Llamadas al Sistema. Laboratorio de Arquitectura de Ordenadores

Transcripción

1 Llamadas al Sistema Laboratorio de Arquitectura de Ordenadores

2 Índice Introducción Procesos Señales Sistema de ficheros Bibliografía 2

3 Introducción Llamadas al Sistema: Un API compuesto por una serie de funciones, que permiten obtener una serie de servicios del Sistema Operativo. Cada función con parámetros entrada y salida. POSIX (Portable Operating System Interface) : Estandar del IEEE que define un API específico de llamadas al sistema. Implementación del API puede ser en cualquier lenguaje de programación 3

4 Introducción UNIX se programó en C En C tenemos un conjunto de funciones con parámetros y un valor devuelto (puede también ser void) Valor que devuelve una función en UNIX suele ser si hay error (-1) o no (0), no nos dice que error es, pero hay variable global del sistema que indica el error producido 4

5 Introducción En un programa de usuario en C podemos usar: Llamadas al sistema. Interfaz con el SO (Páginas del manual:2) Funciones del sistema. (Páginas del manual:3) POXIS: Llamadas al sistema comunes a varios SO (son las que veremos). En particular UNIX tiene estas llamadas (aparte tiene más) 5

6 Procesos: Introducción Proceso: unidad mínima expedida por el planificador. Proceso formado por: - Programa ejecutable - Datos asociados al programa (variables, buffers,etc) - El contexto de ejecución del programa 6

7 Procesos: Introducción Imagen de un proceso: Datos Usuario Almacena datos programa, pila usuario, etc... Programa Programa a ejecutar Pila Pila sistema: paso parámetros al proceso. BCP Información control proceso: identificación proceso, estado del proceso,... 7

8 Procesos: Introducción Modelo procesos 5 estados: Pasar a Ejecución Nuevo Adm itir Listo Ejecución Liberar Terminado Ocurre Suceso Tim e-out Espera Suceso Bloqueado 8

9 Procesos: Introducción Modelo procesos 6 estados: Pasar a Ejecución Nuevo Adm itir Listo Ejecución Liberar Terminado Tim e-out Activar Ocurre Suceso Espera Suceso Suspendido Suspender Bloqueado 9

10 Procesos: Definiciones Procesos en el sistema en un determinado momento pueden estar: 1) Preparado para ejecutarse o ejecutándose 2) Bloqueado 3) Terminado sin liberar memoria (ha hecho exit). Zombie 4) Terminado y liberado memoria (proceso muerto) (ha hecho exit y su proceso padre actual le lanza un wait) 10

11 Procesos: Definiciones Todo proceso tiene un identificador en el sistema que es el pid Un nuevo proceso adquiere un nuevo pid, pero no tiene porqué ser consecutivos Proceso init tiene el primer identificador y está continuamente lanzando waits a todos sus hijos Proceso cuyo padre muere es heredado inmediatamente por el proceso init 11

12 Procesos: POSIX pid=fork() exit(status) pid=getpid() pid del propio proceso pid=getppid() pid del proceso padre pid=waitpid(pid, &status, opts) s=execve(name, argv, envp) 12

13 Procesos: fork() Es la única llamada para crear procesos Cada proceso en UNIX se le asigna un número. INIT es el primer proceso en el sistema, tiene el número 1. Número para los demás procesos es un criterio Criterio establecido para práctica: Primer proceso que creemos el número 100 los sucesivos que se creen incrementan en 1 13

14 Procesos:fork() Proceso que se crea con fork es una copia exacta de su padre, tanto en el código del programa como en los datos. Unica diferencia valor devuelto en x (hijo vale 0, padre vale el pid del hijo). Si hay error no se crea el hijo y devuelve -1 (p ej. si el sistema no permite crear nuevo proceso por falta de recursos) Ejemplo: y=30; x=fork(); printf(y); 14

15 Procesos: Arbol de procesos Un árbol de procesos es un diagrama que nos muestra la estructura y evolución de los procesos en el sistema Cada proceso se representa por un círculo y tiene dentro un número. Están numerados según el orden de creación De todo proceso padre sale una línea hacia su hijo 15

16 Procesos: Arbol de Procesos Criterios: Primer proceso nº 100 y numeración creciente en orden de aparición (101, 102, etc.) Si dos procesos van ejecutándose en paralelo y es aleatorio (dependerá del planificador), deberemos establecer un criterio 16

