Kanał danych #

Twoim zadaniem na dzisiejszych laboratoriach jest zaimplementowanie struktury kanału wewnątrz pamięci współdzielonej.
Jest to miejsce, gdzie jeden proces Producent może umieszczać dane, a jeden z wielu procesów Konsumentów może je odczytywać.
Jest to coś podobnego do rury z wodą w rzeczywistym świecie.

Ta struktura ma dwie podstawowe funkcje: produce() i consume().
Wywołanie consume() w momencie, gdy nie ma danych do przetworzenia, zablokuje wywołujący proces.
Z drugiej strony, wywołanie produce() w momencie, gdy w kanale wciąż znajdują się dane, również zablokuje proces.
Jeśli jeden proces wywoła produce() z jednej strony, a inny consume() z drugiej strony, dane zaczną płynąć (tak jak dane w łączu z L5).

Na naszych laboratoriach kanał może przechowywać pojedynczy ciąg znaków.
Aby umieścić nowy ciąg znaków, poprzedni musi zostać odczytany przez konsumenta.
Maksymalna długość przechowywanego ciągu wynosi 4096 bajtów.
Twoim zadaniem jest zaimplementowanie programu (ops-double-processor.c), który:

1. Pobiera dane z kanału wejściowego (ta operacja może blokować, jeśli w kanale nie ma danych)
2. Podwaja każdy znak wejściowy (np. "abc cda" -> "aabbcc ccddaa")
3. Umieszcza zmodyfikowane dane w kanale wyjściowym (ta operacja może blokować, jeśli w kanale są już dane)

Dla ułatwienia masz dostęp do trzech programów: ops-generator, ops-printer i ops-cleanup.
Pierwszy z nich odczytuje plik linia po linii i przesyła dane do kanału wyjściowego.
Drugi pobiera dane z kanału wejściowego i wypisuje je na standardowe wyjście.
Ostatni usuwa semafory i kanały o podanych nazwach.
Uruchomienie tych programów bez argumentów pokazuje, jak ich używać.

Etapy #

1. Zaimplementuj funkcje otwierania (channel_open) i zamykania (channel_close) kanału (obiektu pamięci współdzielonej).
   Jeśli obiekt pamięci współdzielonej o danej nazwie nie istnieje, powinien zostać utworzony i poprawnie zainicjalizowany.
   Aby wyeliminować wyścig między shm_open a inicjalizacją kanału, użyj nazwanego semafora.

   Sprawdzenie: $ ./ops-double-process ch1 ch1 && ./ops-cleanup ch1 && ls /dev/shm

   Wskazówka: Po mmap struktury kanału możesz sprawdzić pole status, czy ma wartość
   CHANNEL_UNINITIALIZED, aby dowiedzieć się, czy wymaga inicjalizacji.

2. Zaimplementuj funkcję channel_consume().
   Powinna ona oczekiwać na consumer_cv, dopóki kanał nie zmieni statusu na CHANNEL_OCCUPIED.
   Następnie kopiować dane z kanału do lokalnej pamięci procesu i sygnalizować inne procesy poprzez producer_cv.
   Ta funkcja powinna zwracać 0, jeśli dane zostały poprawnie odczytane.
   Jeśli kanał jest wyczerpany (status == CHANNEL_DEPLETED), powinna zwrócić 1.
   Wypisz odebrane dane na standardowe wyjście.

   Sprawdzenie: $ ./ops-generator ops-generator.c ch1 & ./ops-double-processor ch1 ch1

   Wskazówka: Powinno to wyglądać niemal identycznie jak uruchomienie:
   $ ./ops-generator ops-generator.c ch1 & ./ops-printer ch1

3. Zaimplementuj funkcję channel_produce().
   Powinna ona oczekiwać na producer_cv, dopóki kanał nie zmieni statusu na CHANNEL_EMPTY.
   Następnie skopiować dane z prywatnej pamięci procesu do pola data i zasygnalizować jeden proces przez consumer_cv.

   Teraz zamiast wypisywać na standardowe wyjście, umieść otrzymane dane w kanale wyjściowym.
   Po pobraniu ostatniego elementu z kanału wejściowego (consume zwróciło wyczerpanie kanału wejściowego)
   oznacz kanał wyjściowy jako wyczerpany.

   Sprawdzenie: $ ./ops-generator ops-generator.c ch1 & ./ops-double-processor ch1 ch2 & ./ops-printer ch2

   Wskazówka: Po oznaczeniu kanału wyjściowego jako wyczerpanego pamiętaj o sygnalizacji wszystkich konsumentów na drugim końcu.

4. Zaimplementuj logikę duplikacji danych wejściowych.

   Sprawdzenie:

   $ ./ops-generator ops-generator.c ch1 & ./ops-double-processor ch1 ch2 & \
     ./ops-printer ch2
   $ ./ops-generator ops-generator.c ch1 & ./ops-double-processor ch1 ch2 & \
     ./ops-printer ch2 & ./ops-printer ch2 & ./ops-printer ch2
   

   Wskazówka: Pamiętaj o ograniczeniach rozmiaru kanału.
   Wynik duplikacji będzie dwa razy dłuższy niż wejście.
   Rozważ podział na więcej wywołań produce.

Kod początkowy #

• sop2l7e3.zip