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Unix操作系统并发进程数的控制
交通银行重庆分行电脑处 隆凡
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Unix操作系统常用于Client/Server结构中的Server（服务器端），在服务器端编程中，我们一般采用并发多进程的方式来接收处理Client（客户端）的服务请求。我们知道，在系统资源（CPU、内存、硬盘等）一定的情况下，系统所能负担的进程数量是有限的，如果超过这个限制，系统就会紊乱甚至崩溃。通讯超时过长、某种业务处理太慢，都会引起短时间内系统并发进程数的骤然增加，导致系统运行不稳定。因此，在Client/Server结构中，必须采取措施来控制并发进程的数量。在Unix系统中可采取多种方式来实现这种控制功能，如文件锁、信号量等。这里介绍一种简洁、可靠的方法，即采用Unix的消息队列来实现并发进程数的控制。
一、主要系统
1.int msgget (key_t key, int flags)
取得相应键值为key 的消息队列标识符。
2.int msgsnd (int qid , struct msgbuf ＊ buf, int nbytes , int flags)
向标识符为qid 的消息队列发送长度为nbytes、已存于缓冲区buf 中的消息。
3.int msgrcv (int qid , struct msgbuf ＊ buf ,int nbytes ,long mtype , int flags 
从标识符为qid 的消息队列中接收类型为mtype、长度为nbytes的消息队列到buf缓冲区中。
4.int msgctl (int qid ,int cmd , struct msgid_ds ＊sbuf
按cmd表示的命令来控制标识符为qid的消息列。如果将cmd设为IPC_RMID，表示从系统中删除该消息队列。
Unix操作系统内核确保了上述对队列的读、写、控制等操作都是原子性的。当对同一队列同时进行读写时，内核自动将其转化为串行方式依次操作这一队列。
二、实现原理
进程数控制的实现原理是：初始化消息队列，并预先放入一定数量的消息，这预先放入的消息个数就是允许的相应进程最大并发数。当生成一个新进程时，从该消息队列中读取一个消息。如果此时无消息可读，表示进程数量已达到最大，返回失败；否则，接受客户端的处理请求。当该业务处理完成，须终止该进程时，将一个消息写回到队列中，以便系统可再生成新的进程进行业务处理。可以看出，队列中的消息已被模拟成一种令牌，当客户端申请业务处理时，应先取得一个令牌，业务处理完毕则将令牌归还。当令牌被全部占用时，服务器端将拒绝后续的业务处理请求。
三、应用实例
下面给出一个简单的范例来说明实现的方法，在SCO Open Server 5.0.4上编译通过。它可应用于实际的Client/Server环境中，并可沿此思想进一步拓展：如将业务处理进行分类，并按确定的优先次序来处理它们；动态控制不同类型的业务处理的最大进程数等等。
＃include <stdio.h>
＃include <stdlib.h>
＃include <string.h>
＃include <fcntl.h>
＃include <signal.h>
＃include <time.h>
＃include <unistd.h>
＃include <errno.h>
＃include <ctype.h>
＃include <sys/types.h>
＃include <sys/ipc.h>
＃include <sys/msg.h>
＃include <sys/stat.h>
＃define LIMMSGQ 0x20000l
＃define MGFLAG 0777
struct lmsgstruct {
long mtype;
char mdata[32];
};
＃define TESTTYPE 1
int Pliminit(int typenum,int procnum)
{
int msqid,i;
struct lmsgstruct rbuf;
msqid = msgget(LIMMSGQ＋typenum, MGFLAG|IPC_CREAT);
if (msqid < 0)
{
return (－1);
}
while (msgrcv(msqid,(struct msgbuf ＊)＆rbuf,sizeof(rbuf.mdata),0L,IPC_NOWAIT|MSG_NOERROR) >0);
rbuf.mtype = 1L;
memset(rbuf.mdata,‘T',sizeof(rbuf.mdata));
rbuf.mdata[sizeof(rbuf.mdata)－1] = ‘\0';
for (i = 0;i< procnum;i＋＋)
