Книга: UNIX: взаимодействие процессов

Функция sem_open

Функция sem_open

В листинге 10.28 приведен текст первой части функции sem_open, которая может использоваться для создания нового семафора или открытия существующего.

//my_pxsem_mmap/sem_open.с
1  #include "unpipc.h"
2  #include "semaphore.h"
3  #include <stdarg.h> /* для списков аргументов переменной длины */
4  #define MAX_TRIES 10 /* количество попыток инициализации */
5  mysem_t *
6  mysem_open(const char *pathname, int oflag, …)
7  {
8   int fd, i, created, save_errno;
9   mode_t mode;
10  va_list ap;
11  mysem_t *sem, seminit;
12  struct stat statbuff;
13  unsigned int value;
14  pthread_mutexattr_t mattr;
15  pthread_condattr_t cattr;
16  created = 0;
17  sem = MAP_FAILED; /* [sic] */
18 again:
19  if (oflag & O_CREAT) {
20   va_start(ap, oflag); /* ар инициализируется последним явно указанным аргументом */
21   mode = va_arg(ap, va_mode_t) & ~S_IXUSR;
22   value = va_arg(ap, unsigned int);
23   va_end(ap);
24   /* открываем с указанием флага O_EXCL и установкой бита user-execute */
25   fd = open(pathname, oflag | O_EXCL | O_RDWR, mode | S_IXUSR);
26   if (fd < 0) {
27    if (errno == EEXIST && (oflag & O_EXCL) == 0)
28     goto exists; /* уже существует. OK */
29    else
30     return(SEM_FAILED);
31   }
32   created = 1;
33   /* кто создает файл, тот его и инициализирует */
34   /* установка размера файла */
35   bzero(&seminit, sizeof(seminit));
36   if (write(fd, &seminit, sizeof(seminit)) != sizeof(seminit))
37    goto err;
38   /* отображение файла в память */
39   sem = mmap(NULL, sizeof(mysem_t), PROT_READ | PROT_WRITE,
40    MAP_SHARED, fd, 0);
41   if (sem == MAP_FAILED)
42    goto err;
43   /* инициализация взаимного исключения, условной переменной, значения семафора */
44   if ((i = pthread_mutexattr_init(&mattr)) != 0)
45    goto pthreaderr;
46   pthread_mutexattr_setpshared(&mattr, PTHREAD_PROCESS_SHARED);
47   i = pthread_mutex_init(&sem->sem_mutex, &mattr);
48   pthread_mutexattr_destroy(&mattr); /* не забыть удалить */
49   if (i != 0)
50    goto pthreaderr;
51   if ((i = pthread_condattr_init(&cattr)) != 0)
52    goto pthreaderr;
53   pthread_condattr_setpshared(&cattr, PTHREAD_PROCESS_SHARED);
54   i = pthread_cond_init(&sem->sem_cond, &cattr);
55   pthread_condattr_destroy(&cattr); /* не забыть удалить */
56   if (i != 0)
57    goto pthreaderr;
58   if ((sem->sem_count = value) > sysconf(_SC_SEM_VALUE_MAX)) {
59    errno = EINVAL;
60    goto err;
61   }
62   /* инициализация завершена, снимаем бит user-execute */
63   if (fchmod(fd, mode) == –1)
64    goto err;
65   close(fd);
66   sem->sem_magic = SEM_MAGIC;
67   return(sem);
68  }

19-23 Если при вызове функции указан флаг O_CREAT, мы должны принять четыре аргумента, а не два. Работа со списком аргументов переменной длины с помощью типа va_mode_t уже обсуждалась в связи с листингом 5.17, где мы использовали метод, аналогичный примененному здесь. Мы сбрасываем бит user-execute переменной mode (S_IXUSR) по причинам, которые вскоре будут раскрыты. Создается файл с указанным именем, и для него устанавливается бит user-execute.

24-32 Если бы при указании флага O_CREAT мы просто открывали файл, отображали в память его содержимое и инициализировали поля структуры sem_t, у нас возникла бы ситуация гонок. Эта ситуация также уже обсуждалась в связи с листингом 5.17, и там мы воспользовались тем же методом, что и сейчас. Такая же ситуация гонок встретится нам, когда мы будем разбираться с листингом 10.37.

