Guía de Practicas Sistemas. Operativos. José Antonio Gómez Hernández

Transcripción

1 Guía de Practicas Sistemas Operativos I Esta Guía de Prácticas es parte de la obra Sistemas Operativos I. Guía didáctica y de trabajo autónomo del mismo autor, 2007 José Antonio Gómez Hernández

2 A Encarni, mi mujer, y a mis hijos José Antonio y Manuel. José Antonio Gómez Hernández, Granada, Depósito Legal: GR-2367/07 ISBN: Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 2

3 GUIA DE PRACTICAS Indice de la Guía de prácticas Cómo utilizar esta Guía y realizar el trabajo de prácticas?...4 Planificación de prácticas...5 Convenios utilizados en esta guía...6 Modulo I: El tcshell y órdenes de unix...7 Parte I: El sistema operativo Linux 1. La estructura y las interfaces de Linux Los interpretes de órdenes Una sesión de trabajo El sistema de archivos El shell de entrada Historia de órdenes Metacaracteres Procesamiento de la línea de órdenes Los alias Ordenes para el control de trabajos Ordenes para el control de recursos Miscelánea de órdenes Procesamiento avanzado de archivos Expresiones regulares Operaciones sobre medios separables Algunas herramientas para vigilar procesos...45 Ejercicios...48 Parte II: La programación del tcshell Variables del shell Programas del shell Variables empotradas que admiten valores Variables que actúan como conmutadores Variables numéricas Ordenes de interacción Ordenes condicionales Otras órdenes Archivos de configuración del shell...76 Ejercicios...80 Modulo II: Programación con hebras Visión general de las Pthreads Qué son las hebras? Qué son las Pthreads? Diseñando programas con hebras La API de Pthreads Compilación de un programa con hebras Relación de funciones de la biblioteca...99 Ejercicios Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 3

4 Cómo utilizar esta guía y realizar el trabajo de prácticas? El presente guión pretende introducir al lector, alumno de la asignatura de Sistemas Operativos I, en el conocimiento del sistema operativo Linux. Se pretende dar una base sólida para que el alumno maneje el sistema y siga avanzando en su estudio. Nuestra Guía abordará en un primer bloque las órdenes básicas del sistema así como el conocimiento en detalle del funcionamiento de un intérprete de órdenes, el tcshell (una versión mejorada del C Shell). En un segundo bloque, estudiaremos la biblioteca de hebras de Linux y programaremos ejemplos de sincronización y comunicación entre hebras mediante semáforos. La metodología a seguir para la realización de las prácticas es similar a la de teoría. Los pasos a seguir son: 1. Leer antes de cada sesión de práctica los apartados de la Guía que se indican el la Planificación de prácticas. Anotar las dudas que surjan. 2. Esbozar una solución para los ejercicios de prácticas propuestos para cada semana en la planificación, antes de asistir al laboratorio. 3. En el laboratorio, aclarar las dudas surgidas con el monitor de prácticas, e implementar y probar las soluciones que tenéis planteadas a los ejercicios. Si funcionan, enhorabuena lo habéis entendido. Si no funcionan correctamente, intentad comprender qué está pasando para poder corregirlo. Si bien la guía tiene los contenidos necesarios para la realización de las prácticas, no se intenta eliminar la labor del monitor de prácticas, que puede y debe guiar al estudiante fuera y durante las sesiones de prácticas. Tampoco se quiere que el alumno deba memorizar todas las ordenes, opciones y detalles del sistema, se pretende que se comprendan cómo funcionan y la forma de resolver los problemas que va a encontrar a la hora de trabajar en UNIX, ya sea como usuario o como administrador de sistema. Al ser una introducción, se ha sacrificado completitud y, en algunos casos, exactitud por claridad. En este sentido, no se han cubierto todas las ordenes y opciones de las mismas, ni se han analizado en profundidad todos los detalles de un sistema tan complejo como UNIX, además, para eso están los manuales del sistema. Aún así, el guión contiene suficiente información para hacerlo complejo, por lo que aconsejamos al lector lo aborde, como se suele decir sin prisa pero sin pausa, no perdiendo de vista que no se trata de memorizar sino de comprender. Para conocer la totalidad y los detalles de un sistema como UNIX, se requiere más tiempo del que permite la asignatura, y un trabajo asiduo con él. Por ello, es importante que cumplas la programación que se propone y no dejes las prácticas para el último día. Otro aspecto menor a tener en cuenta hace referencia al funcionamiento de las órdenes y ejemplos que aparecen a lo largo del guión. En él, suponemos un sistema UNIX determinado. Como el lector podrá probar las órdenes en otros sistemas o versiones (Linux, Solaris, HP-UNIX, System V Versión 4, etc.), conviene estar prevenido de que pueden existir pequeñas diferencias entre sistemas, tanto en sintaxis como en funcionamiento. Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 4

5 Planificación de prácticas La siguiente tabla muestra la planificación semanal del trabajo de prácticas: qué hay que estudiar cada semana y los ejercicios que debe resolver antes y durante la sesión de prácticas. Como puedes observar, ser estiman 12 semanas lectivas para el cuatrimestre debido a que se han eliminado las fiestas, semana para formar grupos, etc. Sema na Estudio y propuesta de ejercicios 1ª Parte I: Estudia los Apartados 1 a 7 de la Guía de prácticas Ejercicios en laboratorio Prueba los ejemplos que veas más difíciles o no hayas entendido bien. Ejercicios 1, 2, 3, 4, 5, 11 2ª Estudia los apartados 8 a 9 Resuelve los ejercicios 14, 7, 3ª Idem para los apartados 10 a 16 Resuelve los ejercicios 6, 8, 9, 10, 12, 13 4ª Parte II: Estudiar los apartados del 1 al 7 Resuelve los ejercicios 1, 2, 3, 4, 6 5ª Idem para el 8 y 9 Resuelve los ejercicios 7, 9, 10, 11, 12, 17 6ª Resuelve los ejercicios 5, 8, 13, 14, 15, 16, 18 7ª Examen del Módulo I 8ª - Estudia los apartados 1 a 5 del Módulo II de la Guía de prácticas. - Probar los ejemplos, cuyos código están en la página web de la asignatura. - Aborda una solución para el Ejercicio 1 (Nota: debes implementar la solución vista en teoría con la interfaz de hebras). Prueba en prácticas la solución que has propuesto para el Ejercicio 1. 9ª Diseña una solución para el Ejercicio 2 Implementa la solución al Ejercicio 2 10ª Implementa la solución al Ejercicio 2 (continuación) 11ª Implementa la solución al Ejercicio 2 (continuación) 12ª Examen del Módulo II Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 5

6 Convenios utilizados en esta guía Por conveniencia, utilizaremos varios convenios en este documento: La letra con esta apariencia indica texto que debemos escribir directamente en el computador. Por tanto, los nombres de las órdenes están impresos con este formato. Se utiliza este tipo de letra para reflejar las salidas dadas por el computador. La itálica se usa para los argumentos y opciones de las órdenes: valores suministrados por el usuario. Por ejemplo, si escribimos: % cd directorio indica que debes escribir cd como aparece y sustituir directorio por el nombre del directorio que desees. Los caracteres no imprimibles se representarán utilizando ángulos. Por ejemplo, <ESC>, ó <ESCAPE>. <CONTROL>-C representa la pulsación de la tecla c mientras se tiene pulsada la tecla <CONTROL>. En las prácticas interesa distinguir entre órdenes empotradas del shell, y órdenes Unix, (independientes del shell). Por ello, utilizaremos el siguiente convenio de escritura: Esto es la sintaxis de una orden del shell: orden [ opciones] [argumentos] junto con una breve explicación de lo que hace. Esto es una orden Unix, su sintaxis es orden opciones argumentos y una breve explicación de la misma. Los elementos encerrados entre corchetes, [ ], en la sintaxis de las órdenes indican que éstos son opcionales. Cuando trabajamos en Linux, el intérprete de ordenes muestra un indicador (prompt) cuando está preparado para recibir ordenes, por defecto en el guión es número_orden%, si bien en el laboratorio será diferente. El siguiente ejemplo muestra la orden date: 3% date # Muestra la fecha y hora del sistema Fri Sep 5 12:00:00 EST 1998 Podemos ver como usamos la negrita indicando lo que se debe teclear. La salida no lleva dicho atributo. Además, vemos otro convenio: juntos a las ordenes pondremos, en muchos casos, un comentario, precedido por el signo #, para indicar qué hace la orden. Este comentario no debéis escribirlo. En general, las ordenes Linux admiten opciones que modifican el comportamiento normal de la orden o suministra alguna entrada a la orden. Estas se indican con letras (-i), o letras seguidas de un valor (-i 50). Si una orden admite varios indicadores, estos pueden darse juntos, separados, o una combinación de los dos. Por ejemplo, las siguientes listas de indicadores hacen lo mismo: % orden -l -s -t % orden -lst % orden -ls -t Para finalizar, tened presente que Unix es sensible al tipo de letra, es decir, no es lo mismo escribir una mayúscula que una minúscula. Por tanto, las ordenes y sus argumentos deberán teclearse tal como aparecen en el texto. Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 6

7 Módulo I - Parte 1: EL SHELL INTERATIVO ORDENES DE LINUX Esta parte se dedica al manejo del shell de forma interactiva e introduce un conjunto básico de órdenes para comenzar a trabajar con el sistema operativo. Estudiaremos como: Determinar cual es nuestro shell de entrada, Iniciar un shell desde el terminal, Cambiar de shell, temporal o permanentemente, Cómo reutilizar órdenes escritas con anterioridad Presentaremos los metacaracteres que nos ayudan a escribir muchas de las órdenes y daremos algunos consejos para su uso. Veremos los metacaracteres: (a) sintácticos, (b) de nombres de archivos, (c) de citación, (d) de entradas/salidas, (e) de expansión/sustitución, y una miscelánea de metacaracteres. En relación con los alias, veremos cómo: Definir y eliminar alias, y ver los alias existentes, Crear nuevas ordenes, e Incluir argumentos en el alias. Veremos las siguientes órdenes: Ordenes Linux Ordenes Linux Ordenes empotradas cat ps % chsh pwd alias cp rmdir at cut rm bg date sort cd file sty echo find tail exec grep tar exit gzip tee fg gunzip umask history ls wmstat kill man wc jobs mv who logout mkdir zcat repeat more set mtools sched nice stop nohup unalias passwd wait paste where Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 7