17 Procesos: Criterio de Planificación Criterios de planificación: i) De entre los procesos que estén preparados para ejecución en un momento t se elige primero para ejecutarse aquel cuya siguiente línea a ejecutar esté más retrasada en el código del programa y en caso de empate el de menor número. ii) Una vez que un proceso ejecuta una instrucción el planificador saca a ese proceso y, pasa a elegir un nuevo proceso entre los que estén preparados para ejecución siguiendo el criterio i) Excepción: bucle infinito: Menor prioridad para ejecutar ese proceso que ningún otro 17

18 Procesos: Tabla de variables Es una tabla n x m donde n es el número de variables del programa y m es el número de procesos que ha habido en el programa durante la ejecución del mismo En una casilla (i,j) se rellenará la sucesión de valores de la variable i correspondiente (ordenados según el cambio en el tiempo) en el proceso j 18

19 Ejemplo for (i==0, i<3, i++) { var[i]=fork(); if ((var[i]!=0)&&(i==0)) { b=fork(); if (b==0){ b=2; b=5; exit (0); } } } 19

20 Procesos: Diagrama de Procesos

21 Procesos: Tabla de variables var [0] , var 0, 0, [1] var [2] 0, 105 b 0, 102 0, , 2, 5 0 0, 107 0,

22 Procesos: exit(status) Cuando un proceso termina su ejecución realiza un exit status marca el código de salida. 0 si es correcto o un número del 1 al 255 Si un proceso hace un exit, el resto de código si lo hubiera no se ejecuta Si un proceso se ejecuta y llega al final de su código, aunque no ponga nada en el código es como si realizara un exit(0) 22

23 Procesos: pid=waitpid(pid, &status, opts) Proceso que lo lanza a la espera que uno de sus hijos termine (si pid=-1) o bien que reciba una señal. Si no tiene hijos la llamada da un error (código -1) Si pid es distinto a -1 espera sólo por el hijo con ese pid concreto Proceso se bloquea hasta que un hijo termine o bien reciba una señal En status devuelve 2 bytes. El más alto es el código del EXIT y el más bajo el número de señal. Tenemos 3 opciones: (0,0) (n,0) (0,n) Opts: acción realiza el proceso llamante: bloquearse (0) o no bloquearse. 23

24 Procesos: n=execve(name, argv, envp) No crea nuevos procesos, utiliza el que había Es una llamada sin retorno. En caso de éxito el código del programa actual se elimina y se carga el nuevo programa Si hay error quedamos con el mismo código y obtendremos el valor de la n name: nombre del programa a ejecutar argv: Array de parámetros que son los argumentos que se le pasan al programa envp: Array de entorno 24

25 Señales Mecanismo software informa proceso del acontecimiento suceso asíncrono. Las señales pueden enviarlas los procesos a otros procesos y también se pueden generar automáticamente (Ej. Al pulsar tecla DEL o llamada al sistema KILL) Proceso cuando recibe señal puede: ignorar la señal, realizar una acción por defecto o asociar una rutina específica de tratamiento a esa señal. 25

26 Señales: Acciones por defecto Las acciones por defecto asociadas a una señal cuando un proceso la recibe (acción pueden darse como una combinación de varias de las siguientes) : A: Terminación del proceso, B: Ignorar la señal, C: Volcar un fichero core, D: Parar el proceso, E: La rutina de servicio no puede modificarse F: La señal no puede ser ignorada 26

27 Señales:Tipos Están numeradas, cada una tiene un nombre dependiendo lo que representa 15: SIGTERM (A) (terminación amistosa) 9: SIGKILL (AEF) (eliminación a la fuerza) 3: SIGQUIT (AC) (salir) 2: SIGINT (A) (Interrupción) 19: SIGSTOP (DEF) (Para el proceso) 27

28 Señales: POSIX s=sigaction(sig, &act, &oldact) s=signal(sig, fname) s=kill(pid, sig) s=alarm(seconds) s=pause() 28

29 Señales: s=sigaction(sig, &act,&oldact) Sirve para que un proceso trate una señal y no se realice la acción por defecto sig es el número de la señal a tratar (no SIGKILL ni SIGSTOP pq no se pueden bloquear) act es la nueva acción que se instala para tratar a la señal. Puede ser un FLAG con la acción a desempeñar (SIG_IGN ignora todas las llegadas consecutivas de la señal y SIG_DFL para reestablecer acción por omisión de la señal cuando llegue) Existen versiones de UNIX que reensamblan 29

