Основы программирования в Linux, Мэтью Нейл

Основы программирования в Linux

на обложку

Мэтью Нейл

Шрифт:

управление динамической памятью: что делать и что Linux не разрешит делать;

блокировка файлов: совместная блокировка, блокируемые области совместно используемых файлов и обход взаимоблокировок;

база данных dbm: базовая, основанная не на запросах SQL библиотека базы данных, присутствующая в большинстве систем Linux.

Управляемая память

Во всех компьютерных системах память — дефицитный ресурс. Не важно, сколько памяти доступно, ее всегда не хватает. Кажется, совсем недавно считалось, что 256 Мбайт RAM вполне достаточно, а сейчас распространено мнение о том, что 2 Гбайт RAM — это обоснованное минимальное требование даже для настольных систем, а серверам полезно было бы иметь значительно больше.

У всех UNIX-подобных операционных систем, начиная с самых первых версий, был ясный подход к управлению памятью, который унаследовала ОС Linux, воплощающая стандарт X/Open. Приложениям в ОС Linux, за исключением нескольких специализированных встроенных приложений, никогда не разрешается напрямую обращаться к физической памяти. Приложению может казаться, что у него есть такая возможность, но самом деле это тщательно управляемая иллюзия.

Система Linux снабжает приложения четким представлением огромной прямо адресуемой области оперативной памяти. Кроме того, она обеспечивает защиту приложений друг от друга и позволяет им явно обращаться к объему памяти, большему, чем имеющаяся физическая память в машине, хорошо настроенной и имеющей достаточную область свопинга или подкачки.

Простое выделение памяти

Вы можете выделить память с помощью вызова

malloc

из стандартной библиотеки С:

#include <stdlib.h>

void *malloc(size_t size);

Примечание

Имейте в виду, что ОС Linux (следующая требованиям стандарта X/Open) отличается от некоторых реализаций UNIX тем, что не требует включения специального заголовочного файла malloc.h. Кроме того, параметр

size

, задающий количество выделяемых байтов, — это не простой тип

int

, хотя обычно он задается типом беззнаковое целое (unsigned integer).

В большинстве систем Linux вы можете выделять большой объем памяти. Давайте начнем с очень простой программы из упражнения 7.1, которая, тем не менее, выигрывает соревнование со старыми программами ОС MS-DOS, поскольку они не могут обращаться к памяти за пределами базовой карты памяти ПК объемом 640 Кбайт.

Упражнение 7.1. Простое распределение памяти

Наберите следующую программу memory1.с:

#include <unistd.h>

#include <stdlib.h>

#include <stdio.h>

#define A_MEGABYTE (1024 * 1024)

int main {

char *some_memory;

int megabyte = A_MEGABYTE;

int exit_code = EXIT_FAILURE;

some_memory = (char*)malloc(megabyte);

if (some_memory ! = NULL) {

sprintf(some_memory, "Hello World\n");

printf("%s", some_memory);

exit_code = EXIT_SUCCESS;

}

exit(exit_code);

}

Когда вы выполните эту программу, то получите следующий вывод:

$ ./memory1

Hello World

Как это работает

Данная программа запрашивает с помощью библиотечного вызова

malloc

указатель на один мегабайт памяти. Вы проверяете, успешно ли завершился вызов

malloc

, и используете часть памяти, чтобы продемонстрировать ее наличие. Когда вы выполните программу, то увидите вывод фразы "Hello World", показывающий, что

malloc

действительно вернул мегабайт используемой памяти. Мы не проверяем наличие мегабайта целиком; мы приняли на веру программный код

malloc

Поскольку функция

malloc

возвращает указатель типа

void*

, вы преобразуете результат в нужный вам указатель типа

char*

. Эта функция возвращает память, выровненную так, что она может быть преобразована в указатель любого типа.

Простое основание — современные системы Linux применяют 32-разрядные целые и 32-разрядные указатели, что позволяет задавать до 4 Гбайт. Эта способность задавать адреса с помощью 32-разрядного указателя без необходимости применения регистров сегментов или других приемов, называется простой 32-разрядной моделью памяти. Эта модель также используется и в 32-разрядных версиях ОС Windows ХР и Vista. Тем не менее, никогда не следует рассчитывать на 32-разрядные целые, поскольку все возрастающее количество 64-разрядных версий Linux находится в употреблении.

Выделение огромных объемов памяти

Теперь, когда вы увидели, что ОС Linux преодолевает ограничения модели памяти ОС MS-DOS, давайте усложним ей задачу. Приведенная в упражнении 7.2 программа запрашивает выделение объема памяти, большего, чем физически есть в машине, поэтому можно предположить, что функция malloc начнет давать сбои при приближении к максимальному объему физической памяти, поскольку ядру и всем остальным выполняющимся процессам также нужна память.

Упражнение 7.2. Запрос на всю физическую память

С помощью программы memory2.с мы собираемся запросить больше памяти, чем физически есть в машине. Вам нужно откорректировать определение

PHY_MEM_MEGS

в соответствии с физическими ресурсами вашего компьютера.

#include <unistd.h>

#include <stdlib.h>

#include <stdio.h>

#define A_MEGABYTE (1024 * 1024)

#define PHY_MEM_MEGS 1024 /* Откорректируйте это число

должным образом */

int main {

char *some_memory;