8 Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 8

9 1 El Sistema Operativo Linux El objetivo de esta parte es conocer un conjunto básico de órdenes de Linux y manejar un shell, el tcshell, interactivamente. Tened presente que los elementos que veamos ahora también nos servirán en la Parte II para construir programa escritos en el lenguaje tcshell. 1 La estructura y las interfaces de Linux Como muchos sistemas, Linux puede verse como una pirámide (Figura 1.1). En la base tenemos el hardware, y sobre él, el sistema operativo. Su función es controlar el hardware y suministrar la interfaz de llamadas al sistema a todos los programas. Esta interfaz permite a los usuarios crear y gestionar procesos, archivos, y otros recursos. Como las llamadas al sistema deben hacerse en ensamblador, el sistema dispone de una biblioteca estándar para facilitar la labor del programador, y que puede invocarse desde un programa escrito en C. Además el sistema suministra un gran número de programas estándares o utilidades. Entre estos se incluyen intérpretes de órdenes, compiladores, editores, y utilidades de manipulación de archivos (para copiar, mover,...). Figura Las capas del sistema Linux. El objetivo de nuestras prácticas es aprender a: (a) manejar la interfaz de usuario mediante el uso de órdenes y el shell, y (b) manejar la interfaz de la biblioteca de hebras. En Sistemas Operativos II se utilizará la interfaz de llamadas al sistema. 2 Los intérpretes de órdenes Un intérprete de órdenes, o shell en la terminología Unix, está construido como un programa normal de usuario. Esto tiene la ventaja de que podemos cambiar de interprete de ordenes según nuestras necesidades o preferencias. Existen diferentes shells: Bourne Again Shell (bash), TC shell (tcsh), y Z shell. Estos shells no son exclusivos de Linux, se distribuyen Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 9

10 libremente y pueden compilarse en cualquier sistema Linux. Podemos ver los shell de los que dispone nuestro sistema mirando en el archivo /etc/shells. El shell es un programa que básicamente realiza las siguientes tareas: for(;;) { imprime indicador de órdenes; lee la línea de ordenes; analiza la línea de ordenes (arg0,arg1,...,>,<,,&,...); prepara entorno según lo que aparece en línea de ordenes; crea un proceso para ejecutar orden; if (estamos en el proceso hijo) { ejecuta la orden dada en arg0; else /* es el proceso padre */ if (línea ordenes no aparece el símbolo &) espera hasta que finalice el hijo; } } El shell, además de ejecutar las órdenes de LINUX, tiene sus propias órdenes y variables, lo que lo convierte en un lenguaje de programación. La ventaja que presenta frente a otros lenguajes es su alta productividad -una tarea escrita en el lenguaje del shell suele tener menos código que si está escrita en un lenguaje como C. Como recomendación general indicar que es conveniente usar el shell cuando necesitemos hacer algo con muchos archivos, o hacer la misma tarea repetitivamente. No lo deberíamos de usar cuando la tarea sea compleja, requiera gran eficiencia, necesite de un entorno hardware diferente, o requiera diferentes herramientas software. Respecto a las órdenes, en el tcshell podemos encontrar los siguientes tipos: 1. Alias son abreviaciones para órdenes existentes que se definen dentro del shell. 2. Ordenes empotradas rutinas implementadas internamente en el shell. 3. Programas ejecutables programas que residen en disco. La ordenación que hemos dado indica el orden en el que se ejecutan. Por ejemplo, si tenemos un alias con el nombre de un programa ejecutable, primero se ejecutaría el alias. 3 Una sesión de trabajo Cuando arrancamos el sistema, tras muchos mensajes de inicialización, aparece en la consola el mensaje siguiente: Red Hat Linux release 7.1 (Seawolf) Kernel on an i856 login: x password: ******** Cuando damos el login y password, el programa /bin/login verifica nuestra identidad: 1) comprueba que nuestro login coincide con el primer campo de algunas de las líneas del archivo /etc/passwd; 2) Si nuestro nombre esta allí, encripta y compara el password, o palabra clave, que hemos dado con el que hay en el archivo; 3) una vez verificado, el programa login establece el entorno de trabajo que se pasará al shell, es decir, se asignan las variables HOME, SHELL, USER, y LOGNAME de los valores extraídos del archivo /etc/passwd (estas variables las veremos en la Parte II). Después, se crea el shell de entrada o login shell, con lo que podemos iniciar la sesión 1 de trabajo. 1 Denominamos sesión a todo el trabajo realizado desde que entramos al sistema (login) hasta que salimos (logout). Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 10

11 La palabra clave debe mantenerse en secreto para nuestra protección y cambiarse con cierta frecuencia (al menos dos veces al año) y para su elección debemos seguir las reglas básicas vistas en clase de teoría. Podemos cambiar la clave de acceso con la orden passwd. En nuestro sistema, dada la configuración especial que tiene, debemos ejecutar la orden passwd en el servidor, y no en nuestro PC, ya que si no el password cambiado se pierde cuando apaguemos el PC. Por ejemplo, para cambiar la clave: % passwd Changing password for x (current)linux password: New LINUX password: Retype new LINUX password: Passwd: all authentication token update successfully Una vez en el sistema, disponemos de un manual en-línea para consultar la sintaxis y opciones de sus órdenes, e incluso algunos ejemplos de como se utiliza. El manual en línea se puede consultar con la orden man, cuya sintaxis es: man [opciones] [sección] orden Por ejemplo, si queremos ver que hace y cuales son las opciones de la orden ls, que lista el contenido de un directorio, podemos ejecutar % man ls Sólo comentar la opción -k palabra_clave que imprime la sección del manual que contiene la palabra clave. Esta es muy útil cuando sabemos lo que queremos hacer pero no conocemos la orden que lo hace. La orden apropos palabra_clave realiza la misma función. P. Ej., si queremos buscar programas shells, podemos solicitar % man -k shell... mc (1) visual shell for Linux-like systems rsh (1) remote shell shar (1) create shell archives... También, podemos visualizar los archivos de documentación con la orden info. 4 El sistema de archivos Uno de los elementos del sistema con el que interaccionamos muy frecuentemente es el sistema de archivos. En Linux, todos los archivos están almacenados en una jerarquía con estructura de árbol, que consta de archivos y directorios, similar al Windows. En la parte más alta del árbol esta el directorio raíz, representado con /, de él cuelgan todos los directorios y archivos del sistema. Cuando el nombre de un archivo comienza por /, estamos indicando que es un nombre absoluto (cuelga del directorio raíz). Si el nombre no comienza con /, hablamos de un nombre relativo. Cuando encontramos el símbolo / entre el nombre de un archivo o directorio, éste se utiliza simplemente como separador. Los directorios de primer nivel, y posteriores, que aparecen en un sistema Linux pueden variar de unas instalaciones, y versiones, a otras, pero casi siempre encontraremos algunos directorios comunes a todos los sistemas. Por ejemplo, algunos de ellos son: /bin Directorio con programas ejecutables del sistema Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 11

12 /boot Imagen del sistema /dev Directorio de dispositivos /etc Directorio administrativo y archivos de configuración /home De él cuelgan los directorios de los usuarios /lib Bibliotecas de programación estándares /sbin Ordenes de administración del sistema /tmp Directorio para archivos temporales /usr Directorio de usuarios /usr/bin Directorio de programas ejecutables de aplicación /usr/x11 Archivos del sistema de ventanas X /usr/lib Archivos de configuración de paquetes y bibliotecas /usr/local/bin Ordenes añadidas localmente /usr/src/linux Archivos fuentes del kernel de Linux /var Desbordamiento para algunos archivos grandes... Al entrar al sistema, este nos asigna un directorio por defecto, nuestro directorio home. En muchos casos el nombre de este directorio se hace coincidir con el nombre del usuario y suele estar situado en el directorio /home. Por ejemplo, /home/x En sistemas como el nuestro, con miles de usuarios, los directorios homes están ubicados en otros directorios. La Tabla 1.1 recoge las órdenes más frecuentes relacionadas con archivos y directorios. Tabla Ordenes LINUX relacionadas con archivos y directorios. Ordenes ls archivo_directorio cd directorio pwd mkdir directorio rmdir directorio cat archivo(s) cp archi1 archi2 mv fuente destino more archivo(s) file archivos(s) rm DirectorioArchivos Descripción Lista los contenidos de un directorio Orden empotrada que nos cambia de directorio de trabajo. Las abreviaciones. y.. se pueden utilizar como referencia de los directorios actual y padre, respectivamente. Es una orden empotrada del shell. Imprime camino absoluto del directorio actual Crea un directorio Borra un directorio existente (si esta vacío) Orden multipropósito: muestra el contenido de un archivo o varios, concatena archivos, copia un archivo, crea un archivo de texto, o muestra los caracteres invisibles de control. Copia archivos Renombra archivos (la fuente pueden ser archivos o directorios, al igual que el destino). Visualiza un archivo fraccionándolo una pantalla cada vez (existen otros paginadores como page, pg, etc.) Determina el contenido de un archivo o archivos ( muy útil si lo usamos antes de visualizar, con cat, el contenido de un archivo que no estamos seguros si ASCII!) Borra archivos y directorios Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 12