if (msgsnd(msqid,(struct msgbuf ＊)＆rbuf,sizeof(rbuf.mdata),IPC_NOWAIT) < 0)
{
return (－2);
}
return(1);
}
int Plimread(int typenum)
{
int msqid,ret;
struct lmsgstruct rbuf;
msqid = msgget(LIMMSGQ＋typenum, MGFLAG);
if (msqid < 0)
{
return (－1);
}
ret = msgrcv(msqid,(struct msgbuf ＊)＆rbuf,sizeof(rbuf.mdata),1L,IPC_NOWAIT|MSG_NOERROR);
if ((int ret < (int sizeof(rbuf.mdata))
{
return (－2);
}
return(1);
}
int Plimwrite(int typenum)
{
int msqid,ret;
struct lmsgstruct rbuf;
msqid = msgget(LIMMSGQ＋typenum, MGFLAG);
if (msqid < 0)
{
return (－1);
}
rbuf.mtype = 1L;
memset(rbuf.mdata,‘M',sizeof(rbuf.mdata));
rbuf.mdata[sizeof(rbuf.mdata)－1] = ‘\0';
if (msgsnd(msqid,(struct msgbuf ＊)＆rbuf,sizeof(rbuf.mdata),IPC_NOWAIT) < 0)
{
return (－2);
}
return(1);
}
int Plimend(int typenum)
{
int msqid;
struct msqid_ds ttt;
msqid = msgget(LIMMSGQ＋typenum, MGFLAG);
if (msqid >= 0)
{
msgctl(msqid,IPC_RMID ,＆ttt);
}
return(1);
}
main()
{
int ret;
ret = Pliminit(TESTTYPE,4);
/＊初始化队列,设定最大进程数为4 ＊/
if (ret < 0)
{
printf(“main liminit failed!\n");
exit(－1);
}
while (1) s
int c;
printf(“测试主程序\n");
printf(“1——生成1个子进程\n");
printf(“0——退出\n");
scanf(“％1d",＆c);
/＊接收客户请求＊/
if ( c == 0
break;
ret = Plimread(TESTTYPE);
/＊检查正运行进程数是否已到最大并取得令牌＊/
if(ret < 0)
/＊正运行进程数已到最大,不进行业务处理＊/
{
printf(“mainlimread failed!\n");
printf(“system busy,please wait a moment!\n");
}
else
if ( fork() == 0
/＊正运行进程数未到最大,生成子进程＊/
{
/＊进行相关业务处理＊/
sleep(10);
/＊假定业务处理时间为 10s＊/
Plimwrite(TESTTYPE);
/＊业务处理完毕,退还令牌,子进程退出＊/
exit(1);
}
}
Plimend(TESTTYPE);
/＊撤消队列＊/
exit(1);
}
/＊ 编译方法:
cc －o ./ctltest ctltest.c
执行方法:
./ctltest
如果在10秒钟内欲连续生成5个子进程,那么在生成第5个子进程时,将失败;
等待10秒钟后,则可继续生成子进程。
＊/
| htldm 回复于：2003-02-23 19:51:23
| 好！
| | muzx 回复于：2003-02-23 19:51:58
| 见好就收！
| | snowyshao 回复于：2003-02-24 08:57:03
| 用共享内存来实现不是更为方便？
| | zhongjl 回复于：2003-02-24 18:44:40
| 多此一举！！
| | apollo521 回复于：2003-02-25 20:54:27
| 不觉的麻烦吗？你是想告诉大家你会使用消息队列还是想告诉大家怎么方便、可行的控制并发进程数呢？想不通。。。用一个计数器实现不是很方便吗？
| | 海德 回复于：2003-02-25 22:46:11
| 你们可以说说你们的方法，具体点吧。 
| | zhongzhu 回复于：2003-02-27 16:28:20
| 如果在写回之前程序被kill掉，如何办？
apollo521 ：多进程你怎么用计数器？
| | xzh2002 回复于：2003-02-27 16:40:12
| 好象用 ulimit 命令也可以
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