранное) строковое представление следующей команды, которая должна быть выполнена, либо NULL, если команда должна быть прочитана из входного файла, коим обычно является stdin. Когда никакое задание не выполняется на переднем плане, ladsh вызывает checkJobs() для проверки выполняющихся фоновых заданий, читает следующую команду из входного файла, если nextCommand равно NULL, затем разбирает и выполняет следующую команду.

Когда выполняется задание переднего плана, ladsh1.с ожидает завершения одного из процессов задания переднего плана. Когда все процессы задания переднего плана завершены, задание исключается из списка запущенных заданий и ladsh1.с читает следующую команду, как описано выше.

Хотя fork() является традиционным способом создания новых процессов в Unix, Linux также предлагает системный вызов call(), позволяющий процессам дублироваться с указанием ресурсов, которые родительский процесс должен разделять со своими потомками.

int clone(int flags);

Это ненамного отличается от fork(). Единственная разница в наличии параметра flags. Он должен быть установлен равным сигналу, который посылается родительскому процессу, когда потомок завершает работу (обычно это SIGCHLD), объединенному логическим "или" с любым сочетанием перечисленных ниже флагов, определенных в <sched.h>.

Когда ресурсы разделяется двумя процессами, оба они видят эти ресурсы идентично. Если указан CLONE_SIGHAND, то когда один процесс заменяет обработчик определенного сигнала, оба начинают использовать новый обработчик (подробности об обработчиках сигналов представлены в главе 12). Когда используется CLONE_FILES, разделяются не только наборы открытых файлов, но также текущие позиции в каждом файле. Значения возврата для clone() те же самые, что и у fork().

Если для доставки родительскому процессу специфицирован сигнал, отличный от SIGCHLD, то семейство функций wait() по умолчанию не будет возвращать информацию об этих процессах. Если вы хотите получать информацию об этих процессах, как и в случае процессов, использующих нормальный механизм SIGCHLD, то флаг __WCLONE должен быть объединен с помощью логического "или" с параметром flags вызова wait(). Хотя такое поведение может показаться странным, оно обеспечивает большую гибкость. Если бы функция wait() возвращала информацию о клонированных процессах, было бы сложнее построить стандартные библиотеки потоков вокруг clone(), потому что wait() должна возвращать информацию о других потоках, а также о дочерних процессах.

Хотя и не рекомендуется, чтобы приложения непосредственно использовали clone(), доступно множество библиотек пространства пользователя, которые применяют clone() и предоставляют полностью POSIX-совместимую реализацию потоков. Библиотека glibc включает libthread — наиболее популярную реализацию потоков. Теме программирования потоков POSIX посвящено несколько хороших книг, среди которых [4] и [23].

Файлы — это наиболее распространенная абстракция ресурсов, используемая в мире Unix. Такие ресурсы, как память, дисковое пространство, устройства и каналы межпроцессного взаимодействия (IPC), могут быть представлены в виде файлов. Поддерживая унифицированную абстракцию для этих ресурсов, Unix уменьшает количество программных интерфейсов, которые обязан знать программист. Ниже перечислены ресурсы, доступные через файловые операции.

• Обычные файлы. Это то, о чем большинство пользователей компьютеров думают как о файлах. Они служат репозиториями данных, которые могут расти до необходимых размеров, и обеспечивают произвольный доступ. Файлы Unix являются байт-ориентированными — любое другое логическое представление является результатом программных преобразований; ядро ничего не знает о них.

• Каналы (pipes). Простейший механизм IPC в Unix. Обычно один процесс пишет информацию в канал в то время как другой читает из него. Каналы — это то, что командные оболочки используют для перенаправления ввода-вывода (например, ls -LR | grep notes или ls | more), и многие программы применяют каналы для того, чтобы передавать свой ввод программам, запущенным в виде их подпроцессов. Существуют два типа каналов: именованные и неименованные. Неименованные каналы создаются по мере необходимости и исчезают, как только читатель и писатель на концах канала закрывают его. Неименованные каналы называются так, потому что они не существуют в файловой системе и потому не имеют файловых имен[36]. Именованные каналы обладают именами файлов, и имя файла используется для того, чтобы позволить двум независимым процессам общаться через канал (подобно тому, как работают сокеты доменов Unix (см. главу 17)). Каналы также известны как FIFO (first-in-first-out), потому что данные упорядочены в манере "первым вошел — первым вышел".

• Каталоги. Специальные файлы, которые содержат списки файлов, хранящихся внутри них. Старые реализации Unix позволяли программам читать и писать их в той же манере, что и обычные файлы. Чтобы обеспечить большую степень абстракции, добавлен специальный набор системных вызовов для обеспечения манипуляций каталогами, хотя каталоги по-прежнему открываются и закрываются подобно обычным файлам. Эти функции рассматриваются в главе 14.

• Файлы устройств. Большинство физических устройств представлены в виде файлов. Есть два типа файлов устройств: блочные устройства и символьные устройства. Файлы блочных устройств представляют аппаратные устройства[37], которые не могут быть прочитаны побайтно; они должны читаться блоками определенного размера. В Linux блочные устройства принимают специальное управление от ядра[38]и могут содержать файловые системы[39]. Дисковые приводы, включая CD-ROM и RAM-диски, являются наиболее часто используемыми блочными устройствами. Символьные устройства могут быть прочитаны по одному символу за раз, и ядро не представляет для них никаких средств кэширования или упорядочивания. Модемы, терминалы, принтеры, звуковые карты и мыши — все это символьные устройства. Традиционно к каждому из них привязана некая сущность в каталоге /dev, что позволяет пользовательским процессам получать доступ к ресурсам устройств как к файлам.

• Символические ссылки. Специальный тип файла, который содержит путь к другому файлу. Когда открывается символическая ссылка, система распознает ее как ссылку, читает ее значение и открывает файл, на который она ссылается, вместо самой ссылки. Когда используется значение, сохраняемое в символической ссылке, говорят, что система следует по ссылке. Если не указано другое, предполагается, что системные вызовы следуют по ссылкам, которые переданы им.

• Сокеты. Подобно каналам, сокеты представляют собой каналы IPC. Они более гибки, чем каналы, и могут создавать IPC-каналы между процессами, запущенными на разных машинах. Сокеты обсуждаются в главе 17.

Во многих операционных системах отношение между файлами и файловыми именами построены по принципу соответствия "один к одному". Каждый файл имеет имя в файловой системе, и каждое имя отображается на один файл. Unix разделяет эти две концепции, обеспечивая более высокую гибкость.

Единственной уникальной отличительной чертой файла является его inode (от information node — информационный узел). Информационный узел файла содержит всю информацию о файле, включая права доступа, ассоциированные с ним, его текущий размер, количество имен, которые он имеет (оно может быть равно нулю, одному, двадцати или больше). Существуют два типа информационных узлов, in-core inode (информационный узел в ядре) — единственный тип, о котором нам нужно заботиться; каждый открытый файл в системе имеет его. Ядро отслеживает такие узлы в памяти, и они одинаковы для файловых систем всех типов. Другой тип узлов — on-disk inode (информационный узел на диске). Каждый файл в файловой системе имеет такой узел, и его точная структура зависит от типа файловой системы, в которой хранится файл.