13 Vamos a comenzar con la orden ls para ver el contenido de un directorio. La orden ls (list source) muestra los archivos contenidos en el directorio que se especifica (si no se especifica nada es el directorio actual) ls [-OPTION]... [FILE].. Algunas de las opciones más corrientes: -a lista los archivos del directorio actual, incluidos aquellos cuyo nombre comienza con un punto,.. -C lista en formato multicolumna. -l formato largo (ver descripción a continuación). -r lista en orden inverso. -R lista subdirectorio recursivamente, además del directorio actual. -t lista de acuerdo con la fecha de modificación de los archivos.... Por ejemplo, con la opción -l veremos los archivos del directorio en formato largo, que da información detallada de los objetos que hay dentro del directorio. Para cada entrada del directorio, se imprime una línea con la siguiente información: El significado de la información lo iremos viendo a lo largo del guión. De momento, comentar dos de los campos: Tipo de objeto Un carácter indica el tipo de objeto que representa esa entrada: un - (guión) indica que es un archivo plano o regular; una d que es un directorio; la c que es un archivo de dispositivo orientado a carácter; la b, dispositivo orientado a bloques; y la p que es un FIFO (estos los estudiaremos en SOII). Bits de protección Parte de la protección Linux descansa en la protección de los archivos. Cada archivo tiene asociados 12 bits de protección que indican qué operaciones podemos realizar sobre él, y quién puede hacerlas. La orden ls muestra sólo 9 bits a través de una cadena de la forma genérica rwxrwxrwx donde cada letra representa un bit (un permiso). El significado de los bits se muestra en la Figura 1.2. La pertenencia a un grupo la establece el administrador del sistema cuando lo crea (en nuestra sistemas, todos los alumnos pertenecen al mismo grupo). Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 13

14 Figura Significado de los bits de protección. Algunos ejemplos de las otras órdenes antes citadas: Copiar los archivos../x3333/ejemplo../x3333/mensaje del directorio x3333, que esta al mismo nivel que en el que estamos situados, en el directorio midir. % cp../x3333/ejemplo../x3333/mensaje midir Asigna el nuevo nombre megustamas a un archivo existente, denominado viejonombre: % mv viejonombre megustamas Creamos un directorio para prácticas de sistemas operativos I y borramos un directorio temporal que no nos sirve: % mkdir SOI # crea el directorio SOI % rmdir temporal # Borra temporal si esta vacío Ver el tipo de contenido de uno o varios archivos, para por ejemplo, visualizar el contenido de aquellos que son texto: % file practica1 programa.c a.out practica1: ASCII text programa.c: ISO-8859 C program text a.out: ELF 32-bit LSB executable, Intel 80386, version 1... % cat practica1 programa.c... En ocasiones, podemos por error visualizar un archivo con cat que contiene caracteres no imprimibles, por ejemplo, un archivo ejecutable. Esto nos suele dejar el terminal con caracteres extraños. Pues bien, podemos restablecer el estado normal del terminal con la orden % setterm r 5 El shell de entrada Suponiendo una instalación general, si deseamos trabajar con tcsh deberemos ver cual es el shell de entrada del sistema y entonces, si no es el deseado, cambiarlo de forma temporal o permanente. Determinación del shell de entrada y cambio del mismo Cuando entramos al sistema, Linux inicia un shell por defecto, este es el shell de entrada o login shell. Es el administrador del sistema el que establece este shell cuando crea un usuario (ver el último campo del archivo /etc/passwd). Nota: cuando estamos en el entorno de ventanas y lazamos un xterm, este shell no es el login shell. Hacemos esta distinción, pues en ocasiones las propiedades de un login shell y uno que no lo sea, son diferentes. Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 14

15 Cómo sabemos cual es el shell asignado por defecto? Cuando se inicia el shell, este asigna a una variable el valor del shell actual. Esta variable se llama $SHELL. Podemos ver el valor de la variable con la orden empotrada echo: % echo $SHELL /bin/tcsh Ojo! En algunos sistemas al ejecutar esta orden, el shell nos podría decir que utilizamos el /bin/csh, pero si ejecutamos ls -l /bin/csh veremos que este es un enlace al /bin/tcsh, por lo que no debemos cambiarlo. Podemos variar el shell por defecto con la orden chsh (change shell) pero su efecto sólo tiene lugar cuando nos salimos del sistema y volvemos a entrar. De nuevo, en la instalación de nuestra Escuela, para que el cambio perdure después de apagar la máquina, tendríamos que cambiarlo en el servidor. Se puede obtener un cambio temporal de shell invocando directamente a un programa shell desde el indicador de ordenes del shell en el que estamos. P. ej. si estamos en el Bourne Shell y queremos pasar al tcsh, solo tendremos que ejecutar $ tcsh Este cambio permanecerá mientras no finalicemos el shell actual con la orden exit. Finalizar la sesión de trabajo Nuestra sesión de trabajo durará hasta que nos despidamos del sistema. La despedida puede hacerse de varias formas: con las ordenes empotradas exit o logout (según los sistemas podremos usar una u otra; en otros podremos usar las dos); o bien, pulsando <CONTROL>-D (aunque a veces está desactivado). La sintaxis de estas órdenes citadas es: exit orden empotrada que termina la ejecución del shell y, opcionalmente, puede suministrar información al proceso que invocó el shell. exit [expresion] Esta orden finaliza al shell y devuelve opcionalmente el valor de la expresión al entorno de invocación del shell. La expresión de exit debe formarse para que genere un único valor entero. Si aparece más de un valor, deben encerrarse entre paréntesis. Algunos ejemplos: 35% tcsh 36% exit 4 37% echo $status 4 38% tcsh 39% exit ( ) # Devuelve resultado de evaluar expresión 40% echo $status 6 41% tcsh 41% exit valor # Valor no definido exit: Expression syntax. 42% exit 4+2 # Valor no definido, expresión mal formada exit: Badly formed number. El uso principal de exit es retornar un valor al proceso padre. Si el padre del proceso que finaliza es otro C Shell, el resultado se encontrará en la variable $status. Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 15

16 logout - es otra orden para terminar el shell. logout Termina el shell. No tiene argumentos. Un sinónimo de esta es la orden bye. logout también comprueba que la sesión es la sesión de un shell de entrada. Si no lo fuera, no permitiría su fin y emitiría el mensaje No es un shell de ingreso., en cuyo caso, debemos de usar exit. La orden logout no informa del estado al proceso padre, y ejecuta el archivo.logout en el directorio home antes de acabar. 6 Historia de órdenes Veamos cómo el shell mantiene una historia de las órdenes escritas previamente, y cómo volver a reutilizarlas y modificarlas, para hacer más fácil y productivo el trabajo interactivo. Asignando la variable de historia La variable $history establece el número de ordenes que el shell mantiene en su historia antes de descartar la orden salvada más antigua. Posiblemente, tengamos asignado un valor como parte de la configuración inicial. Podemos verlo con la orden set que muestra el valor de las variables definidas en nuestra sesión. % set argv () cwd /usr/minombre history 20 ignoreeof... La primera columna refleja el nombre de la variable y la segunda su valor. En este caso la variable history tiene un valor de 20, adecuado en la mayoría de los casos. Viendo la historia La orden history muestra una lista de las órdenes de la historia. Cada orden va precedida de un número que indica la ocurrencia de la misma en la historia. En nuestro caso: % history 1 echo $SHELL 2 chsh -s /bin/tcsh 3 tcsh 4 set 5 history Repitiendo ordenes con el editor de ordenes Podemos utilizar un editor de órdenes para recuperar y ejecutar órdenes. Con las flechas arriba y abajo del teclado podemos movernos hacia arriba y abajo en la historia de órdenes, siempre que la variable history este definida. Cada orden va apareciendo en pantalla según la recuperemos con el cursor situado al final. Podemos pulsar <RETURN> para ejecutarla, o <CONTROL>-C para cancelarla. Podemos buscar una orden en la lista que comience con cadena, para ello escribimos cadena y pulsamos <ESCAPE>-P. También, podemos editar las órdenes para reciclarlas. Para la edición utilizamos las flechas izquierda y Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 16

17 derecha para movernos por la línea, y podemos borrar o insertar para modificar según nuestra necesidad la orden recuperada. Si para el borrado o inserción no se reconocen las teclas correspondientes, podemos editarlas al estilo del editor vi (consultar manual). Repitiendo ordenes con el signo bang (!) Otra forma para reutilizar órdenes es usar el signo de admiración, denominado bang. Las formas para recuperar una orden son: %!numero-orden # Invoca una orden conocida su posición en la historia %!! # Invoca la última orden ejecutada %!-numero # Invoca orden situada el número lugares atrás en historia %!cadena_texto # Invoca orden que comienza por cadena_texto %!?cadena_texto[?] # Invoca orden que contiene cadena_texto Supongamos que estamos en la orden 6, diferentes formas de invocar la orden 4 son: 7%!4 # Damos el valor absoluto de la posición en la historia... 8%!-2 # Damos la posición relativa en la historia... 9%!se # Ejecutamos la orden que comienza por se... 10%!?et # Ejecutamos la orden que contiene la subcadena et... En la orden número 10, indicamos que queremos igualar la orden más reciente que contiene el texto en cualquier parte de la cadena de orden. Podremos seguir añadiendo texto a una línea si finalizamos con una?. Del ejemplo anterior, reutilizamos la escritura de la orden set para declarar una variable 11%!?et? Variable= texto de prueba set Variable= texto de prueba Modificación de los designadores palabras de la historia Siguiendo a un designador de palabra (o a un especificador de evento si no hay palabra) podemos añadir un modificador de palabra:! evento[:palabra][:modificador] Los modificadores cambian la forma en la que es tratado el evento actual. Algunos de los modificadores más útiles aparecen en la Tabla 1.2. Tabla Modificadores de las referencias de la historia. Modificador p r e h t Descripción Imprime el resultado de una orden sin ejecutarla Raíz del nombre de archivos Extensión del nombre de archivo (parte que sigue al punto) Cabecera del pathname (todo salvo el último componente) Final de pathname (último componente) Vamos a ver algunos ejemplos, :p es útil cuando no estamos seguros si la referencia que vamos a hacer es la que deseamos. Con él, veremos la orden sin ejecutarla, y una vez que estemos seguros sólo tenemos que hacer!! 17%!cat *:p Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 17

