69306

Види міжпроцесової взаємодії

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Для потоків різних процесів питання забезпечення синхронізації теж є актуальними, але вони в більшості випадків не ґрунтуються на понятті спільно використовуваних даних (такі дані за замовчуванням для процесів відсутні).

Украинкский

2014-10-03

33 KB

1 чел.

Лекція № 10

Тема: Види міжпроцесової взаємодії

План

  1.  Метод роз поділюваної пам’яті
  2.  Методи передавання повідомлень
  3.  Технологія відображуваної пам’яті
  4.  Особливості міжпроцесової взаємодії

Дотепер ми розглядали взаємодію потоків одного процесу. Головною особливістю цієї взаємодії є простота технічної реалізації обміну даними між ними - усі потоки одного процесу використовують один адресний простір, а отже, можуть вільно отримувати доступ до спільно використовуваних даних, ніби вони є їх власними. Оскільки технічних труднощів із реалізацією обміну даними тут немає, основною проблемою, яку потрібно вирішувати в цьому випадку, є синхронізація потоків.

З іншого боку, кожен потік виконується в рамках адресного простору деякого процесу, тому часто постає задача організації взаємодії між потоками різних процесів. Ідеться власне про міжпроцесову взаємодію (interprocess communication, IPC) [37]. Ця технологія з'явилася задовго до поширення багатопотоковості.

Для потоків різних процесів питання забезпечення синхронізації теж є актуальними, але вони в більшості випадків не ґрунтуються на понятті спільно використовуваних даних (такі дані за замовчуванням для процесів відсутні). Крім того, додається досить складна задача забезпечення обміну даними між захищеними адресними просторами. Підходи до її розв'язання визначають різні види міжпроцесової взаємодії.

Види міжпроцесової взаємодії

Реалізація міжпроцесової взаємодії здійснюється трьома основними методами: передавання повідомлень, розподілюваної пам'яті та відображуваної пам'яті. Ще одним методом IPC також можна вважати технологію сигналів, що була розглянута в розділі 3.

Сигнали були розглянуті раніше, тому що їхнє використання не зводиться тільки до організації IPC (синхронні сигнали є засобом оповіщення процесу про виняткову ситуацію); без них складно пояснити ряд базових понять керування процесами (наприклад, очікування завершення процесу).

Методи розподілюваної пам'яті

Методи розподілюваної пам'яті (shared memory) дають змогу двом процесам обмінюватися даними через загальний буфер пам'яті. Перед обміном даними кожний із тих процесів має приєднати цей буфер до свого адресного простору з використанням спеціальних системних викликів (перед цим перевіряють права). Буфер доступний у системі за допомогою процедури іменування, термін його існування звичайно обмежений часом роботи всієї системи. Дані в ньому фактично є спільно використовуваними, як і для потоків. Жодних засобів синхронізації доступу до цих даних розподілювана пам'ять не забезпечує, програміст, так само, як і при розробці багатопотокових застосувань, має організовувати її сам.

Методи передавання повідомлень

В основі методів передавання повідомлень (message passing) лежать різні технології, що дають змогу потокам різних процесів (які, можливо, виконуються на різних комп'ютерах) обмінюватися інформацією у вигляді фрагментів даних фіксованої чи змінної довжини, котрі називають повідомленнями (messages). Процеси можуть приймати і відсилати повідомлення, при цьому автоматично забезпечується їхнє пересилання між адресними просторами процесів одного комп'ютера або через мережу. Важливою особливістю технологій передавання повідомлень є те, що вони не спираються на спільно використовувані дані — процеси можуть обмінюватися повідомленнями, навіть не знаючи один про одного.

Технологія відображуваної пам'яті

Ще однією категорією засобів міжпроцесової взаємодії є відображувана пам'ять (mapped memory). У ряді ОС відображувана пам'ять є базовим системним механізмом, на якому ґрунтуються інші види міжпроцесової взаємодії та системні вирішення. Звичайно відображувану пам'ять використовують у поєднанні з інтерфейсом файлової системи, в такому разі говорять про файли, відображувані у пам'ять (memory-mapped files).

