Предположим, создается программа обработки транзакций, которая ведет журнальный файл. В этот файл помещаются записи обо всех транзакциях, завершившихся на данный момент, чтобы в случае системного сбоя можно было восстановить целостность данных. Очевидно, не менее важна и целостность самого журнального файла: как только транзакция завершена, запись о ней должна быть немедленно занесена в дисковый файл.
Для реализации такого поведения ОС Linux предоставляет системный вызов fsync(). Эта функция принимает один аргумент — дескриптор записываемого файла — и принудительно переносит на диск все данные этого файла, находящиеся в кэш-буфере. Функция не завершается до тех пор, пока данные не окажутся на диске.
В листинге 8.3 показана функция, использующая данный системный вызов. Она записывает переданную ей строку в журнальный файл.
Листинг 8.3. (
write_journal_entry.c) Запись строки в журнальный файл с последующей синхронизацией
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
const char* journal_filename = "journal.log";
void write_journal_entry(char* entry) {
int fd =
open(journal_filename,
O_WRONLY | O_CREAT | O_APPEND, 0660);
write(fd, entry, strlen(entry));
write(fd, "n", 1);
fsync(fd);
close(fd);
}
Аналогичное действие выполняет другой системный вызов: fdatasync(). Но если функция fsync() гарантирует, что дата модификации файла будет обновлена, то функция fdatasync() этого не делает, а лишь гарантирует запись данных. В принципе это означает, что функция fdatasync() способна выполняться быстрее, чем fsync(), так как ей требуется выполнить одну операцию записи на диск, а не две. Но в настоящее время в Linux обе функции работают одинаково, обновляя дату модификации.
Файл можно также открыть в режиме синхронного ввода-вывода, при котором все операции записи будут немедленно фиксироваться на диске. Для этого в функции open() следует указать флаг O_SYNC.
8.5. Функции getrlimit() и setrlimit(): лимиты ресурсов
Функции getrlimit() и setrlimit() позволяют процессу определять и задавать лимиты использования системных ресурсов. Аналогичные действия выполняет команда ulimit, которая ограничивает доступ запускаемых пользователем программ к ресурсам.
У каждого ресурса есть два лимита: жесткий и нежесткий. Второе значение никогда не может быть больше первого, и лишь процессы с привилегиями супер пользователя имеют право менять жесткий лимит. Обычно приложение уменьшает нежесткий лимит, ограничивая потребление системных ресурсов.
Обе функции принимают два аргумента: код, задающий тип ограничения, и указатель на структуру типа rlimit. Функция getrlimit() заполняет поля этой структуры, тогда как функция setrlimit() проверяет их и соответствующим образом меняет лимит. У структуры rlimit два поля: в поле rlim_cur содержится значение нежесткого лимита, а в поле rlim_max — значение жесткого лимита.
Ниже перечислены коды наиболее полезных лимитов, допускающих возможность изменения.
■ RLIMIT_CPU. Это максимальный интервал времени центрального процессора (в секундах), занимаемый программой. Именно столько времени отводится программе на доступ к процессору. В случае превышения данного ограничения программа будет завершена по сигналу SIGXCPU.
■ RLIMIT_DATA. Это максимальный объем памяти, который программа может запросить для своих данных. Запросы на дополнительную память будут отвергнуты системой.
■ RLIMIT_NPROC. Это максимальное число дочерних процессов, которые могут быть запущены пользователем. Если процесс вызывает функцию fork(), а лимит уже исчерпал, функция завершается ошибкой.
■ RLIMIT_NOFILE. Это максимальное число файлов, которые могут быть одновременно открыты процессом.
Программа, приведенная в листинге 8.4, задает односекундный лимит использования центрального процессора, после чего переходит в бесконечный цикл. Как только программа превышает установленный ею же лимит, ОС Linux уничтожает ее.
