* направление связи.
Связь бывает однонаправленная (симплексная) и двунаправленная (полудуплексная для поочередной передачи информации и дуплексная с возможностью одновременной передачи данных в разных направлениях);
* тип адресации. В случае прямой адресации информация посылается непосредственно получателю, например, процессу P-Send (P, message). В случае непрямой или косвенной адресации информация помещается в некоторый промежуточный объект, например, в почтовый ящик;
* используемая модель передачи данных - потоковая или модель сообщений;
* объем передаваемой информации и сведения о том, обладает ли канал буфером необходимого размера;
* синхронность обмена данными. Если отправитель сообщения блокируется до получения этого сообщения адресатом, то обмен считается синхронным, в противном случае - асинхронным
Основные способы обмена:
а) каналы
б) разделяемая память.
В случае разделяемой памяти два или более процессов совместно используют сегмент памяти.
Общение происходит с помощью обычных операций копирования или перемещения данных в памяти (средствами обычных языков программирования).
Каналы предполагают созданные средствами операционной системы линии связи.
Двумя основными моделями передачи данных по каналу являются поток ввода-вывода и сообщения.
При передаче в рамках потоковой модели данные представляют собой неструктурированную последовательность байтов и никак не интерпретируются системой.
В модели сообщений на передаваемые данные накладывается некоторая структура, обычно их разделяют на сообщения заранее оговоренного формата
Сигналы
Сигнал – это нечто, что может быть послано процессу системой или другим процессом.
С сигналом не связано никакой информации, кроме номера (кода), указывающего, какой именно тип сигнала посылается.
При получении сигнала процесс прерывает свою текущую работу и переходит на выполнение функции, определенной как обработчик сигналов данного типа.
Таким образом, сигналы сильно похожи на прерывания, но только высокоуровневые, управляемые системой, а не аппаратурой.
Механизм сигналов позволяет решить, например, проблему критической секции иным способом, чем семафоры.
Сигнал дает возможность задаче реагировать на событие, источником которого может быть операционная система или другая задача.
Сигналы вызывают прерывание задачи и выполнение заранее предусмотренных Действий.
Сигналы могут вырабатываться синхронно, то есть как результат работы самого процесса, а могут быть направлены процессу другим процессом; то есть вырабатываться асинхронно.
Синхронные сигналы чаще всего приходят от системы прерываний процессора и свидетельствуют о действиях процесса, блокируемых аппаратурой, например деление на нуль, ошибка адресации, нарушение защиты памяти и т. д. Примером асинхронного сигнала является сигнал с терминала.
Сигналы обеспечивают логическую связь между процессами, а также между процессами и пользователями (терминалами).
Поскольку посылка сигнала предусматривает знание идентификатора процесса, то взаимодействие посредством сигналов возможно только между родственными процессами, которые могут получить данные об идентификаторах друг друга.
В распределенных системах, состоящих из нескольких процессоров, каждый из которых имеет собственную оперативную память, блокирующие переменные, семафоры, сигналы и другие аналогичные средства, основанные на разделяемой памяти, оказываются непригодными.
В таких системах синхронизация может быть реализована только посредством обмена сообщениями
Сообщения
Сообщения также посылаются процессу системой или другим процессом, однако отличаются от сигналов в двух отношениях.
Во-первых, сообщения не прерывают работу процесса-получателя. Вместо этого они становятся в очередь сообщений. Процесс должен сам вызвать функцию приема сообщения. Если очередь пуста, эта функция блокирует процесс до получения какого-нибудь сообщения.
Во-вторых, с сообщением, в отличие от сигнала, может быть связана информация, передаваемая получателю. Таким образом, сообщения – это средство не только синхронизации, но и обмена данными между процессами.
Общая память
Поговорим теперь еще об обмене данными. Самым простым и естественным способом такого обмена представляется возможность совместного доступа двух или более процессов к общей области памяти.
Но поскольку обычно ОС стремится, наоборот, надежно разделить память разных процессов, то для выделения обшей памяти нужны специальные системные средства.
Общая память служит только средством обмена данными, но никак не решает проблем синхронизации.
Участки программы, где происходит работа с общей памятью, часто следует рассматривать как критические секции и защищать семафорами.
Программные каналы
Другое часто используемое средство обмена данными – программный канал (pipe; иногда переводится как «трубопровод»).
В этом случае для выполнения обмена используются не команды чтения/записи в память, а функции чтения/записи в файл.
Программный канал «притворяется файлом», для работы с ним используются те же операции, что для последовательного доступа к файлу: открытие, чтение, запись, закрытие.
Однако источником читаемых данных служит не файл на диске, а процесс, выполняющий запись «в другой конец трубы».
Данные, записанные одним процессом, но пока не прочитанные другим, хранятся в системном буфере.
Если же процесс пытается прочесть данные, которые пока не записаны другим процессом, то процесс-читатель блокируется до получения данных.