Введение в QNX/Neutrino 2. Руководство по программированию приложений реального времени в QNX Realtime Platform - [35]

Ключом к реализации всего этого является обмен сообщениями. Вместо встраивания модулей ОС непосредственно в ядро и обеспечения между ними некоего «специального» взаимодействия, в QNX/Neutrino модули общаются друг с другом посредством обмена сообщениями. Ядро в основном отвечает только за служебные функции на уровне потоков (например, за диспетчеризацию потоков). На самом деле, обмен сообщениями используется не только для трюков с динамической инсталляцией и деинсталляцией компонентов — на нем основаны большинство всех остальных служебных функций (например, распределение памяти выполняется путем отправки специализированного сообщения администратору процессов). Впрочем, конечно, некоторые сервисы реализуются непосредственно через системные вызовы.

Рассмотрим открытие файла и запись в него блока данных. Это реализуется с помощью ряда сообщений, посылаемых приложением такому опциональному компоненту ОС как файловая система. Сообщение указывает файловой системе открыть файл, затем другое сообщение указывает ей записать в него некие данные. И не волнуйтесь — обмен сообщениями в QNX/Neutrino происходит очень быстро.

Обмен сообщениями и модель «клиент/сервер»

Представьте, что приложение читает данные из файловой системы. На языке QNX это значит, что данное приложение — это клиент, запрашивающий данные у сервера.

Модель «клиент/сервер» позволяет говорить о нескольких рабочих состояниях процессов, связанных с обменом сообщениями (мы говорили о них в главе «Процессы и потоки»). Первоначально сервер ждет от кого-нибудь сообщение. В этот момент сервер, как говорят, должен быть в состоянии блокировки по приему (recieve-blocked) (оно также может обозначаться как RECV). Ниже приведен пример вывода программы pidin:

pid tid name      prio  STATE   Blocked
4   1   devc-pty  10r   RECEIVE       1

В приведенном примере сервер псевдотерминалов (называемый devc-pty) имеет идентификатор процесса 4, содержит один поток с идентификатором потока 1, выполняется с приоритетом 10, подчиняется диспетчеризации карусельного типа (RR) и находится в состоянии блокировки по приему, ожидая сообщения по каналу с идентификатором 1 (к «каналам» мы еще скоро вернемся).

Смена состояний сервера.

По получении сообщения сервер переходит в состояние готовности (READY) и становится способен выполнять работу. Если оказывается, что из всех процессов, находящихся в данный момент в состоянии готовности (READY), наш сервер имеет наивысший приоритет, он получит процессор и сможет выполнить какие-то действия. Поскольку это сервер, он анализирует поступившее сообщение и решает, что с ним делать. В некоторый момент времени сервер завершит обработку сообщения и затем «ответит» клиенту.

Перейдем теперь к клиенту. Изначально клиент работал самостоятельно, пока не решил послать сообщение. Клиент переключается при этом из состояния готовности (READY) в состояние либо блокировки по передаче (send-blocked), либо блокировки по приему (recieve-blocked), в зависимости от состояния сервера, которому было послано сообщение.

Смена состояний клиента

Скорее всего, вам чаще придется иметь дело с состоянием блокировки по приему (reply-blocked), чем с состоянием блокировки по передаче (send-blocked). Состояние блокировки по приему (reply-blocked) реально означает следующее:

Сервер принял сообщение и теперь обрабатывает его. В некоторый момент времени сервер завершит обработку и ответит клиенту. Клиент блокирован в ожидании этого ответа от сервера.

Сравните с состоянием блокировки по передаче (send-blocked):

Сервер все еще не принял сообщение — вероятно, потому что был занят обработкой другого, ранее поступившего сообщения. Когда сервер возвратится в состояние «приема» вашего (клиентского) сообщения, вы перейдете из состояния блокировки по передаче (send-blocked) в состояние блокировки по ответу (reply- blocked).

На практике, если вы наблюдаете процесс, блокированный по передаче (send-blocked), это означает одно из двух:

1. Вы запечатлели момент, когда сервер был занят обслуживанием некоего клиента и в это время получил еще один запрос.

Это нормальная ситуация — вы можете проверить это, повторно выполнив pidin. На сей раз вы, вероятно, сможете увидеть, что этот процесс уже более не блокирован по передаче.

2. В сервере проявилась какая-то внутренняя ошибка, и он больше не воспринимает запросы.

Когда это произойдет, вы сможете увидеть множество процессов, блокированных по передаче на этом сервере. Чтобы проверить это, выполните pidin снова и посмотрите, есть ли изменения в состоянии клиентских процессов.

Ниже приведен пример, в котором показан клиент в состоянии блокировки по ответу (reply-blocked) и сервер, по которому он блокирован:

  pid tid name                 prio STATE   Blocked
    1   1 /nto/x86/sys/procnto   0f READY
    1   2 /nto/x86/sys/procnto  10r RECEIVE       1
    1   3 /nto/x86/sys/procnto  10r NANOSLEEP
    1   4 /nto/x86/sys/procnto  10r RUNNING
    1   5 /nto/x86/sys/procnto  15r RECEIVE       1
16426   1 esh                   10r REPLY         1

В примере показано, что программа esh (встраиваемый командный интерпретатор) передала сообщение процессу с номером 1 (это ядро и администратор процессов,