18 cat secundario.c principal.c 18%!! Para finalizar, veremos el uso de los modificadores de nombres de archivos, que permiten extraer un trozo particular del nombre de un archivo: Nombre archivo /usr/include/stdio.h intro.ms readme :h (cabecera) :t (final) :r (raíz) :e (extensión) /usr/include - - stdio.h intro.ms readme /usr/include/stdio intro readme Son útiles cuando debemos de escribir un nombre similar a uno ya escrito: 27% more /usr/local/include/etm.h 28% more!$:h/nio.h # cabecera ultimo argumento evento anterior more /usr/local/include/noi.h h ms - 7 Metacaracteres Todos los shells poseen un grupo de caracteres que en diferentes contextos tienen diferentes significados, los metacaracteres. Estos juegan un papel importante cuando el shell esta analizando la línea de órdenes, antes de ejecutarla. Vamos a verlos agrupados según la función que realizan. 7.1 Metacaracteres sintácticos Sirven para combinar varias órdenes de LINUX y construir una única orden lógica. Suministran una forma de ejecución condicional basada en el resultado de la orden anterior. La Tabla 1.3 muestra estos caracteres y da una descripción de su función. Los metacaracteres sintácticos permiten materializar la filosofía de trabajo de LINUX de caja de herramientas: dadas las ordenes que necesitamos para realizar un trabajo, los metacaracteres sintácticos permiten componerlas ( pegarlas ) para resolverlo. Esta filosofía es en gran medida la responsable de que las órdenes de LINUX realicen funciones muy concretas, y sean parcas en dar información al usuario. Uniendo órdenes con ; El uso del punto y coma (;) permite escribir dos o más órdenes en la misma línea, que serán ejecutadas secuencialmente, como si se hubiesen dado en líneas sucesivas. En programas shell, se utiliza por razones estéticas (permite una asociación visual entre ordenes relacionadas). En el indicador de órdenes, permite ejecutar varias ordenes sin tener que esperar a que se complete una orden para introducir la siguiente. Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 18

19 Tabla Metacaracteres sintácticos. Metacaracter Descripción de la función ; Separador entre órdenes que se ejecutan secuencialmente. Separación entre órdenes que forman parte de un cauce (pipeline). La salida de la orden a la izquierda del separador es la entrada de la orden a la derecha del separador. ( ) Se usan para aislar ordenes separadas por ; ó. Las ordenes dentro de los paréntesis, ejecutadas en su propio shell, son tratadas como una única orden. Incluir un cauce dentro de paréntesis, nos permite a su vez incluirlo en otros cauces. & Indicador de trabajo en segundo plano (background). Indica al shell que debe ejecutar el trabajo en segundo plano. Separador entre órdenes, donde la orden que sigue al sólo se ejecuta si la orden precedente falla. && Separador entre ordenes, en la que la orden que sigue al && se ejecuta sólo si la orden precedente tiene éxito. En el ejemplo siguiente, utilizamos la orden pwd que nos permite ver el camino absoluto del directorio de trabajo actual, y la orden cd (para cambiar de directorio). 1% pwd # camino del directorio actual /home/x % cd sistopei ; ls # Cambiamos de directorio y hacemos ls. miprograma1 miprograma2 3% pwd # estamos en el directorio especificado antes /home/x /sistopei Creando cauces con Antes de ver los cauces, debemos comentar algo sobre el entorno de ejecución de los programas en LINUX. Parte del entorno de ejecución de un programa son los archivos que utiliza. Cuando el sistema operativo crea un proceso, le abre tres archivos: la entrada estándar (stdin), la salida estándar (stdout) y el error estándar 2 (stderr), que se corresponden con los descriptores de archivo (o handles) 0, 1 y 2, respectivamente (ver Figura 1.3). Por defecto, estos archivos se corresponden con el teclado para la entrada estándar, y con la pantalla para la salida y error estándares, pero como veremos en breve, estas asociaciones se pueden cambiar. Figura Entrada, salida y error, estándares. Un cauce conecta la salida estándar de la orden que aparece a la izquierda del símbolo con la entrada estándar de la orden que aparece a la derecha. El flujo de información entre ambas órdenes se realiza a través del sistema operativo, como muestra la Figura Aunque se denomine error estándar, en él escriben mensajes de diagnóstico, no necesariamente de error, como veremos más adelante. Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 19

20 Para ver un ejemplo, usaremos la orden who que produce un informe de los usuarios que están conectados actualmente al sistema. Cada una de las líneas que muestra hace referencia a un usuario, y da su nombre de usuario, el terminal al que esta conectado, y la fecha y hora de entrada al sistema. 4% who maria tty2 May 10 13:35 luis tty6 May 10 9:00 Qué debemos hacer si queremos obtener esta misma información pero ordenada alfabéticamente? La solución es sencilla, usar la orden sort que sirve para clasificar. 5% who sort # La salida de who se utiliza como entrada de sort luis tty6 May 10 9:00 maria tty2 May 10 13:35 Qué ha ocurrido? La salida de who se ha pasado como entrada a la orden sort. Gráficamente lo podemos ver en la Figura 1.4: Figura1.4.- Flujo de información a través de una cauce. Esto nos sirve para comentar lo siguiente: las órdenes de Linux están construidas siguiendo el siguiente convenio: cuando en una orden no se especifican archivos de entrada y/o salida, el sistema toma por defecto la entrada o salida estándar, respectivamente. Por ejemplo, qué ocurre si ejecutamos sort sin argumentos? Sencillo, se ordena la entrada estándar y se envía a la salida estándar. 6% sort escribimos algunas lineas esperando saber cual sera el resultado de ellas <Ctrl>-d el resultado de ellas escribimos algunas lineas esperando saber cual sera Combinado ordenes con () # El caracter <CTRL>-D indica fin de archivo En ocasiones, necesitaremos aislar un cauce, o una secuencia de punto y coma, del resto de una línea de órdenes. Para ilustrarlo, vamos a usar las ordenes date, que nos da la fecha y hora del sistema, y la orden wc, que nos permite conocer cuantas líneas, palabras y caracteres, tiene el archivo que se pasa como argumento. Por ejemplo, las siguientes órdenes tienen resultados diferentes: 8% date; who wc # ejecuta date; ejecuta who cuya salida pasa a wc Wed Oct 11 10:12:04 WET % (date; who) wc # ejecuta date y who, sus salidas se pasan a wc Ejecutando ordenes en segundo plano con & Linux permite dos formas de ejecución de órdenes: Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 20

21 - Ejecución de órdenes en primer plano (foreground) en este caso, el indicador de órdenes no aparece hasta que ha finalizado la orden que mandamos ejecutar. Por ejemplo, las órdenes que hemos ejecutado hasta ahora han sido de este tipo. - Ejecución en segundo plano (background) en este segundo caso, el indicador reaparece inmediatamente, lo cual nos permite ejecutar otras ordenes aunque la que se lanzó en segundo plano no haya terminado. Para ejecutar una orden en segundo plano sólo debemos finalizar la línea de ordenes con &. Supongamos que deseamos realizar la compilación de un programa escrito en C y que la misma dura algunos minutos, si queremos seguir trabajando mientras el sistema realiza el trabajo podemos ejecutarla en segundo plano: 9% gcc miprograma.c & # compilación lanzada de fondo [1] % ls # seguimos mientras otro proceso realiza la compilacion Vemos como el shell responde al carácter & indicando el número del trabajo que hemos lanzado, que aparece entre corchetes, seguido del identificador del proceso que ejecuta la orden. El número de trabajo nos servirá para controlar los procesos en segundo plano, pero eso lo veremos más tarde. Otros ejemplos: 10% who wc & # lazamos de fondo un cauce [2] % (cd midirectorio ; ls) & # lanzamos de fondo una secuencia de ordenes [3] % cd midirectorio & ls & # & sirve de separador; perdemos la secuencialidad [1] 1402 [2] 1403 # las dos órdenes se ejecutan concurrentemente Ejecución condicional de ordenes con y && Estos dos metacaracteres permiten la ejecución condicional de órdenes basada en el estado de finalización de una de ellas. Separar dos ordenes con ó &&, provoca que el shell compruebe el estado de finalización de la primera y ejecute la segunda sólo si la primera falla o tiene éxito, respectivamente. Para ver un ejemplo, introduciremos la orden grep, que busca un patrón dentro de un(os) archivo(s) de texto, y muestra en stdin cada línea que iguale el patrón. Su sintaxis: grep [-options] patrón archivo(s) donde algunas de las opciones son: -n precede cada línea con un el número de línea -v iguala las líneas que NO contienen el patrón. Patrón puede estar formado por expresiones regulares, que nos permiten buscar patrones más complejos, pero en nuestra introducción sólo veremos cadenas de texto. Existen las ordenes fgrep más rápida y que sirve solo para buscar literales, y la orden egrep para expresiones compuestas. Ejemplos: % grep mivariable programa.c #busca mivariable en el fuente de C % grep a nivel de cap1.txt #busca patrón con espacios en blanco Si queremos mostrar un mensaje que indique si está conectado un usuario, podemos ejecutar: 13% who grep x3333 echo "Usuario x3333 no conectado." Usuario x3333 no conectado. 14% who grep x5555 && echo Usuario x5555 conectado. x5555 tty04 Sep 27 9:00 Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 21

22 Usuario x5555 conectado. No hay restricción que limite el número de órdenes que aparecen antes del, pero sólo se evalúa el estado de la última. Por otra parte, el ejemplo permite ver otro uso de echo: muestra en pantalla el literal que se le especifica. 7.2 Metacaracteres de nombre de archivos Se utilizan para formar patrones de igualación en la sustitución de nombres de archivos con el fin de poder referenciar de forma abreviada una serie de archivos cuyos nombres siguen un patrón. La Tabla 1.4 muestra estos metacaracteres. Tabla Metacaracteres de nombres de archivos. Metacaracter Descripción de la función? Iguala cualquier carácter simple. * Iguala cualquier secuencia de cero o más caracteres. [ ] Designan un carácter o rango de caracteres que, como una clase, son igualados por un simple carácter. Para indicar un rango, mostramos el primer y último carácter separados por un guión (-). {} Abreviar conjuntos de palabras que comparten partes comunes. ~ Se usa para abreviar el camino absoluto (path) del directorio home. Igualando un carácter simple con? Por ejemplo, para escribir este guión de prácticas hemos separado cada sesión en un archivo y los hemos nombrado Sesion.1, Sesion.2, Sesion.3, etc. Si quisiésemos obtener información de los archivos con ls podríamos dar las órdenes: 13% ls -l Sesion.1 Sesion.2 Sesion.3 -rw-r--r-- 1 jose profe 2430 Sep 17 13:20 Sesion.1 -rw-r--r-- 1 jose profe 2540 Sep 18 10:10 Sesion.2 -rw-r--r-- 1 jose profe 5500 Sep 18 10:30 Sesion.3 14% ls -l Sesion.? # forma mas compacta; cada? iguala un caracter -rw-r--r-- 1 jose profe 2430 Sep 17 13:20 Sesion.1 -rw-r--r-- 1 jose profe 2540 Sep 18 10:10 Sesion.2 -rw-r--r-- 1 jose profe 5500 Sep 18 10:30 Sesion.3 Igualando cero o más caracteres con * El carácter especial * iguala cero o más caracteres. Por ejemplo, los archivos listados en las órdenes 13 y 14, podemos verlos usando la cadena de igualación Sesion.*: 15% ls -l Sesion.* # forma mas compacta; * iguala uno o más caracteres -rw-r--r-- 1 jose profe 2430 Sep 17 13:20 Sesion.1 -rw-r--r-- 1 jose profe 2540 Sep 18 10:10 Sesion.2 -rw-r--r-- 1 jose profe 2540 Sep 18 10:10 Sesion.3 -rw-r--r-- 1 jose profe 740 Sep 18 10:40 Sesion.apendice Observad que en Linux no existe el concepto de nombre y extensión a la hora de nombrar archivos. El punto es un carácter más permitido en el nombre de un archivo. Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 22

