Системные вызовы и взаимодействие с UNIX. Хрестоматия по программированию на Си в Unix

6.2.10. Второй пример использования таймера - это таймер, отсчитывающий текущее время суток (а также дату). Чтобы получить значение этого таймера используется вызов функции gettimeofday

    #include <time.h>

    void main(){
            struct timeval timenow;

            gettimeofday(&timenow, NULL);
            printf("%u sec, %u msec\n",
                    timenow.tv_sec,
                    timenow.tv_usec
            );
            printf("%s", ctime(&timenow.tv_sec));
            exit(0);
    }

Поле tv_sec содержит число секунд, прошедшее с полуночи 1 января 1970 года до данного момента; в чем полностью соответствует системному вызову time. Однако плюс к тому поле tv_usec содержит число миллионных долей текущей секунды (значение этого поля всегда меньше 1000000).

6.2.11. К данному параграфу вернитесь, изучив раздел про fork() и exit(). Каждый процесс может пребывать в двух фазах: системной (внутри тела системного вызова - его выполняет для нас ядро операционной системы) и пользовательской (внутри кода самой программы). Время, затраченное процессом в каждой фазе, может быть измеряно системным вызовом times(). Кроме того, этот вызов позволяет узнать суммарное время, затраченное порожденными процессами (порожденными при помощи fork). Системный вызов заполняет структуру

    struct tms {
            clock_t tms_utime;
            clock_t tms_stime;
            clock_t tms_cutime;
            clock_t tms_cstime;
    };

и возвращает значение

    #include <sys/times.h>

    struct tms time_buf;
    clock_t real_time = times(&time_buf);

Все времена измеряются в "тиках" - некоторых долях секунды. Число тиков в секунде можно узнать таким системным вызовом (в системе Solaris):

    #include <unistd.h>
    clock_t HZ = sysconf(_SC_CLK_TCK);

В старых системах, где таймер работал от сети переменного тока, это число получалось равным 60 (60 Герц - частота сети переменного тока). В современных системах это 100. Поля структуры содержат:

tms_utime

время, затраченное вызывающим процессом в пользовательской фазе.

tms_stime

время, затраченное вызывающим процессом в системной фазе.

tms_cutime

время, затраченное порожденными процессами в пользовательской фазе: оно равно сумме всех tms_utime и tms_cutime порожденных процессов (рекурсивное суммирование).

tms_cstime

время, затраченное порожденными процессами в системной фазе: оно равно сумме всех tms_stime и tms_cstime порожденных процессов (рекурсивное суммирование).

real_time

время, соответствующее астрономическому времени системы. Имеет смысл мерять только их разность.

Вот пример программы:

    #include <stdio.h>
    #include <unistd.h>     /* _SC_CLK_TCK */
    #include <signal.h>     /* SIGALRM */
    #include <sys/time.h>   /* не используется */
    #include <sys/times.h>  /* struct tms */

    struct tms tms_stop,  tms_start;
    clock_t    real_stop, real_start;

    clock_t HZ;     /* число ticks в секунде */

    /* Засечь время момента старта процесса */
    void hello(void){
            real_start = times(&tms_start);
    }
    /* Засечь время окончания процесса */
    void bye(int n){
            real_stop = times(&tms_stop);
    #ifdef CRONO
            /* Разность времен */
            tms_stop.tms_utime -= tms_start.tms_utime;
            tms_stop.tms_stime -= tms_start.tms_stime;
    #endif

            /* Распечатать времена */
            printf("User   time          = %g seconds [%lu ticks]\n",
              tms_stop.tms_utime / (double)HZ, tms_stop.tms_utime);
            printf("System time          = %g seconds [%lu ticks]\n",
              tms_stop.tms_stime / (double)HZ, tms_stop.tms_stime);
            printf("Children user   time = %g seconds [%lu ticks]\n",
              tms_stop.tms_cutime / (double)HZ, tms_stop.tms_cutime);
            printf("Children system time = %g seconds [%lu ticks]\n",
              tms_stop.tms_cstime / (double)HZ, tms_stop.tms_cstime);
            printf("Real time            = %g seconds [%lu ticks]\n",
              (real_stop - real_start) / (double)HZ, real_stop - real_start);
            exit(n);
    }