Листинг 8.4. (
limit-cpu.c) Задание ограничения на использование нейтрального процессора
#include <sys/resource.h>
#include <sys/time.h>
#include <unistd.h>
int main() {
struct rlimit rl;
/* Определяем текущие лимиты. */
getrlimit(RLIMIT_CPU, &rl);
/* Ограничиваем время доступа к процессору
одной секундой. */
rl.rlim_cur = 1;
setrlimit(RLIMIT_CPU, &rl);
/* Переходим в бесконечный цикл. */
while(1);
return 0;
}
Когда программа завершается по сигналу SIGXCPU, интерпретатор команд выдает поясняющее сообщение:
% ./limit_cpu
CPU time limit exceeded
8.6. Функция getrusage(): статистика процессов
Функция getrusage() запрашивает у ядра статистику работы процессов. Если первый аргумент функции равен RUSAGE_SELF, процесс получит информацию о самом себе. Если же первым аргументом является константа RUSAGE_CHILDREN, будет выдана информация обо всех его завершившихся дочерних процессах. Второй аргумент — это указатель на структуру типа rusage, в которую заносятся статистические данные.
Перечислим наиболее интересные поля этой структуры.
■ ru_utime. Здесь находится структура типа timeval, в которой указано, сколько пользовательского времени (в секундах) ушло на выполнение процесса. Это время, затраченное центральным процессором на выполнение программного кода, а не системных вызовов.
■ ru_stime. Здесь находится структура типа timeval, в которой указано, сколько системного времени (в секундах) ушло на выполнение процесса. Это время, затраченное центральным процессором на выполнение системных вызовов от имени данного процесса.
■ ru_maxrss. Это максимальный объем физической памяти, которую процесс занимал в какой-то момент своего выполнения.
В листинге 8.5 приведена функция, которая показывает, сколько пользовательского и системного времени потребил текущий процесс.
Листинг 8.5. (
prinf-cpu-times.c) Определение пользовательского и системного времени, затраченного на выполнение текущего процесса
#include <stdio.h>
#include <sys/resource.h>
#include <sys/time.h>
#include <unistd.h>
void print_cpu_time() {
struct rusage usage;
getrusage(RUSAGE_SELF, &usage);
printf("CPU time: %ld.%061d sec user, %ld.%061d sec systemn",
usage.ru_utime.tv_sec, usage.ru_utime.tv_usec,
usage.ru_stime.tv_sec, usage.ru_stime.tv_usec);
}
8.7, Функция gettimeofday(): системные часы
Функция gettimeofday() определяет текущее системное время. В качестве аргумента она принимает структуру типа timeval, в которую записывается значение времени (в секундах), прошедшее с начала эпохи UNIX (1-е января 1970 г., полночь по Гринвичу). Это значение разделяется на два поля. В поле tv_sec хранится целое число секунд, а в поле tv_usec — дополнительное число микросекунд. У функции есть также второй аргумент, который должен быть равен NULL. Функция объявлена в файле <sys/time.h>.
Результат, возвращаемый функцией gettimeofday(), мало подходит для отображения на экране, поэтому существуют библиотечные функции localtime() и strftime(), преобразующие это значение в нужный формат. Функция localtime() принимает указатель на число секунд (поле tv_sec структуры timeval) и возвращает указатель на структуру типа tm. Эта структура содержит поля, заполняемые параметрами времени в соответствии с локальным часовым поясом:
■ tm_hour, tm_min, tm_sec — текущее время (часы, минуты, секунды);
■ tm_year, tm_mon, tm_day — год, месяц, день;
■ tm_wday — день недели (значение 0 соответствует воскресенью);
■ tm_yday — день года;
■ tm_isdst — флаг, указывающий, учтено ли летнее время.
Функция strftime() на основании структуры tm создает строку, отформатированную по заданному правилу. Формат напоминает тот, что используется в функции printf(): указывается строка с кодами, определяющими включаемые поля структуры. Например, форматная строка вида
"%Y-%m-%d %Н:%М:%S"
соответствует такому результату:
2001-01-14 13:09:42
Функции strftime() необходимо задать указатель на текстовый буфер, куда будет помещена полученная строка, длину буфера, строку формата и указатель на структуру типа tm. Следует учесть, что ни функция localtime(), ни функция strftime() не учитывают дробную часть текущего времени (поле tv_usec структуры timeval). Об этом должен позаботиться программист.
