В терминах обмена сообщениями, сервер отрабатывает схему обмена в два этапа — этап «приема» (receive) и этап «ответа» (reply).
Взаимосвязь функций клиента и сервера при обмене сообщениями.
Обсудим сначала два простейших варианта соответствующих функций, MsgReceive() и MsgReply(), а далее посмотрим, какие есть варианты.
#include <sys/neutrino.h>
int MsgReceive(int chid, void *rmsg, int rbytes,
struct _msg_info *info);
int MsgReply(int rcvid, int status, const void *msg,
int nbytes);
Посмотрим, как соотносятся параметры:
Поток данных при обмене сообщениями.
Как видно из рисунка, имеются четыре элемента, которые мы должны обсудить:
1. Клиент вызывает функцию MsgSend() и указывает ей на буфер передачи (указателем smsg и длиной sbytes). Данные передаются в буфер функции MsgReceive() на стороне сервера, по адресу rmsg и длиной rbytes. Клиент блокируется.
2. Функция MsgReceive() сервера разблокируется и возвращает идентификатор отправителя rcvid, который будет впоследствии использован для ответа. Теперь сервер может использовать полученные от клиента данные.
3. Сервер завершил обработку сообщения и теперь использует идентификатор отправителя rcvid, полученный от функции MsgReceive(), передавая его функции MsgReply(). Заметьте, что местоположение данных для передачи функции MsgReply() задается как указатель на буфер (smsg) определенного размера (sbytes). Ядро передает данные клиенту.
4. Наконец, ядро передает параметр sts, который используется функцией MsgSend() клиента как возвращаемое значение. После этого клиент разблокируется.
Вы, возможно, заметили, что для каждой буферной передачи указываются два размера (в случае запроса от клиента клиента это sbytes на стороне клиента и rbytes на стороне сервера; в случае ответа сервера это sbytes на стороне сервера и rbytes на стороне клиента). Это сделано для того, чтобы разработчики каждого компонента смогли определить размеры своих буферов — из соображений дополнительной безопасности.
В нашем примере размер буфера функции MsgSend() совпадал с длиной строки сообщения. Давайте теперь рассмотрим, что происходит в сервере и как размер используется там.
Вот общая структура сервера:
#include <sys/neutrino.h>
...
void server(void) {
int rcvid; // Указывает, кому надо отвечать
int chid; // Идентификатор канала
char message[512]; // Достаточно велик
// Создать канал
chid = ChannelCreate(0);
// Выполняться вечно — для сервера это обычное дело
while (1) {
// Получить и вывести сообщение
rcvid = MsgReceive(chid, message, sizeof(message), NULL);
printf("Получил сообщение, rcvid %X\n", rcvid);
printf("Сообщение такое: \"%s\".\n", message);
// Подготовить ответ — используем тот же буфер
strcpy(message, "Это ответ");
MsgReply(rcvid, EOK, message, sizeof(message));
}
}
Как видно из программы, функция MsgReceive() сообщает ядру о том, что она может обрабатывать сообщения размером вплоть до sizeof(message) (или 512 байт). Наш клиент (представленный выше) передал только 28 байт (длина строки). На приведенном ниже рисунке это и показано:
Передача меньшего объема данных, чем предполагается.
Ядро реально передает минимум из двух указанных размеров. В нашем случае ядро передало бы 28 байт, сервер бы разблокировался и отобразил сообщение клиента. Оставшиеся 484 байта (из буфера длиной 512 байт) остались бы нетронутыми.
Аналогичная ситуация с функцией MsgReply(). Функция MsgReply() информирует, что собирается передать 512 байт, но функция MsgSend() определила, что может принять максимум 200 байт. Ядро опять передает минимум. В этом случае 200 байтов, которые клиент может принять, ограничивают размер передачи. (Один интересный аспект здесь состоит в том, что когда сервер передаст данные, то если клиент не примет их целиком, как в нашем примере, их уже нельзя будет вернуть — они будут потеряны.).
Имейте в виду, что такое «урезание» является стандартным и ожидаемым поведением.
Когда мы будем обсуждать обмен сообщениями по сети, вы увидите, что в количестве передаваемых данных есть кое-какое «ага». Мы проанализируем это далее в разделе «Особенности обмена сообщениями в сети».
Иерархический принцип обмена (send-иерархия)
В обмене сообщениями есть одна вещь, которая, возможно, не является очевидной — это необходимость следовать строгой иерархии обмена. Означает это то, что два потока никогда не должны посылать сообщения друг другу; наоборот, они должны быть организованы так, что каждый поток занимал свой «уровень иерархии», и все потоки данного уровня должны посылать сообщения только потокам более низкого уровня, а не своего или высшего. Проблема с наличием двух потоков, которые посылают сообщения друг другу, заключается в том, что в конечном счете вы столкнетесь с проблемой взаимной блокировки (deadlock), когда оба потока ожидают друг от друга ответ на соответствующие сообщения. Поскольку эти потоки блокированы, то они никогда не будут поставлены на выполнение, а значит, не смогут дать друг другу ответ, и вы в результате получите два (а то и более!) зависших потока.
Способ назначения потокам уровней иерархии заключается в том, чтобы разместить наиболее удаленную клиентуру на самом верхнем уровне и работать оттуда. Например, если у вас есть графический интерфейс пользователя, который использует некоторый сервер баз данных, который, в свою очередь, использует файловую систему, а файловая система использует блок-ориентированный драйвер файловой системы, то у вас получается естественная иерархия процессов.
Передачи (sends) при обмене сообщениями будут направлены от клиента (графического интерфейса пользователя) вниз к серверам нижнего уровня; ответы на сообщения (replies) будут иметь встречное направление.
При том, что это работает в большинстве случаев, вы можете столкнуться и с ситуацией, когда вам придется нарушить иерархию обмена. Это никогда не следует выполнять простым нарушением иерархии, направляя сообщения «против течения» — для этого существует функция MsgDeliverEvent(), о которой речь несколько позже.
Идентификаторы отправителя, каналы и другие параметры
Мы с вами пока не обсуждали различные параметры, используемые в ранее рассмотренных примерах, чтобы можно было сконцентрировать внимание на самих принципах обмена сообщениями. Теперь поговорим об этих параметрах более подробно.
В приведенном выше примере с сервером мы видели, что сервер создал один-единственный канал. Конечно, можно было создать больше, но обычно серверы так не делают. (Наиболее очевидный пример сервера с двумя каналами — это администратор штатной сети qnet — вот уж определенно эксцентричный образец программного обеспечения !)