    /* По сигналу SIGALRM - завершить процесс */
    void onalarm(int nsig){
            printf("Выход #%d ================\n", getpid());
            bye(0);
    }
    /* Порожденный процесс */
    void dochild(int n){
            hello();
            printf("Старт #%d ================\n", getpid());
            signal(SIGALRM, onalarm);

            /* Заказать сигнал SIGALRM через 1 + n*3 секунд */
            alarm(1 + n*3);

            for(;;){}       /* зациклиться в user mode */
    }

    #define NCHLD 4
    int main(int ac, char *av[]){
            int i;

            /* Узнать число тиков в секунде */
            HZ = sysconf(_SC_CLK_TCK);
            setbuf(stdout, NULL);

            hello();
            for(i=0; i < NCHLD; i++)
                    if(fork() == 0)
                            dochild(i);
            while(wait(NULL) > 0);
            printf("Выход MAIN =================\n");
            bye(0);
            return 0;
    }

и ее выдача:

    Старт #3883 ================
    Старт #3884 ================
    Старт #3885 ================
    Старт #3886 ================
    Выход #3883 ================
    User   time          = 0.72 seconds [72 ticks]
    System time          = 0.01 seconds [1 ticks]
    Children user   time = 0 seconds [0 ticks]
    Children system time = 0 seconds [0 ticks]
    Real time            = 1.01 seconds [101 ticks]
    Выход #3884 ================
    User   time          = 1.88 seconds [188 ticks]
    System time          = 0.01 seconds [1 ticks]
    Children user   time = 0 seconds [0 ticks]
    Children system time = 0 seconds [0 ticks]
    Real time            = 4.09 seconds [409 ticks]
    Выход #3885 ================
    User   time          = 4.41 seconds [441 ticks]
    System time          = 0.01 seconds [1 ticks]
    Children user   time = 0 seconds [0 ticks]
    Children system time = 0 seconds [0 ticks]
    Real time            = 7.01 seconds [701 ticks]
    Выход #3886 ================
    User   time          = 8.9 seconds [890 ticks]
    System time          = 0 seconds [0 ticks]
    Children user   time = 0 seconds [0 ticks]
    Children system time = 0 seconds [0 ticks]
    Real time            = 10.01 seconds [1001 ticks]
    Выход MAIN =================
    User   time          = 0.01 seconds [1 ticks]
    System time          = 0.04 seconds [4 ticks]
    Children user   time = 15.91 seconds [1591 ticks]
    Children system time = 0.03 seconds [3 ticks]
    Real time            = 10.41 seconds [1041 ticks]

Обратите внимание, что 72+188+441+890=1591 (поле tms_cutime для main).

6.2.12. Еще одна программа: хронометрирование выполнения другой программы. Пример:

timer ls -l

    /* Хронометрирование выполнения программы */
    #include <stdio.h>
    #include <unistd.h>
    #include <sys/times.h>

    extern errno;

    typedef struct _timeStamp {
            clock_t real_time;
            clock_t cpu_time;
            clock_t child_time;
            clock_t child_sys, child_user;
    } TimeStamp;

    TimeStamp TIME(){
            struct tms tms;
            TimeStamp  st;

            st.real_time  = times(&tms);
            st.cpu_time   = tms.tms_utime +
                            tms.tms_stime +
                            tms.tms_cutime +
                            tms.tms_cstime;
            st.child_time = tms.tms_cutime +
                            tms.tms_cstime;
            st.child_sys  = tms.tms_cstime;
            st.child_user = tms.tms_cutime;
            return st;
    }

    void PRTIME(TimeStamp start, TimeStamp stop){
            clock_t HZ = sysconf(_SC_CLK_TCK);
            clock_t real_time  = stop.real_time  - start.real_time;
            clock_t cpu_time   = stop.cpu_time   - start.cpu_time;
            clock_t child_time = stop.child_time - start.child_time;

            printf("%g real, %g cpu, %g child (%g user, %g sys), %ld%%\n",
                    real_time       / (double)HZ,
                    cpu_time        / (double)HZ,
                    child_time      / (double)HZ,
                    stop.child_user / (double)HZ,
                    stop.child_sys  / (double)HZ,
                    (child_time * 100L) / (real_time ? real_time : 1)
            );
    }