23 Igualando cero o más caracteres con [] Los corchetes definen una lista, o clase de caracteres, que se puede igualar con un sólo carácter. Como veíamos en la Tabla 1.4, cada clase puede contener un rango. A continuación, ilustramos algunas formas de caracterizar grupos de archivos: [A-Z]* *[aeiou] tema.*[13579] tema.0[1-3] [A-Za-z][0-9]* Un ejemplo: Iguala todos los archivos que comienzan con una letra mayúscula. Iguala cualquier archivo que finaliza con una vocal. Iguala los temas que finalizan con un número impar. Iguala tema.01, tema.02, y tema.03. Iguala los archivos que comienzan con una letra (mayúscula o minúscula), seguida de un dígito, y cero o más caracteres. % cat *.[ch] # visualiza contenido de archivos finalizados en.c y.h -rw-r--r-- 1 jose profe 2540 Sep 18 10:10 hebras.c -rw-r--r-- 1 jose profe 2540 Sep 18 10:10 pipes.c -rw-r--r-- 1 jose profe 740 Sep 18 10:40 hebras.h Abreviando nombre de archivos con {} El uso de llaves ({}) solas o combinadas con los anteriores caracteres especiales (?, *, [ ]) permite formar expresiones de nombres de archivos más complejas. Las llaves contienen una lista de uno o más caracteres separados por comas. Cada ítem de la lista se utiliza en turno para expandir un nombre de archivo que iguala la expresión en la que están inmersas las llaves. Por ejemplo, a{f,e,d}b se expande en afb, aeb, y adb, en este orden exactamente. Las llaves se pueden utilizar más de una vez en una expresión. La expresión s{a,e,i,o,u}{n,t} se expande en san, sen, sin, son, sun, sat, set, sit, sot y sut. Abreviación del directorio home con ~ Cuando utilizamos la tilde (~), el shell la sustituye por el camino absoluto de nuestro directorio home. La tilde puede ir seguida del nombre de un usuario del sistema. En tal caso, el shell la sustituye por el camino del directorio home de ese usuario. 16% pwd /tmp 17% cd ~/sistopei 18% pwd /d5/home/x /sistopei 19% cd ~/jose 20% pwd /d1/home/jose Importante: El uso de la tilde en programas permite que éstos sean adaptables al entorno, ya que elimina la necesidad de codificar en los programas los caminos a los directorios de usuarios, o ejecutar una búsqueda elaborada para encontrar el directorio home de un usuario. 7.3 Metacaracteres de citación Los tres caracteres de citación, Tabla 1.5, se usan para proteger el resto de metacaracteres de la expansión o interpretación del tcsh. Denominamos expansión al procedimiento por el cual el shell sustituye la ocurrencia de un carácter especial por una lista. Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 23

24 Tabla Metacaracteres de citación. Metacaracter Descripción de la función \ Evita que el carácter que le sigue sea interpretado como un metacarácter por el shell. " Evita que la cadena de caracteres encerrada entre dobles comillas sea interpretada como metacaracteres. ' Evita que la cadena de caracteres encerrada entre comillas simples sea interpretada como ordenes o metacaracteres. Eludir metacaracteres con \ Cuando el shell procesa una orden, lo primero que hace es sustituir los metacaracteres por sus respectivos valores para que en la ejecución aparezcan los valores reales, no los metacaracteres. "Eludir" metacaracteres significa evitar su interpretación por el shell, de forma que estos permanecen en la línea de ordenes para ser procesados en la ejecución. Aunque hablaremos de variables del shell más adelante, de momento comentaremos que la orden set nos permite definir variables del shell. La sintaxis es sencilla set variable=valor. Los ejemplos siguientes permiten ver lo que debemos hacer para que dentro del contenido de una variable aparezcan las comillas dobles: 21% set sincomas="sin comas" # es necesario las porque hay espacio en blanco 22% echo $sincomas Sin comas 23% set concomas=\"comas\" #las forman parte de la cadena 24% echo $concomas Comas" 25% echo * # lista el contenido del directorio, igual a ls prueba practica.c texto 26% echo \* #evitamos la expansion del * * En las órdenes 23 y 26, dado que las comillas y el *, respectivamente, están precedidas por la barra invertida (\), éstas eluden la interpretación del shell y se consideran parte del valor de la variable o de la cadena. Otro ejemplo, supongamos que queremos crear unos archivos con nombres abc;1 y Trabajo Para Casa. Si escribiésemos estos nombres como tal, el shell interpretaría el ; y el espacio en blanco como separadores, respectivamente (haz la prueba para ver que dice). Para evitarlo podemos escribir: 27% mv abc1 abc\;1 28% mv TrabajoParaCasa Trabajo\ Para\ Casa Protegiendo metacaracteres con " La barra invertida sólo protege al carácter que la sigue inmediatamente, por lo que no es cómodo para proteger cadenas largas. En estos casos, podemos proteger la cadena completa usando las comillas dobles. Estas desactivan el significado especial de los caracteres entre ellas, salvo los de!evento, $var y `cmd` (esta última, la veremos en breve) que representan la sustitución de la historia, variables y ordenes, respectivamente. Ejemplo: 25% set usuario=pepito 26% echo "**** Hola $usuario" **** Hola Pepito **** 27% _ Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 24

25 Observa cómo los metacaracteres * no se han expandido, pero la variable $usuario si ha sido sustituida por su valor. Protegiendo con ' ordenes, variables y metacaracteres Las comillas simples son parecidas a las comillas dobles, desactivan el significado especial de algunos caracteres salvo la expansión de la historia de órdenes (!evento). 28% set texto="mi variable" 29% set dentro="valor de $texto" 30% echo $dentro valor de mi variable 31% set dentro='valor de $texto' 32% echo $dentro valor de $texto1 33% echo!hola # no protege a!evento hola: no se encuentra el comando Tened presente que la acotación de cadenas es compleja, especialmente las cadenas que a su vez contienen metacaracteres de citación. Recordad que los metacaracteres de citación no se utilizan igual que en la escritura normal. Suele ser más fácil delimitar partes de una cadena que la cadena completa. 7.4 Metacaracteres de entrada/salida o de redirección Los metacaracteres de entradas/salidas son otra de las características distintivas de LINUX. Con ellos, podemos redireccionar (tomar) la entrada de una orden desde un archivo en lugar del teclado, redireccionar (llevar) la salida estándar a un archivo en lugar de a la pantalla, o encauzar su entrada/salida a/desde otra orden. También podremos mezclar los flujos de información de la salida y el error estándares para que salgan juntos por la salida estándar. Tenemos un resumen en la Tabla 1.6. Tabla Metacaracteres de entradas/salidas, o de redirección. Metacaracter Descripción de la función < nombre Redirecciona la entrada de una orden para leer del archivo nombre. > nombre Redirecciona la salida de una orden para escribir en el archivo nombre. Si nombre existe, lo sobreescribe. >& nombre La salida de stderr se combina con stdout, y se escriben en nombre. >> nombre La salida de la orden se añade al final del archivo nombre. >>& nombre Añade la salida de stderr, combinada con stdout y las añade al final de nombre. << palabra Mecanismo documentación aquí, lo veremos en breve. Crea un cauce entre dos órdenes. La salida estándar de la orden a la izquierda de símbolo se conecta a la entrada estándar de la orden de la derecha del signo. & Crea un cauce entre dos órdenes, con las salidas de stderr y stdout de la orden de la izquierda combinadas y conectadas con la entrada de la orden de la derecha. Redirección de la entrada estándar con < Algunas órdenes LINUX toman su entrada de archivos cuyo nombre se pasa como argumento, pero si éstos no se especifican, como vimos anteriormente, la lectura se lleva a cabo Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 25