33-37 Мы устанавливаем размер созданного файла, записывая в него заполненную нулями структуру. Поскольку мы знаем, что только что созданный файл имеет размер 0, для установки его размера мы вызываем именно write, но не ftruncate, потому что, как мы отмечаем в разделе 13.3, Posix не гарантирует, что ftruncate срабатывает при увеличении размера обычных файлов. 

38-42 Файл отображается в память вызовом mmap. Этот файл будет содержать текущее значение структуры типа sem_t, хотя, поскольку мы только что отобразили файл в память, мы обращаемся к нему через указатель, возвращаемый mmap, и никогда не вызываем read или write.

43-57 Мы инициализируем три поля структуры sem_t: взаимное исключение, условную переменную и значение семафора. Поскольку именованный семафор Posix может совместно использоваться всеми процессами с соответствующими правами, которым известно его имя, при инициализации взаимного исключения и условной переменной необходимо указать атрибут PTHREAD_PROCESS_SHARED. Чтобы осуществить это для взаимного исключения, нужно сначала проинициализировать атрибуты, вызвав pthread_mutexattr_init, затем установить атрибут совместного использования потоками, вызвав pthread_mutexattr_setpshared, а затем проинициализировать взаимное исключение вызовом pthread_mutex_init. Аналогичные действия придется выполнить и для условной переменной. Необходимо аккуратно уничтожать переменные, в которых хранятся атрибуты, при возникновении ошибок.

58-61 Наконец мы помещаем в файл начальное значение семафора. Предварительно мы сравниваем его с максимально разрешенным значением семафора, которое может быть получено вызовом sysconf (раздел 10.13).

62-67 После инициализации семафора мы сбрасываем бит user-execute. Это указывает на то, что семафор был успешно проинициализирован. Затем мы закрываем файл вызовом close, поскольку он уже был отображен в память и нам не нужно держать его открытым.

В листинге 10.29 приведен текст второй половины функции sem_open. Здесь возникает ситуация гонок, обрабатываемая так же, как уже обсуждавшаяся в связи с листингом 5.19.

//my_pxsem_mmap/sem_open.с
69  exists:
70   if ((fd = open(pathname, O_RDWR)) < 0) {
71    if (errno == ENOENT && (oflag & O_CREAT))
72     goto again;
73    goto err;
74   }
75   sem = mmap(NULL, sizeof(mysem_t), PROT_READ | PROT_WRITE,
76    MAP_SHARED, fd, 0);
77   if (sem == MAP_FAILED)
78    goto err;
79   /* удостоверимся, что инициализация завершена */
80   for (i = 0; i < MAX TRIES; i++) {
81    if (stat(pathname, &statbuff) == –1) {
82     if (errno == ENOENT && (oflag & O_CREAT)) {
83      close(fd);
84      goto again;
85     }
86     goto err;
87    }
88    if ((statbuff.st_mode & S_IXUSR) == 0) {
89     close(fd);
90     sem->sem_magic = SEM_MAGIC;
91     return(sem);
92    }
93    sleep(1);
94   }
95   errno = ETIMEDOUT;
96   goto err;
97  pthreaderr:
98   errno = i;
99  err:
100  /* не даем вызовам unlink и munmap изменить код errno */
101  save_errno = errno;
102  if (created)
103   unlink(pathname);
104  if (sem != MAP_FAILED)
105   munmap(sem, sizeof(mysem_t));
106  close(fd);
107  errno = save_errno;
108  return(SEM_FAILED);
109 }

69-78 Здесь мы завершаем нашу работу, если либо не указан флаг O_CREAT, либо он указан, но семафор уже существует. В том и в другом случае мы открываем существующий семафор. Мы открываем файл вызовом open для чтения и записи, а затем отображаем его содержимое в адресное пространство процесса вызовом mmap.

79-96 Мы должны подождать, пока семафор не будет проинициализирован (если несколько потоков пытаются создать семафор приблизительно одновременно). Для этого мы вызываем stat и проверяем биты разрешений файла (поле st_mode структуры stat). Если бит user-execute снят, структура успешно проинициализирована.

97-108 При возникновении ошибки нужно аккуратно вернуть ее код.

Оглавление книги