Разработка приложений в среде Linux. Второе издание

Троан Эрик В.

• Если ни

VTIME

, ни

VMIN

не равняются нулю,

VTIME

определяет количество десятых долей секунды для ожидания

read

после того, как будет доступен хотя бы один байт. Если данные доступны при вызове

read

, таймер немедленно запускается. Если данные недоступны при вызове

read

, таймер запускается при принятии первого байта. Вызов

read

возвращается или тогда, когда были приняты хотя бы байты

VMIN

, или по истечении таймера, независимо от того,

что произойдет раньше. Он всегда возвращает хотя бы один байт, поскольку таймер не запускается, пока не будет доступен хотя бы один байт.

• Если и

VTIME

, и

VMIN

равны нулю,

read

всегда немедленно возвращается, даже если данные недоступны. И снова ноль необязательно указывает на состояние конца файла.

16.6. Псевдотерминалы

Псевдотерминалы, или pty — это механизм, позволяющий программе на уровне пользователя заменять место (логически говоря) драйвера tty для элемента оборудования. pty имеет два отдельных конца: конец, эмулирующий оборудование, называется ведущим устройством pty, а конец, обеспечивающий программы обычным интерфейсом tty, называется подчиненным компонентом pty. Подчиненный компонент выглядит как обычный tty; ведущее устройство выглядит как стандартное устройство символьного ввода-вывода и не является tty.

Драйвер последовательного порта обычно реализуется как часть кода ядра, управляемая прерываниями. Однако так бывает не всегда. Например, существует хотя бы один терминальный сервер, основанный на SCSI, который использует обобщенный интерфейс SCSI для организации программы на уровне пользователя, сообщающейся с терминальным сервером и предоставляющей доступ к последовательным портам через pty.

Сеансы работы с сетевыми терминалами происходят подобным образом; программы

rlogind

и

telnetd

подключают сетевой сокет к ведущему устройству pty и запускают оболочку в подчиненном компоненте pty, чтобы заставить сетевые подключения действовать как tty, позволяя запускать интерактивные программы в сетевом подключении, не имеющем ничего общего с tty. Экранная программа мультиплексирует несколько соединений pty на один tty, который может или не может быть pty, соединенным с пользователем. Ожидаемая программа позволяет программам, настаивающим на запуске в интерактивном режиме в tty, быть запущенными в подчиненном компоненте pty под управлением другой программы, соединенной с ведущим устройством pty.

16.6.1. Открытие псевдотерминалов

Существует широкое разнообразие способов открытия псевдотерминалов. Обычно это делается (по крайней мере, в Linux) способом, более или менее соответствующим стандартам, основанным на SysV, а также устаревшим способом, основанным на практике BSD. Наиболее распространенным методом среди системных программистов в Linux является набор расширений BSD, реализованных также как часть glibc. Менее распространенный метод документируется как часть стандарта 1998 года — Unix98, и документируется иначе в версии 2000 года стандарт Unix98.

Исторически существует два различных метода открытия псевдотерминалов в Unix и подобных системах. Linux изначально придерживался модели BSD, хотя она более сложная в использовании, поскольку модель SysV явно написана в рамках STREAMS, а в Linux STREAMS не реализована. Однако модель BSD требует, чтобы каждое приложение искало неиспользуемое ведущее

устройство pty, зная о многих специфических именах устройств. Между 64 и 256 устройства pty обычно доступны, а с целью поиска первого открытого устройства программы проводят поиск в устройствах, начиная с наименьшего числа. Они выполняют поиск в специфической манере, которая демонстрируется в программе

ptypair

, включенной в данный раздел.

С моделью BSD связано несколько проблем.

• Каждое приложение должно знать весь набор доступных имен. При расширении набора возможных псевдотерминалов каждое приложение, использующее псевдотерминал, должно быть модифицировано с явным знанием всех возможных имен устройств, что вызывает неудобства и подвержено ошибкам.

• Время, уходящее на поиск, становится ощутимым при поиске среди тысяч узлов устройств в каталоге

/dev

. Системное время тратится, и доступ к системе замедляется, что очень плохо масштабируется в больших системах.

• Обработка полномочий может оказаться проблематичной. Например, если программа выполняет аварийное завершение, она может оставить файлы устройств псевдотерминалов с несоответствующими полномочиями.

Поскольку модель SysV явно написана в рамках STREAMS и требует использования вызовов ioctl для запуска подчиненных компонентов, она не является вариантом выбора Linux. Однако интерфейс Unix98 не определяет

функции

, присущие STREAMS, поэтому в 1998 году в Linux была добавлена поддержка псевдотерминалов стиля Unix98.

Ядро Linux может быть скомпилировано без поддержки интерфейса Unix98, и можно встретить более старые системы без псевдотерминалов стиля Unix98, поэтому мы представим код, который пытается открыть псевдотерминалы стиля Unix98, но также может вернуться к интерфейсу BSD. (Мы не документируем части модели SysV, присущие STREAMS; в [35] подробно описан интерфейс STREAMS. Вам вряд ли понадобится код, специфичный для STREAMS; спецификация Unix98 не требует его.)

16.6.2. Простые способы открытия псевдотерминалов

В библиотеке

libutil

glibc предлагает две функции —

openpty

и

forkpty

, — выполняющие почти всю работу по поддержке псевдотерминалов.

#include <pty.h>

int openpty(int * masterfd, int * slavefd, char * name,

 struct termios * term, struct winsize * winp);

int forkpty(int * masterfd, char * name,

 struct termios * term, struct winsize * winp);

Функция

openpty

открывает ведущие и подчиненные псевдотерминалы, необязательно используя структуры

struct termios

и

struct winsize

, передаваемые как опции настройки псевдотерминала, возвращая

0

в случае успеха и

– 1

в случае ошибки. Файловые дескрипторы ведущего устройства и подчиненного компонента возвращаются аргументам

masterfd

и

slavefd

соответственно. Аргументы

term

и

winp

могут быть

NULL

, в случае чего они игнорируются, и настройка не выполняется.