26 de stdin. Otras órdenes sólo leen de la entrada estándar, por lo que si queremos que lean de archivo debemos utilizar la redirección <. Por ejemplo, la orden mail (programa básico de correo electrónico) lee su entrada de stdin y no acepta un nombre de archivo como argumento (espera que escribamos el mensaje por teclado). Sin embargo, podemos escribir el mensaje en un archivo y pasárselo a la orden: 36% cat >mimensaje Hola Juan: este es un mensaje de prueba <CTRL>-d 37% mail x < mimensaje 38% _ Como podemos observar, la orden cat >mimensaje indica al shell que el contenido de la entrada estándar debe ser incluido en el archivo mimensaje. Redirección de salida con >, y >& Las salidas de las órdenes van a stdout que suele estar asociada a la pantalla. Por otro lado, muchas órdenes escriben mensajes de error, o simplemente información adicional, en stderr. La redirección de la salida estándar permite enviar las salidas a un archivo, pero la salida de stderr sigue produciéndose por pantalla. Para que no salga nada por pantalla, podemos redireccionar además stderr utilizando >&. Lo que el tcshell no permite es redireccionar solo stderr. Los ejemplos muestran los diferentes metacaracteres de redirección. 40% ls > temporal # El resultado de ls se almacena en temporal 41% cat temporal archiv1 practicas proyecto 42% cat temporil # Suponemos que temporil no existe cat: temporil: No existe el fichero o el directorio 43% cat temporil > errores # nos muestra como la información de error sale por stderr cat: temporil: No existe el fichero o el directorio 44% cat temporil >& errores 45% cat errores cat: temporil: No existe el fichero o el directorio 46%_ Observamos como en la orden 43, sigue saliendo por pantalla el mensaje aunque tenemos redirigida la salida estándar a un archivo. Esto se debe a que, como dijimos antes, algunas órdenes generan información por el error estándar, no sólo por la salida estándar. Por ello, debemos utilizar la redirección >& para no seguir viéndolo por pantalla. Redirección de entrada dentro de programas con << El metacarácter << nos permite redireccionar líneas desde un programa a la entrada de una orden dentro del programa. Este mecanismo se de denomina documentación aquí. Esta redirección permite escribir mensajes multilínea desde un programa (los programas los veremos en la Parte II) sin necesidad de usar múltiples órdenes echo. Para utilizarlo, escribimos <<DELIMITADOR, donde DELIMITADOR es un conjunto único de caracteres que marcarán el fin de las líneas de entrada para la documentación aquí. Cada una de las líneas de entrada que se vaya introduciendo se examina para igualar el delimitador sin realizar ninguna sustitución, o expansión de metacaracteres. Una vez introducido el delimitador, se ejecuta la orden. Esto nos va a permitir ajustar dinámicamente los mensajes u ordenes. Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 26

27 El siguiente ejemplo muestra como usar este mecanismo para generar un mensaje de bienvenida para un usuario adaptándolo a su entorno. Para ello, hacemos uso de las variables $user y $PWD que nos dan el login de usuario y el directorio de trabajo actual, respectivamente. 46% cat << FIN_BIENVENIDA Hola $user Su directorio actual es $PWD No olvide mirar las noticias FIN_BIENVENIDA #escribimos el delimitador establecido Hola x Su directorio actual es /d5/home/x No olvide mirar las noticias 47% _ Como vemos, cat esta aceptando información hasta que encuentra la palabra clave que le hemos indicado tras el <<, en nuestro ejemplo, FIN_BIENVENIDA; cuando la encuentra entiende que la entrada de información por stdin ha finalizado. Algo más sobre cauces y redirecciones Al usar juntos los mecanismos de cauces y redireccionamiento, encontramos que el único lugar donde la redirección de archivos se acomoda dentro de un cauce es al final de la última orden del cauce. En este caso, podemos usar la redirección de la salida para capturar la salida final en un archivo. Si intentásemos redireccionar la salida de una orden al principio, o en medio, de un encauzamiento, todos los datos irán al archivo y nada fluirá a través del resto del cauce. Para permitir introducir redireccionamiento en cualquier orden de un cauce, existe la orden tee que a partir de un flujo de entrada desdobla éste en dos: uno de ellos puede ir redireccionado a un archivo y el otro al cauce (como muestra la Figura 1.5). Con la redirección de stdin pasa algo similar, sólo podemos usarla en la primera orden del cauce. Si la usamos en medio, se ignora la información que fluye por el cauce. La sintaxis es: tee [-ai] [archivos] tee lee de stdin y escribe en stdout y en el(los) archivo(s) especificado(s). La opción -a provoca que se añada al final del archivo, ya que por defecto se sobreescribe. Por ejemplo, si queremos ordenar un archivo e imprimirlo, pero además queremos que el resultado de ordenarlo se guarde en otro archivo, ejecutaremos % sort mi_archi tee archi_orden pr -d Figura Desdoblamiento del flujo realizado por tee. Archivos de dispositivos y redirecciones El directorio /dev contiene los archivos de dispositivos y seudo-dispositivos (dispositivos lógicos que no se corresponden con un dispositivo hardware). Uno de estos seudodispositivos es /dev/null que actúa como un sumidero de información (todo lo que se le envía es descartado por el sistema), y por tanto podemos enviarle la información que no Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 27

28 necesitemos. Por ejemplo, la orden time ejecuta otra orden pasada como argumento y nos da los tiempos de ejecución de la misma (modo kernel, usuario y tiempo de reloj). % time ls COORDINA.PS arch-survey.ps complete.wav woods.ps 0.000u 0.000s 0: % 0+0k 0+0io 84pf+0w Como vemos, time muestra el resultado de ejecutar la orden ls y el tiempo de ejecución. Si no estamos interesados en el resultado de ls, podemos descartarlo enviándolo a / dev/null. Nota: como se puede observar los tiempos de ejecución siguen viéndose en pantalla aunque hemos redireccionado la salida estándar. % time ls > /dev/null 0.010u 0.000s 0: % 0+0k 0+0io 84pf+0w Otro archivo de dispositivo que es útil es /dev/tty. /dev/tty es un sinónimo de nuestro terminal de control, de forma que independientemente de cómo se encuentren redireccionadas las entradas, salidas y error estándar, la lectura o escritura de /dev/tty se hace siempre en el terminal. Por ejemplo, la siguiente orden redirecciona la salida de cat al terminal: % cat miarchivo >/dev/tty 7.5 Metacaracteres de expansión/sustitución Los metacaracteres de expansión/sustitución ya los hemos visto en los ejemplo anteriores, por lo que sólo los citamos en la Tabla 1.7. Tabla Metacaracteres de expansión/sustitución. Metacaracter Descripción $ Indica la sustitución de variables. Una palabra precedida de $ se interpreta como variable, y $palabra se sustituye por su valor.! Indicador de sustitución de historia (historia órdenes en csh).? Modificador de sustitución de historia de órdenes. : Precede a los modificadores de sustitución en la historia de órdenes. 8 Procesamiento de la línea de órdenes Para finalizar por donde comenzamos, indicar, una vez visto los metacaracteres, que los pasos dados por el shell para procesar una línea de órdenes una vez analizada son los siguientes: 1. Sustitución de la historia (si está activa). 2. La línea de órdenes se analiza y trocea en palabras. 3. La historia se actualiza. 4. Se procesan las comillas. 5. Se realiza la sustitución de alias. 6. Se realizan las redirecciones, background, y encauzamientos. 7. Se realiza la sustitución de variables. 8. Se realiza la sustitución de órdenes. 9. Se lleva a cabo la sustitución de nombres de archivos, denominada globbing. 10. Se ejecuta el programa. Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 28

29 9 Los alias 9.1 Definición y eliminación de alias El mecanismo de alias permite adaptar el comportamiento de las ordenes LINUX cuando se ejecutan. Es similar a la capacidad de definición de macros en otros lenguajes. alias [nombre_alias [definición_orden]] Asocia un nombre_alias con la definición_orden. Ej. % alias dir ls -l # asigna a ls -l el nombre de dir Cuando veamos que ya no nos es útil la definición de un alias, podemos borrarla con: unalias nombre_alias donde nombre_alias es el nombre del alias que se va a borrar. Con los alias, seremos capaces de: Listar la definición de los alias existentes. En nuestro entorno de prácticas, el sistema define algunos alias de uso común. Se pueden parecer bastante a: 1% alias # lista los alias existentes y su definición l. ls d. [a-za-z]* --color=tty ll ls l --color=tty ls ls color=tty mc setenv MC `/usr/bin/mc P!*`; cd $MC; unsetenv MC which alias /usr/bin/which tty-only read-alias show-dot 2% alias ll # muestra la definición del alias ll ll ls l --color=tty Podemos ver los alias definidos para una orden con la orden empotrada where: where alias Por ejemplo; % where ls ls es un alias para ls color=tty Renombrar o redefinir una orden existente. Esto permite ahorrar escritura de órdenes o que nuestro sistema se parezca a otro sistema operativo. 3% alias rename mv # renombra mv por el nombre rename 4% alias ls 'ls -l' # abrevia la escritura de ls -l, ahorraremos en escrituras posteriores Cuando redefinimos una orden con un alias, podemos seguir utilizando la orden en su forma original anteponiendo al nombre un \, o bien invocándola con su camino completo. Por ejemplo, definido el alias anterior, podemos invocar ls en su forma normal con: % \ls % /bin/ls Crear una nueva orden, lo que permite abreviar la escritura de las órdenes que usamos frecuentemente: 5% alias hp 'history more' # hp muestra historia paginada 6% alias ht 'history tail' # ht muestra el final del archivo de historia Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 29

30 La orden tail muestra las últimas líneas de un archivo (por defecto 10), o conjuntos de archivos. También, permite ver el crecimiento de un archivo. Así, la orden % tail -f miarchivo permite ver las 10 últimas líneas, y después, cada segundo, mostrará cada nueva línea añadida al archivo. En este último caso, detenemos tail con <CTRL>-C. Precauciones! (1) A veces, los alias pueden entrar en conflicto con programas del shell, especialmente si se usan para la redefinición de órdenes. Un programa shell podría no funcionar correctamente por que espera el comportamiento por defecto de una orden. (3) Defina siempre los alias multipalabra entre comillas simples. (4) Al crear un alias, debemos tener la precaución de no llamarlos alias, ni crear alias que se referencien a ellos mismos para no crear un bucle en las definiciones de alias. Ahora bien, sí podemos crear alias que referencien a otros alias 9.2 Incluyendo argumentos en los alias Para pasar parámetros desde la línea de órdenes que usa un alias a las órdenes que hay dentro de él, sustituiremos los argumentos dentro del alias utilizando caracteres de la historia de órdenes para indicar al shell que inserte en un punto de la definición del alias los parámetros de la línea de órdenes. La Tabla 1.8 muestra algunas combinaciones útiles en la definición de alias. Un ejemplo, 9% alias cd 'cd \!^; pwd' # cd usa el 1º arg de la línea de órdenes Recuerda que la barra invertida (\) se pone para proteger al carácter!, es decir, permite que se interprete! cuando se ejecuta el alias, no cuando se define. Tabla Metacaracteres para designar sucesos utilizados en los alias. Metacaracter Efecto dentro de un alias!^ Inserta el primer argumento de la línea de ordenes.!* Inserta todos los argumentos de la línea de ordenes.!:x Inserta el x-ésimo argumento.!:x-y Inserta un rango de palabras; desde la x a la y.!:x* Como el x-$ ($ es el último argumento) de arriba.!:x- Como x* salvo que se omite la palabra $. Para ilustrar como pasar varios parámetros a un alias, utilizaremos una potente orden que nos permite buscar archivos que satisfacen un criterio en toda o parte de la jerarquía de directorios, la orden find. Su sintaxis difiere de lo que estamos acostumbrados, por lo que es un firme candidato para crear un alias. Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 30

