Для организации взаимодействия между вычислительными процессами нужна не только их синхронизация, но и передача сообщений между ними. Для этого и служат почтовые ящики.
Почтовые ящики - это информационная структура, поддерживаемая ОС, состоящая из головного элемента и набора буферов.
Размер и количество буферов определяется при создании почтового ящика.
Головной элемент обычно содержит информацию о количестве буферов и их размерах.
Если какой-то процесс Р1 хочет передать информацию Р2 то он задает запрос системе на создание почтового ящика, а остальные процессы должны знать о его существовании. И с помощью специального системного вызова запросить у системы на доступ почтового ящика. После процессы могут записывать и считывать сообщения из этого ящика.
В тех случаях когда передаваемые сообщения очень длины, то может передаваться не само сообщение, а только адрес того сообщения, где оно находится.
Почтовые ящики могут использоваться отправителями и получателями по-разному. Может быть обеспечена связь между 1 отправителем и одним получателем – это простейший случай.
Правило работы с почтовыми ящиками могут различаться у ОС.
Некоторый процесс Р1 может передать, а Р2 может читать. При этом Р2 может читать, а может не читать.
Процесс отправитель может продолжить работу или встать в состояние "ожидание", до тех пор пока не получит подтверждение от получателя. При этом подтверждение может приходить в том же буфере, где было исходящее сообщение, а может помещаться в другой буфер, в этом случае такие ящики называются двунаправленные.
В некоторых системах случаи заполнения всех почтовых ящиков, отправитель должен ждать пока освободиться хотя бы один буфер. В других системах буфера освобождаются принудительно, для этого ОС помечают все выданные сообщения временными метками и при необходимости удаляют самые старые сообщения, несмотря на то что оно не получено получателем.
Иногда используется и такой режим работы с почтовыми ящиками:
Если образуется много процессов не получивших сообщения, но ждущих их, то чтобы продвинуть как-то очередь система передает им пустые сообщения.
Реализация почтовых ящиков требует использования специальных операторов. Наиболее типовые операторы:
1. SEND_MESSADGE (получатель, сообщение, буфер )
В результате использования этого оператора операционной системой, текст сообщения помещается в свободный буфер. Адрес этого буфера заносится в переменную буфер, и эта переменная добавляется в очередь указанного получателя.
Процесс, который выдал этот оператор, продолжает свою работу, а получатель может прочитать из своей очереди переданных сообщений адрес буфера, где находятся сообщения.
2. WAIT_MESSADGE ([отправитель], [ сообщение ], [ буфер ])
Оператор используется для того, чтобы ждать сообщения от другого процесса. Процесс, выдавший сообщение становится в состояние ожидания до тех пор, пока к нему не поступит сообщение. После поступления сообщения, этот процесс разблокируется, сообщение забирается и удаляется из буфера. Если параметры указаны, то ждут сообщения от определенного отправителя в определенном буфере. Если они не указаны, то это означает что он ждет любого сообщения от любого другого процесса.
3. SEND_ANSWER (ответ, [буфер])
Ответ помещается в буфер в котором находилось сообщение. Если отправитель ждал ответ, то он разблокируется.
4. WAIT_ANSWER (ответ, буфер)
Процесс блокируется до тех пор, пока ответ не поступает.
Основные достоинства использования почтовых ящиков:
+ простота, привычный механизм обмена сообщениями.
+ почтовые ящики могут служить синхронизаторами.
+ получатель и отправитель достаточно независимы друг от друга (т. е могут ждать, а могут и не ждать)
Программные каналы (pipe)
Это другое средство передачи сообщения от одного процесса к другому. Иногда называют конверторами. Они характеризуются следующим:
1. Они всегда образуются только между двумя процессами. Один процесс создает канал, а другой должен знать атрибуты.
2. Для реализации канала система использует файлы на диски, но отождествлять канал именно с файлом нельзя. Процессы по сути дела не знают не о каком файле и используют для передачи сообщения "писать" и "читать". При этом один процесс может только читать, а другой только писать. Чтобы передавать сообщения в обратном направлении, нужен другой канал.
3. Программный канал всегда работает только по дисциплине FIFO. Один указатель показывает на первый байт, а второй - на последний. Поэтому программный канал, несмотря на то, что использует файл на диске рассматривается как некоторый поток данных.
Почтовые ящики - это информационная структура, поддерживаемая ОС, состоящая из головного элемента и набора буферов.