Ця технологія зводиться до того, що за допомогою спеціального системного виклику (зазвичай це mmapO) певну частину адресного простору процесу однозначно пов'язують із вмістом файла. Після цього будь-яка операція записування в таку пам'ять спричиняє зміну вмісту відображеного файла, яка відразу стає доступною усім застосуванням, що мають доступ до цього файла. Інші застосування теж можуть відобразити той самий файл у свій адресний простір і обмінюватися через нього даними один з одним.

Файли, відображувані у пам'ять, будуть докладно розглянуті в розділі 11.

Особливості міжпроцесової взаємодії

Тепер можна порівняти характеристики міжпроцесової взаємодії із характеристиками взаємодії потоків одного процесу.

♦ Проблема організації обміну даними є актуальною тільки для міжпроцесової взаємодії, оскільки потоки обмінюються даними через загальний адресний простір. Обмін даними між потоками схожий на використання розподілюваної пам'яті, але не потребує підготовчих дій.

♦ Проблема синхронізації доступу до спільно використовуваних даних є актуальною для взаємодії потоків і для міжпроцесової взаємодії із використанням розподілюваної пам'яті. Використання механізму передавання повідомлень не ґрунтується на спільно використовуваних даних.

Питання для самоконтролю:

  1.  Методи міжпроцесової взаємодії.
  2.  Метод розділюваної пам’яті
  3.  Методи передавання повідомлень
  4.  Технологія відображуваної памяті
  5.  Особливості міжпроцесової взаємодії


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

4260. Программирование на языке ассемблера. Методические указания по выполнению лабораторных работ 472.5 KB
  Введение Современный специалист в области создания программного обеспечения для вычислительной техники и автоматизированных систем должен обладать достаточными знаниями по использованию средств вычислительной техники в организации и управлении проце...
4261. Изучение системных средств языка ассемблер 15.42 KB
  Изучение системных средств языка ассемблер Цель работы: научиться работать в среде программирования Ассемблера Выполнение работы: 1. Для вызова редактора нажать клавиши SHIFT + F4. В редакторе набрать текст программы и затем сохранить с расширением ...
4262. Парадигмы программирования 37.57 KB
  Парадигмы программирования Парадигма программирования — это система идей и понятий, определяющих стиль написания компьютерных программ, а также образ мышления программиста. Развитие парадигм программирования Знакомое нам из курса философии слов...
4263. Разница между CPU и GPU в параллельных расчётах 68.36 KB
  Разница между CPU и GPU в параллельных расчётах Рост частот универсальных процессоров упёрся в физические ограничения и высокое энергопотребление, и увеличение их производительности всё чаще происходит за счёт размещения нескольких ядер в одном чипе...
4264. Области применения параллельных расчётов на GPU 257.34 KB
  Области применения параллельных расчётов на GPU. Чтобы понять, какие преимущества приносит перенос расчётов на видеочипы, приведём усреднённые цифры, полученные исследователями по всему миру. В среднем, при переносе вычислений на GPU, во многих зада...
4265. Возможности NVIDIA CUDA 17.64 KB
  Возможности NVIDIA CUDA Технология CUDA — это программно-аппаратная вычислительная архитектура NVIDIA, основанная на расширении языка Си, которая даёт возможность организации доступа к набору инструкций графического ускорителя и управления его ...
4266. Решения с поддержкой NVIDIA CUDA 71.41 KB
  Решения с поддержкой NVIDIA CUDA Все видеокарты, обладающие поддержкой CUDA, могут помочь в ускорении большинства требовательных задач, начиная от аудио- и видеообработки, и заканчивая медициной и научными исследованиями. Единственное реальное огран...
4267. Состав NVIDIA CUDA. Модель программирования CUDA 118.94 KB
  Состав NVIDIA CUDA CUDA включает два API: высокого уровня (CUDA Runtime API) и низкого (CUDA Driver API), хотя в одной программе одновременное использование обоих невозможно, нужно использовать или один или другой. Высокоуровневый работает «сверху» ...