17. Сигналы

Сигналы — одно из традиционных средств межпроцессного взаимодействия в UNIX. Сигнал может быть отправлен процессу операционной системой или другим процессом. Операционная система использует сигналы для доставки процессу уведомлений об ошибках и неправильном поведении.

При получении сигнала исполнение процесса приостанавливается и запускается специальная подпрограмма — обработчик сигнала. Обработчики сигналов могут быть явно определены в исходном тексте исполняемой программы, если же они отсутствуют, а также в некоторых специальных случаях используется стандартный обработчик, определённый операционной системой.

18. Каналы

Канал — поток данных между двумя или несколькими процессами, имеющий интерфейс, аналогичный чтению или записи в файл. Каналы бывают одно- и двунаправленными. В UNIX каналы, как и многие другие системные объекты, представлены в виде файлов, вся работа с ними производится через базовый файловый интерфейс — открытие и закрытие файла, чтение и запись данных и т. п. В этом смысле каналы можно представлять в виде специализированных файлов, которые не хранят информацию, а лишь накапливают её до следующей операции чтения из канала другим процессом, образуя очередь.

По умолчанию в UNIX каждому процессу при запуске ставится в соответствие три открытых файла: стандартного ввода, стандартного вывода и стандартного вывода для ошибок. С помощью средств командной строки (см. подробнее в «Терминал и командная строка») такие потоки для разных процессов могут быть объединены так, что, к примеру, вывод одного процесса будет подаваться на ввод другого (см. рисунок Рисунок 1.47, «Неименованный канал между двумя процессами». То есть процесс работает с тремя потоками данных одинаково вне зависимости от того, обычные это файлы или же кананлы. В более общем смысле такие потоки называют неименованными каналами. Канал создаётся по запросу и существует только в ходе работы двух процессов, другие процессы в системе не могут обратиться к этому каналу. Если процесс на одной из сторон канала завершается и закрывает канал, другому процессу посылается специальный сигнал — SIGPIPE.

Другой вид каналов в UNIX — именованные каналы — представляют собой особый тип файлов. Эти файлы располагаются в файловой системе и могут быть открыты любым процессом (если это позволяется правами доступа, см. раздел «Введение в безопасность UNIX»). Одни процессы записывают данные в канал, другие — читают из него, данные продвигаются по каналу в порядке очереди (FIFO).

Каналы широко используются в UNIX, как при запуске программ в командной строке, так и при взаимодействии системных процессов. Главное достоинство каналов — простота и удобство использования привычного файлового интерфейса. С другой стороны, данные в каналах передаются в одном направлении и последовательно, что ограничивает сферу применения каналов.

19. Сокеты

Сокеты предоставляют альтернативный интерфейс обмена данными как в рамках одной системы, так и между процессами, запущенными на разных машинах в сети.

Интерфейс сокетов позволяет явно разделить во взаимодействии двух процессов серверную и клиентскую часть. Серверный процесс инициализирует сокет и ждёт входящих соединений от других процессов. Клиентский процесс устанавливает соединение, и с этого момента по образовавшемуся каналу можно передавать поток данных в обе стороны. Такие сокеты называются потоковыми. Другой тип сокетов, датаграммный, позволяет отправлять сообщения (длиной не более 64 кбайт) между процессами, привязанными к данному сокету.

Интерфейс сокетов впервые появился в операционной системе BSD и использовался для связи компьютеров через сеть Internet по протоколам TCP (потоковые сокеты) и UDP (датаграммные сокеты), о чём подробнее рассказывается в разделе «Сеть в UNIX». Это основное применение сокетов, и до настоящего времени они являются стандартным средством взаимодействия процессов в сети. Кроме того, существует локальный вариант взаимодействия через сокеты, в котором обмен данными происходит через специальные файлы, расположенные в файловой системе (фактически, это аналог именованных каналов, но с интерфейсом сокетов).