Solaris技术
Solaris平台IPC及系统限制简介（二)
作者：Iris Zhu, Sun Microsystems, Inc
引言
前面介绍了管道和System V IPC，这一部分介绍一下POSIX IPC。Solaris平台同时支持这两种IPC。由于POSIX IPC没有可调整的内核参数，这里主要介绍POSIX IPC与System V IPC的异同点。
POSIX IPC总览
由于Unix版本的多样性，电子电气工程协会（IEEE）开发了一个独立的Unix标准，这个新的ANSI Unix标准被称为计算机环境的可移植性操作系统界面（PSOIX）。现有大部分Unix和流行版本都是遵循POSIX标准。POSIX IPC包括：POSIX Messge Queue(POSIX消息队列)、POSIX Semaphore(POSIX信号灯)、POSIX Shared Memory(POSIX共享内存区)。
总的来说POSIX IPC可以实现与System V IPC相同的功能。比如POSIX的三种类型，以及同样可以完成共享数据，传递消息和同步操作等等。但具体实现与System V不同。我们从以下几个方面简单介绍一下。
API
函数库
System V IPC函数库为libc.so,POSIX IPC函数库为libPOSIX4.so。Libposix4.so函数库的路径为/usr/lib/libposix4.so。在Solaris10上Bash环境中用GNU的编译工具gcc编译使用了POSIX IPC的程序，可以使用以下语句：
$/usr/sfw/bin/gcc <Source> -lrt -o <binary>
请通过man page获得详细的函数各接口信息。
实现机制不同
POSIX IPC使用了文件名称转换机制，利用在文件系统中实际存在或者不存在的文件名经过转换实现。Solaris中各种POSIX IPC方式的实现基于函数mmap(2)。不同于System V IPC, POSIX IPC 函数接口保证了多线程处理时的安全性。另外，POSIX IPC的函数不需要进入内核空间执行。
熟悉Unix内核代码的人会发现，POSIX IPC主要通过以下函数实现：
_pos4obj _open/_pos4obj _name
_open _nc/_close _nc _pos4obj _lock
_pos4obj _unlock
系统限制和内核参数
POSIX没有可以调节系统限制的内核参数。只有有限的几个因素会影响POSIX IPC，比如每个进程允许打开的文件句柄数，内存空间大小等等。
POSIX IPC
1.mmap和POSIX Shared Memory(POSIX 共享内存）
通过函数mmap，把文件或者名字对象（并不真正存在于文件系统中的“文件”）映射到一个进程的地址空间，各进程利用这个地址空间可以实现共享数据。
API
API #include <sys/mman.h>
void *mmap(void *addr,size_t len,int prot,int flags,int fd,off_t offset);
特点
可以使用普通文件实现内存映射
使用特殊文件实现（在文件系统中不存在）匿名的内存映射
可以先利用mmap映射一块内存，然后各进程利用shm_open访问这块内存函数实现进程间通信。
下面这张图清晰的显示了进程使用mmap把磁盘上的文件映射到地址空间的过程。
2.POSIX Semaphore
POSIX Semaphore分为Named Semaphore(有名信号量)和Unnamed Semaphore(无名信号量)两种。有名信号量基于文件系统实现，无名信号量基于内存实现。利用POSIX Semaphore,同样可以实现对共享资源访问的同步控制。
API
-
Named Semaphore
sem_open()/sem_close()/sem_unlink
-
Unnamed semaphore
sem_init()/sem_destroy
特点
上图是POSIX Semaphore建立后在内核空间中的数据结构图。整个链表为信号量集，其中各节点为信号集中的信号量。
系统限制
虽然POSIX IPC不能更改系统允许IPC使用的资源额度，但是我们可以通过命令行得到当前系统的资源限制。以下两个系统范围的宏定义限制了进程的信号量使用上限：
-
SEM_NSEMS_MAX
单个进程可以使用的最多信号灯数量
-
SEM_VALUE_MAX
一个信号灯用于控制资源的最大数值
通过命令行可以得到它们值。比如： $getconf -a|grep SEM
3.POSIX Message Queue(POSIX 消息队列)
特点
下面这张图表示了POSIX Message Queue在内核中的结构。与System V IPC不同的是，在POSIX Message Queue上的每个消息节点的数据结构中有一个成员记录了消息的优先级。也就是说，进程可以按照优先级有选择的读取队列中的数据。另外，各消息节点中还存在一个信号变量，当这个消息被放置到队列中的时候，会发送信号通知相关进程接收消息。
系统限制
以下系统范围内的宏定义决定了在Solaris10中POSIX Message Queue使用的资源上限。
-
MQ_OPEN_MAX
进程可使用消息队列的最大数值
-
MQ_PRIO_MAX
可设置的消息优先级最大数值
可以同样通过命令对数值进行观察
$ getconf -a |grep MQ
References
《Solaris Internal：core kernel component》
《Unix Network Programming, Volume II》
Solaris Tunable Parameters Reference Manual
Solaris Modular Debugger Guide
Posted at 03:13下午 八月 08, 2006 by mde in Solaris开发 |