    TimeStamp start, stop;

    int main(int ac, char *av[]){
            char *prog = *av++;
            if(*av == NULL){
                    fprintf(stderr, "Usage: %s command [args...]\n", prog);
                    return(1);
            }
            start = TIME();
            if(fork() == 0){
                    execvp(av[0], av);
                    perror(av[0]);
                    exit(errno);
            }
            while(wait(NULL) > 0);
            stop = TIME();
            PRTIME(start, stop);
            return(0);
    }

6.3. Свободное место на диске.

6.3.1. Системный вызов ustat() позволяет узнать количество свободного места в файловой системе, содержащей заданный файл (в примере ниже - текущий каталог):

    #include <sys/types.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <ustat.h>
    struct stat st; struct ustat ust;
    void main(int ac, char *av[]){
         char *file = (ac==1 ? "." : av[1]);
         if( stat(file, &st) < 0) exit(1);
         ustat(st.st_dev, &ust);
         printf("На диске %*.*s\n"
           "%ld свободных блоков (%ld Кб)\n"
           "%d свободных I-узлов\n",
         sizeof ust.f_fname, sizeof ust.f_fname,
         ust.f_fname, /* название файловой системы (метка) */
         ust.f_tfree, /* блоки по 512 байт */
        (ust.f_tfree * 512L) / 1024,
         ust.f_tinode );
    }

Обратите внимание на запись длинной строки в printf: строки, перечисленные последовательно, склеиваются ANSI C компилятором в одну длинную строку:

    char s[] = "This is"  " a line "  "of words";
            совпадает с
    char s[] = "This is a line of words";

6.3.2. Более правильно, однако, пользоваться сисвызовом statvfs - статистика по виртуальной файловой системе. Рассмотрим его в следующем примере: копирование файла с проверкой на наличие свободного места.

    #include <stdio.h>
    #include <string.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <stdarg.h>
    #include <fcntl.h>              /* O_RDONLY */
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <sys/statvfs.h>
    #include <sys/param.h>          /* MAXPATHLEN */

    char *progname;                 /* имя программы */

    void error(char *fmt, ...){
            va_list args;

            va_start(args, fmt);
            fprintf(stderr, "%s: ", progname);
            vfprintf(stderr, fmt, args);
            fputc('\n', stderr);
            va_end(args);
    }

    int copyFile(char *to, char *from){       /* куда, откуда */
            char newname[MAXPATHLEN+1];
            char answer[20];
            struct stat stf, stt;
            int fdin, fdout;
            int n, code = 0;
            char iobuf[64 * 1024];
            char *dirname = NULL, *s;

            if((fdin = open(from, O_RDONLY)) < 0){
                    error("Cannot read %s", from);
                    return (-1);
            }
            fstat(fdin, &stf);
            if((stf.st_mode & S_IFMT) == S_IFDIR){
                    close(fdin);
                    error("%s is a directory", from);
                    return (-2);
            }

            if(stat(to, &stt) >= 0){
                    /* Файл уже существует */

                    if((stt.st_mode & S_IFMT) == S_IFDIR){
                            /* И это каталог */

                            /* Выделить последнюю компоненту пути from */
                            if((s = strrchr(from, '/')) && s[1])
                                    s++;
                            else    s = from;

                            dirname = to;

                            /* Целевой файл - файл в этом каталоге */
                            sprintf(newname, "%s/%s", to, s);
                            to = newname;

                            if(stat(to, &stt) < 0)
                                    goto not_exist;
                    }

                    if(stt.st_dev == stf.st_dev && stt.st_ino == stf.st_ino){
                            error("%s: cannot copy file to itself", from);
                            return (-3);
                    }
                    switch(stt.st_mode & S_IFMT){
                    case S_IFBLK:
                    case S_IFCHR:
                    case S_IFIFO:
                            break;

                    default:
                            printf("%s already exists, overwrite ? ", to);
                            fflush(stdout);