30 Señales: s=signal(sig, fname) Sirve para que un proceso trate una señal y no se realice la acción por defecto cuando la reciba sig es el número de la señal a tratar (no SIGKILL ni SIGSTOP porque no se pueden bloquear) fname es la función que tratará la señal o bien un FLAG con la acción a desempeñar (SIG_IGN ignora todas las llegadas consecutivas de la señal y SIG_DFL para reestablecer acción por omisión de la señal cuando llegue) Existen versiones de UNIX que reensamblan 30

31 Señales: s=kill(pid, sig), alarm(seconds), pause() s=kill(pid, sig): Manda al proceso con PID pid el número de señal sig alarm(seconds): tras un tiempo de seconds segundos se envía la señal SIGALARM al proceso que lo invocó pause(): suspende un proceso hasta que le llegue una señal 31

32 Señales: Ejemplo signal (15, SIG_IGN); for (i==0, i<3, i++) { var[i]=fork(); if (var[i]!= 0) { kill(var[i], 15); } if ((var[i]!=0)&&(i==0)) { b=fork(); } } if (b==0){ } b=2; b=5; exit (0); 32

33 Diagrama de Procesos con señales Se toma como base el diagrama de procesos tal y como se ha explicado y se añaden flechas discontinuas que van desde el proceso origen hacia el proceso destino receptor de la señal acompañando el número de señal a la flecha Si se manda más de una vez la misma señal entre los procesos se indicará al mismo lado de la señal el número de veces que se ha enviado. Se indica el par como (numseñal, numveces) 33

34 Procesos: Diagrama de Procesos con Señales

35 Sistema de ficheros Cada proceso tiene una tabla de descriptores de ficheros numeradas. Cuando un proceso va a acceder por primera vez a un fichero le pone un número de descriptor de fichero, que será el primero que esté libre Un proceso tiene sus tres primeros descriptores de su tabla asignados de antemano. El 0 para la entrada estándar (por defecto es el teclado). El 1 para la salida estándar (por defecto es la pantalla). El 2 para la salida de error (por defecto es la pantalla) 35

36 Sistema de ficheros fd=creat(name, mode) fd=mknod(name, mode, addr) fd=open(nombref, flags) fd= open (nombref, flags, permisos) s=close(fd) 36

37 Sistema de ficheros n=read(fd, buffer, nbytes) n=write(fd, buffer, nbytes) pos=lseek(fd, offset, whence) s=stat(name,&buf) s=fstat(fd,&buf) fdb=dup(fda) s=pipe(descr[]) 37

38 Sistema de ficheros s=ioctl(fd, request, argp) s=access(name, mode) s=mkdir(name, mode) s=rmdir(name) s= unlink(name) s=chdir(dirname) s=chroot(dirname) 38

39 Sistema de ficheros: find (I) if(strcmp(argv2[0],"find")==0){ count=0; j=0; if (argc2!=3){ printf("error: Number of parameters of %s is incorrect\n", argv2[0]); continue; } len=strlen(argv2[2]); bufaux[len]='\0'; //This establish the end of a chain 39

40 Sistema de ficheros: find (II) fd2=open(argv2[1],o_rdonly); if (fd2==-1){ printf("error while opening %s\n", argv2[1]); continue; } 40

41 Sistema de ficheros: find (III) while (j<len){ lseek(fd2, j++, SEEK_SET); while (number=read (fd2,bufaux, len)>0){ if (strcmp(argv2[2],bufaux)==0){ count++; } for (l=0;l<len;l++){ bufaux[l]='\0'; }} 41

42 Sistema de ficheros: find (IV) } close(fd2); printf ("The word %s has been founded %d times in the %s file \n", argv2[2], count, argv2[1]); continue; } // end find if 42

43 Bibliografía Arquitectura de Ordenadores Procesos Parte de Señales de Comunicación Entre procesos A. S. Tanembaum, A. B. Woodhall, Sistemas Operativos: Diseño e implementación, 2ª Ed. Prentince Hall, 1998 Silberschatz, J. Peterson, P.galvin "Sistemas Operativos: Conceptos fundamentales", Addison Wesley 3ª Edición 43