31 La orden find nos permite localizar archivos. Su sintaxis es find path-name-list expression donde path-name-list es un path o lista de path donde se buscan recursivamente los archivos que cumplen la expresion. Algunas formas de expresion válidas son: -name patron Verdad si patron iguala el nombre del archivo -perm [-]onum Verdad si se igualan los permisos -exec orden Verdad si la orden ejecutada devuelve cero -ok orden Como la anterior, pero consulta antes de ejecutar orden -print Siempre verdad, imprime el path de los archivos... Ejemplos: Deseamos buscar y listar los archivos cuyo nombre comienza por st y que cuelgan del directorio /usr/bin: % find /usr/sbin -name 'st*' -print /usr/sbin/strfile /usr/sbin/stunnel Borrar todos los archivos en el directorio home cuyo nombre sea a.out ó *.o que no han sido accedidos durante una semana: % find $HOME \( -name a.out -o -name '*.o' \) -atime +7 -exec rm {} \; Observar que debe ponerse la \ para proteger los paréntesis; además, hemos dado una nueva expresión -atime que es verdad si la fecha de último acceso es de más de 7 dias. Si utilizamos con frecuencia la orden find para buscar y listar los archivos que aparecen en un directorio, podemos definir un alias de la forma: 10% alias findusr "find /usr/sbin -name '\!^' -print" 11% findusr st* /usr/sbin/strfile /usr/sbin/stunnel Ganamos flexibilidad si podemos pasar como argumento el directorio a partir del cual deseamos buscar. Cuando ejecutemos el alias, le daremos dos argumentos, el primero será el punto de inicio de la búsqueda y el segundo el criterio de búsqueda. 12% alias findname "find \!^ -name '\!:2' -print" 13% findname /usr/sbin st* /usr/sbin/strfile /usr/sbin/stunnel Precaución! En los dos alias anteriores, la línea entera va entre dobles comillas y los metacaracteres entre comillas simples: encerramos entre comillas el alias completo para que el shell conozca todas las palabras que son parte de la definición del alias; a la vez, acotamos los metacaracteres para el parámetro de la opción name (esto asegura que los metacaracteres no serán interpretados por el shell en la definición, sino al ejecutar orden find al utilizar el alias). 10 Ordenes para el control de trabajos Se denomina trabajo, o job, a cada orden que mandamos a ejecutar al shell. El shell mantiene la pista de todos los trabajos que no han finalizado y suministra mecanismos para manipularlos. En esta sección, vamos a ver los mecanismos que suministra el shell para controlar la ejecución de nuestros trabajos. Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 31

32 jobs Un trabajo puede estar en uno de los tres estados siguientes: primer plano, segundo plano, o suspendido (suspended o stopped, según el sistema.). La orden jobs muestra los trabajos actualmente asociados con la sesión del TC Shell. Su sintaxis es: jobs [ -l ] Lista los trabajos activos bajo el control del usuario. Con la opción -l se listan, además de la información normal, los identificadores de los procesos. Sean las siguientes órdenes: 46% gcc -o prueba prueba.c & 47% sort misdatos > misdat.ord & 48% vi texto.. <CTRL>-Z # suspendemos la ejecución de vi La orden jobs permite ver el estado de los trabajos en segundo plano y los suspendidos. Un ejemplo de la información que muestra y su significado es: Si un trabajo contiene un cauce, las órdenes del cauce que han acabado se muestran en una línea diferente de aquellas que están aún ejecutándose. En el tcsh, si la variable $listjobs esta activa, se ejecutará automáticamente la orden jobs cuando se suspenda un trabajo. Si deseamos que se ejecute jobs -l, debemos declarar la variable como set listjobs = long. Las siguientes órdenes que vamos a ver nos permiten cambiar el estado de un trabajo. La mayor parte de ellas admiten como argumento un identificador de trabajo. La Tabla 1.9 muestra las diferentes formas que puede tomar un especificador de trabajos. Tabla 1.9. Especificadores de trabajos. Especificador % %- %n %cadena %?cadena 50% jobs [1] Running gcc -o prueba prueba.c [2] - Running sort misdatos > misdat.ord [3] + Suspended vi texto Línea de órdenes asociada con el trabajo Estado del trabajo Indicador del trabajo: actual (+) y anterior (-) Número de trabajo Trabajo al que se refiere el especificador Trabajo actual (%+ y %% son sinónimos de %) Trabajo previo Trabajo número n Trabajo cuya línea de ordenes comienza con cadena Trabajo cuya línea de ordenes contiene cadena Normalmente, es más fácil referirse a un trabajo por su nombre que por su identificador. Ahora bien, %cadena o %?cadena son referencias ambiguas si igualan más de un trabajo en la lista de trabajos. Cuando se produce esta situación, el shell suministra un aviso. Por ejemplo, la siguiente orden es ambigua si tenemos dos trabajos que comienzan por vi: 51% fg %vi vi: Ambiguous. Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 32

33 fg La orden fg se usa para traer trabajos de fondo, o suspendidos, a primer plano: Supongamos que hay dos trabajos en segundo plano, como muestra el ejemplo: 52% jobs [1] + Stopped (user) xterm [2] - Running xclock Si deseamos poner en primer plano xterm, dado que esta suspendido, podemos ejecutar 53% fg %1 xterm Ahora, el shell no responde hasta que finalicemos el proceso xterm o lo devolvamos a segundo plano. Este tipo de transferencia, nos permite lanzar de fondo programas que necesiten mucho procesamiento inicial y retomarlos cuando necesitemos interaccionar con él. bg Contraria a la orden fg, bg envía a segundo plano un programa: Esto se ilustra en el ejemplo. 54% jobs [1] + Stopped (user) xterm [2] - Running xclock 55% bg %1 [1] xterm & La orden % La orden % se utiliza para cambiar el estado de un trabajo. La orden % es en realidad una abreviación de fg y bg. En los dos ejemplos anteriores, podríamos haber sustituido fg y bg por el %: o bien fg [ % [job ] ] Sin argumentos, o con %, fg trae el trabajo actual a primer plano. Con un identificador de trabajo, trae a primer plano el trabajo especificado. bg [ %job ] Ejecuta el trabajo actual, o especificado, en background. %[ job ] [ & ] Esta lleva a primer plano al trabajo actual, si no tiene argumento, o al especificado por job. Si esta presente el &, envía el trabajo a segundo plano. 56% jobs [1] + Stopped (user) xterm [2] - Running xclock 57% % xterm 58% % & [1] xterm & Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 33

34 notify La orden notify se utiliza para identificar los procesos para los cuales el usuario espera ver los cambios de estado asíncronamente. Por defecto, el shell no notifica ningún cambio en el estado de un proceso hasta que necesita imprimir el indicador de órdenes, lo que implica que si se produce un cambio, la orden actual no se ve interrumpida. Podemos cambiar esta conducta con la variable $notify (al activarla se notifican los cambios de estado cuando se producen). Ahora bien, la orden notify permite tomar selectivamente órdenes que necesitan atención inmediata, como muestra el ejemplo: 59% make & [3] % jobs [1] + Running xclock [2] - Running xbiff [3] Running make 61% notify %3 62% cat miarchivolargo more... --More--(32%) [2] Done make Ahora, la tarea actual, cat more, se ha interrumpido para indicar la finalización de la orden. kill notify [ %job ] Establece la notificación para el trabajo especificado; si no se dan argumentos, se toma el trabajo más recientemente señalado. La orden kill envia una señal a un(os) proceso(s). Tiene dos formas: kill [ -sig ] { pid %job }... kill -l La acción por defecto de kill es enviar la señal de finalizar al proceso(s) indicado(s) por PID o número de job. Las señales, -sig, se indican por números o nombres. Con la opción -l, lista los nombres de la señales que pueden ser enviadas. Las señales son en LINUX el medio básico para notificar a los procesos la ocurrencia de eventos. Por ejemplo, las pulsaciones <CTRL>-C, <CTRL>-Z, etc. lo que hacen es provocar que el manejador de teclado genere determinadas señales que son enviadas al proceso en ejecución. La orden kill envía por defecto la señal SIGTERM. A un proceso que recibe una señal, se le esta indicando que debe terminar su ejecución, independientemente del estado en que se encuentre. Esta señal, como otras muchas es ignorable o es atrapable, es decir, puede que el proceso haya dicho que no quiere recibir la señal (ignorarla) o que haga otra cosa que sea no terminar (atraparla), y que por tanto no termine cuando la recibe (esto lo veremos en SOII). En este contexto, es posible que alguna vez nos ocurra que ejecutemos kill para eliminar un proceso, pero tras la ejecución de esta orden, el proceso que queremos eliminar siga vivito y coleando. En este caso, lo que se debe de hacer es enviar al proceso una señal que no es ni ignorable ni atrapable, la señal SIGKILL, con número 9: % kill -9 pid_proceso # también se puede hacer % kill -KILL pid Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 34