                            *answer = '\0';
                            gets(answer);

                            if(*answer != 'y'){     /* NO */
                                    close(fdin);
                                    return (-4);
                            }
                            break;
                    }
            }

    not_exist:
            printf("COPY %s TO %s\n", from, to);

            if((stf.st_mode & S_IFMT) == S_IFREG){
                    /* Проверка наличия свободного места в каталоге dirname */
                    struct statvfs fs;
                    char tmpbuf[MAXPATHLEN+1];

                    if(dirname == NULL){
                            /* То 'to' - это имя файла, а не каталога */
                            strcpy(tmpbuf, to);
                            if(s = strrchr(tmpbuf, '/')){
                                    if(*tmpbuf != '/' || s != tmpbuf){
                                            /* Имена "../xxx"
                                             * и второй случай:
                                             * абсолютные имена не в корне,
                                             * то есть не "/" и не "/xxx"
                                             */
                                            *s = '\0';
                                    }else{
                                            /* "/" или "/xxx" */
                                            if(s[1]) s[1] = '\0';
                                    }
                                    dirname = tmpbuf;
                            } else  dirname = ".";
                    }

                    if(statvfs(dirname, &fs) >= 0){
                            size_t size = (geteuid() == 0 ) ?
                                    /* Доступно суперпользователю: байт */
                                    fs.f_frsize * fs.f_bfree :
                                    /* Доступно обычному пользователю: байт */
                                    fs.f_frsize * fs.f_bavail;

                            if(size < stf.st_size){
                               error("Not enough free space on %s: have %lu, need %lu",
                                      dirname, size, stf.st_size);
                               close(fdin);
                               return (-5);
                            }
                    }
            }

            if((fdout = creat(to, stf.st_mode)) < 0){
                    error("Can't create %s", to);
                    close(fdin);
                    return (-6);
            } else {
                    fchmod(fdout, stf.st_mode);
                    fchown(fdout, stf.st_uid, stf.st_gid);
            }

            while (n = read (fdin, iobuf, sizeof iobuf)) {
                    if(n < 0){
                            error ("read error");
                            code = (-7);
                            goto done;
                    }
                    if(write (fdout, iobuf, n) != n) {
                            error ("write error");
                            code = (-8);
                            goto done;
                    }
            }

    done:
            close (fdin);
            close (fdout);

            /* Проверить: соответствует ли результат ожиданиям */
            if(stat(to, &stt) >= 0 && (stt.st_mode & S_IFMT) == S_IFREG){
                    if(stf.st_size < stt.st_size){
                            error("File has grown at the time of copying");
                    } else if(stf.st_size > stt.st_size){
                            error("File too short, target %s removed", to);
                            unlink(to);
                            code = (-9);
                    }
            }
            return code;
    }

    int main(int argc, char *argv[]){
            int i, code = 0;

            progname = argv[0];

            if(argc < 3){
                    error("Usage: %s from... to", argv[0]);
                    return 1;
            }
            for(i=1; i < argc-1; i++)
                    code |= copyFile(argv[argc-1], argv[i]) < 0 ? 1 : 0;
            return code;
    }

Возвращаемая структура struct statvfs содержит такие поля (в частности):

    Типа long:
    f_frsize                размер блока
    f_blocks                размер файловой системы в блоках
    f_bfree                 свободных блоков (для суперпользователя)
    f_bavail                свободных блоков (для всех остальных)

    f_files                 число I-nodes в файловой системе
    f_ffree                 свободных I-nodes (для суперпользователя)
    f_favail                свободных I-nodes (для всех остальных)

    Типа char *
    f_basetype              тип файловой системы: ufs, nfs, ...

По два значения дано потому, что операционная система резервирует часть файловой системы для использования ТОЛЬКО суперпользователем (чтобы администратор смог распихать файлы в случае переполнения диска, и имел резерв на это). ufs - это UNIX file system из BSD 4.x

Назад | Содержание | Вперед