Введение в QNX/Neutrino 2. Руководство по программированию приложений реального времени в QNX Realtime Platform
Шрифт:
Микроядро и обмен сообщениями
Одним из основных преимуществ QNX/Neutrino является то, что данная операционная система является масштабируемой. Под «масштабируемостью» здесь подразумевается, что данная система может быть адаптирована к работе как в крошечных встраиваемых системах с ограниченными ресурсами, так и в больших сетях симметричных многопроцессорных систем (SMP), т.е. систем, ресурсы которых практически неограничены.
В операционной системе QNX/Neutrino такой уровень универсальности достигается разнесением различных сервисов по отдельным модулям. Таким образом, вы имеете возможность включить в конечную систему только
Эта концепция была изначально заложена во все ОС семейства QNX и соблюдается по сей день. Основным принципом построения этих систем является микроядерная архитектура, когда модули, которые в традиционной операционной системе были бы включены в состав ядра, рассматриваются как необязательные компоненты.
Модульная архитектура QNX/Neutrino.
Какие из модулей применить в проекте — это уже решать проектировщику, то есть вам. В вашем проекте необходима файловая система? Если да, включите ее в проект. Если нет — можете не включать. Вам необходим драйвер последовательного порта? Каков бы ни был ваш ответ, он не повлияет на предыдущее решение касательно файловой системы, равно как и не будет от него зависеть.
В процессе работы системы вы также имеете возможность изменять ее состав. Вы можете динамически удалять любые компоненты из работающей системы или добавлять их, в любой произвольный момент времени. Вы спросите, существуют ли какие-либо ограничения относительно «драйверов»? Нет, не существуют — драйвер в QNX/Neutrino является стандартной пользовательской программой, которая разве что выполняет определенные действия с оборудованием. Мы обсудим, как писать такие программы, в главе «Администраторы ресурсов».
Ключом к реализации всего этого является обмен сообщениями. Вместо встраивания модулей ОС непосредственно в ядро и обеспечения между ними некоего «специального» взаимодействия, в QNX/Neutrino модули общаются друг с другом посредством обмена сообщениями. Ядро в основном отвечает только за служебные функции на уровне потоков (например, за диспетчеризацию потоков). На самом деле, обмен сообщениями используется не только для трюков с динамической инсталляцией и деинсталляцией компонентов — на нем основаны большинство всех остальных служебных функций (например, распределение памяти выполняется путем отправки специализированного сообщения администратору процессов). Впрочем, конечно, некоторые сервисы реализуются непосредственно через системные вызовы.
Рассмотрим открытие файла и запись в него блока данных. Это реализуется с помощью ряда сообщений, посылаемых приложением такому опциональному компоненту ОС как файловая система. Сообщение указывает файловой системе открыть файл, затем другое сообщение указывает ей записать в него некие данные. И не волнуйтесь — обмен сообщениями в QNX/Neutrino происходит очень быстро.
Обмен сообщениями и модель «клиент/сервер»
Представьте, что приложение читает данные из файловой системы. На языке QNX это значит, что данное приложение — это клиент, запрашивающий данные у сервера.
Модель «клиент/сервер» позволяет говорить о нескольких
В приведенном примере сервер псевдотерминалов (называемый
Смена состояний сервера.
По получении сообщения сервер переходит в состояние готовности (READY) и становится способен выполнять работу. Если оказывается, что из всех процессов, находящихся в данный момент в состоянии готовности (READY), наш сервер имеет наивысший приоритет, он получит процессор и сможет выполнить какие-то действия. Поскольку это сервер, он анализирует поступившее сообщение и решает, что с ним делать. В некоторый момент времени сервер завершит обработку сообщения и затем «ответит» клиенту.
Перейдем теперь к клиенту. Изначально клиент работал самостоятельно, пока не решил послать сообщение. Клиент переключается при этом из состояния готовности (READY) в состояние либо блокировки по передаче (send-blocked), либо блокировки по приему (recieve-blocked), в зависимости от состояния сервера, которому было послано сообщение.
Смена состояний клиента
Скорее всего, вам чаще придется иметь дело с состоянием блокировки по приему (reply-blocked), чем с состоянием блокировки по передаче (send-blocked). Состояние блокировки по приему (reply-blocked) реально означает следующее:
Сервер принял сообщение и теперь обрабатывает его. В некоторый момент времени сервер завершит обработку и ответит клиенту. Клиент блокирован в ожидании этого ответа от сервера.
Сравните с состоянием блокировки по передаче (send-blocked):
Сервер все еще не принял сообщение — вероятно, потому что был занят обработкой другого, ранее поступившего сообщения. Когда сервер возвратится в состояние «приема» вашего (клиентского) сообщения, вы перейдете из состояния блокировки по передаче (send-blocked) в состояние блокировки по ответу (reply- blocked).
На практике, если вы наблюдаете процесс, блокированный по передаче (send-blocked), это означает одно из двух:
1. Вы запечатлели момент, когда сервер был занят обслуживанием некоего клиента и в это время получил еще один запрос.
Это нормальная ситуация — вы можете проверить это, повторно выполнив
2. В сервере проявилась какая-то внутренняя ошибка, и он больше не воспринимает запросы.