35 Por ejemplo, podemos eliminar una ventana de reloj de pantalla con kill. stop 63% jobs [1] + Running xclock [2] - Running xbiff [3] Running make 64% kill %1 65% _ [2] Terminated xclock La orden stop se utiliza para detener trabajos en su ejecución. Realmente, esta orden es una abreviación de la orden kill -STOP %. Es decir, envía la señal SIGSTOP al proceso. Por ejemplo 65% jobs [1] + Running xclock [2] - Running xbiff [3] Running make 66% stop %xc [1] + Stopped (signal) xclock El trabajo permanecerá "congelado" hasta que se reanude, moviéndolo a segundo plano, o a primer plano, o enviándole la señal de reanudación (-CONT). Esta orden se puede utilizar para mejorar la respuesta del sistema en aquellos casos en que ésta no sea buena debido a hay muchos trabajos en segundo plano. En este caso, podemos parar algunos o todos, e ir reanudándolos poco a poco. La Tabla 1.10 resume las órdenes vistas y las transiciones entre estados. Tabla Ordenes de control de trabajos y las transiciones que producen. Estado final Estado Inicial Primer plano Segundo plano Suspender Primer plano -- fg %j fg %j Segundo plano CTRL-Z + bg %j -- bg %j Suspendido CTRL-Z stop %j -- Finalizar CTRL-C kill %j kill %j wait stop [ %job ] Detiene el trabajo actual o especificado. La orden wait permite esperar la finalización de todos los procesos en segundo plano. wait El shell espera hasta la finalización de los procesos en segundo plano, o hasta que la orden sea interrumpida por una señal. 73% jobs [1] + Running xclock [2] - Running xbiff Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 35

36 [3] Running xterm 74% set notify 75% wait [1] Terminated xclock [3] Terminated xbiff [2] Done xterm Si alguno de los procesos consume mucho tiempo o si se produce algún problema tal como la necesidad de enviar información al terminal o leer del teclado, la orden wait puede terminarse con <CTRL>-C. Esta orden no se detiene con <CTRL>-Z Control de la escritura de procesos de fondo Vamos a ver algunos usos del control de trabajos. La escritura de una orden de fondo en pantalla puede ser molesta en ocasiones, por ejemplo, si estamos editando un archivo o componiendo un mensaje. Si no queremos que aparezca en pantalla la salida producida por un trabajo de fondo, o tenemos varios trabajos de fondo y no queremos ver sus mensajes mezclados entre sí, podemos forzar la suspensión de los trabajos de fondo que intentan escribir en la pantalla (de forma similar a lo que hace el sistema automáticamente con un trabajo de fondo que intenta leer del terminal) con la orden stty. Cuando estemos preparados para ver la salida de la orden de fondo que esta suspendida esperando escribir sólo tenemos que traerla a primer plano. Ejemplo: 76% stty tostop #desactivamos la escritura de procesos de fondo 77% date & [1] % stty -tostop #permitimos la escritura [1] + Suspended (tty output) date 79% fg #traemos date a primer plano, y escribe date Mon Nov :00:00 EST Poner en segundo plano trabajos interactivos Las órdenes interactivas esperan normalmente leer y escribir en el terminal. Si bien hay órdenes interactivas que no son útiles en segundo plano, como vi o more, otras pueden ponerse en segundo plano para realizar operaciones que no requieren nuestra atención. Por ejemplo, si estamos realizando un FTP (File Transfer Protocol) anónimo para traernos un archivo remoto, la secuencia de órdenes se parecerá a la siguiente: 80% ftp alguna.maquina User: anonymous Passwdord: ftp> cd pub ftp> binary ftp> get software.tar.z ftp> quit # tecleamos nuestra direccion de # transferencia en modo binario # traernos archivo software.tar.z # finalizamos el programa ftp Si la operación get es lenta, y queremos realizar otros trabajos mientras, ejecutamos ftp interactivamente hasta el get. Entonces, paramos el trabajo y lo llevamos a segundo plano: 80% ftp maquina.remota User: anonymous Passwdord: ftp> cd pub ftp> bin # Tecleamos nuestra direccion de Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 36

37 ftp> get software.tar.z <CTRL>-Z Suspended 81% bg # Lo ponemos de fondo para seguir trabajando [1] ftp alguna.maquina &... # Seguimos trabajando en otras cosas [1] + Suspended (tty input) ftp maquina.remota 88% fg # ftp intenta escribir en tty, lo traemos primer plano 89% quit # finalizamos ftp 11 Ordenes para el control de recursos nice La orden nice permite cambiar la prioridad de los procesos. Un usuario normal sólo puede incrementar el valor numérico de la prioridad, lo que produce efectivamente una disminución de la misma 3. Solo el root puede aumentar la prioridad de un proceso. Podemos ver la prioridad de un proceso con ps. nice [ +n -n ] [ orden ] Cambia la prioridad de la orden en un valor especificado por n (por defecto es 4). Si no damos una orden, cambiamos la prioridad de todas las órdenes dadas desde el shell. Por tanto, si no somos el root no podremos volver a la prioridad anterior. Podemos ver el tiempo de ejecución de dos procesos ejecutándose con prioridades diferentes. 94% ls & nice +20 ls & [1] 5478 [2] %_ [2] + Exit 1 ls Elapsed time 0:15, CPU time 31%, Maximum memory 0 [1] + Exit 1 ls Elapsed time 0:17, CPU time 29%, Maximum memory 0 Podemos ejecutar diferentes órdenes y ver la diferencia. Normalmente, cuanto mayor es la carga del sistema peor es el tiempo de la orden ejecutada con nice. nohup La orden nohup se utiliza para ignorar la señal SIGHUP, que se envía normalmente a los procesos en ejecución cuando el shell de entrada indica que va a finalizar (logout), y cuya acción por defecto para los procesos que reciben ésta señal es finalizar. Las órdenes que podemos ejecutar con nohup no tienen porque ser simples. Ahora bien, no se permiten cauces, listas de órdenes, o listas de órdenes parametrizadas. Para los cauces y las listas de ordenes se pueden ejecutar con esta orden si se ejecuta un TC Shell y se pasa la lista como argumento, p. ej. 95% nohup tcsh -c "ls grep miarchivo wc" 3 El convenio para especificar la prioridad en Unix difiere según los sistemas. En sistemas más antiguos, el criterio es que una prioridad mayor viene representada por un número menor. En los sistemas más modernos, un número mayor representa una prioridad mayor. Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 37

38 12 Miscelánea de órdenes repeat umask La orden repeat se usa para ejecutar una orden de forma repetida. Su sintaxis es: repeat contador orden La orden especificada en orden se ejecuta tantas veces como indica contador. La orden debe ser simple, no puede ser un grupo entre paréntesis. 100% repeat 2 echo No hay espacio en el dispositivo No hay espacio en el dispositivo No hay espacio en el dispositivo Como indicábamos, la protección en Unix descansa en el sistema de archivos, es decir, los permisos de los archivos determinan quién, y qué, se puede hacer sobre un archivo. Por ello, es necesario cuidar escrupulosamente los permisos de archivos y directorios. En este sentido y con la idea de que es más seguro limitar permisos y luego ampliarlos, que darlos y luego limitarlos, surge la máscara de permisos. Cada usuario tiene por defecto una máscara de permisos, que indica en todo momento qué permisos NO QUEREMOS que tengan los archivos que vamos a crear, así, al crear un archivo/directorio, el sistema elimina de la cadena de permisos (por defecto sería: rwxrwxrwx si es un directorio o archivo ejecutable, y rw-rw-rwpara archivo regular) los permisos que tengamos en la máscara. La orden umask nos permite ver y modificar la máscara de permisos según nuestras necesidades. umask [ valor ] Sin argumentos, umask muestra la máscara de creación de archivos. Con un argumento, que debe ser un número en octal, se establece una nueva máscara. Por defecto, es 0. Para el usuario, los permisos de protección vienen representados por una cadena de caracteres de la forma rwxrwxrwx. Sin embargo, el sistema utiliza un número en octal de tres cifras para representarlos, donde cada cifra representa un grupo de tres letras. La correspondencia entre números y permisos a parece en la Tabla Tabla Permisos de archivos en octal. Usuario Grupo Resto Carácter r w x r w x r w x Número octal Por ejemplo, si queremos generar los permisos para un archivo de forma que sea de lectura, escritura y ejecución para el propietario, de lectura y ejecución para el grupo, y de ejecución para el resto, es decir, la cadena rwxr-x--x, el número octal se genera como: = 755. El valor de umask se resta de estos permisos de creación reales para determinar el permiso efectivo de creación. Por ejemplo, cuando creamos un archivo de texto por defecto vemos que se le asigna la cadena de protección rw-r--r--. Esto se debe a la máscara que se suele poner tener por defecto en la mayoría de los sistemas: 101% umask 22 Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 38

39 De forma que a los permisos 666 (rw-rw-rw-) del archivo regular le restamos 22, por los que queda 644, o sea, rw-r--r--. Como veremos en la Parte II, la orden chmod tiene dos formas de expresar los permisos, la forma simbólica (cadena rwxrwxrwx), y la forma octal (número octal construido como acabamos de ver). Así, podemos asignar permisos rw-r--r-- a miprograma.c de la forma: 102% chmod 644 miprograma.c Planificación de eventos con sched Podemos planificar la ocurrencia de determinados eventos (órdenes) en diferentes instantes de tiempo. La orden sched tiene el formato sched [-n] sched [+]hh:mm orden Sin opciones, muestra la lista de eventos planificados (según el formato definido en la variable sched). Con la opción n, borra el evento de la lista. La segunda forma añade orden a la lista de eventos a planificar. Por ejemplo, para que el shell nos notifique a una determinada hora un mensaje: % sched 10:00 echo En 10 minutos debes ir a la reunión El tiempo se puede dar en 12 horas, por ejemplo, 5pm (a las cinco de la tarde); o relativo al tiempo actual, +1:30 (dentro de hora y media). El mecanismo de esta orden es similar, no igual, a la orden Linux at. Su principal desventaja es que pudiera no planificarse un evento en el tiempo exacto que deseamos (en el instante de notificación, el shell puede estar ejecutando una orden). Su principal ventaja es que como se ejecuta en el shell tiene acceso a todas las variables. Esto nos suministra un mecanismo para cambiar el entorno de trabajo basándonos en la hora del día. El formato con el que debe mostrarse la lista de tareas planificadas por la orden empotrada sched. Viene definido por la variable $sched. Si no se indica nada, se utiliza por defecto %h\t%t\t%r\n. La secuencia de formatos definidos en esta variable es la misma que la que se describira en la variable $prompt de la Parte II. Planificando eventos con at La orden at se utiliza para programar la ejecución de órdenes en un instante de tiempo posterior. Las órdenes a ejecutar pueden darse interactivamente o a través de un archivo de órdenes. Las órdenes se ejecutan en el shell especificado en la variable $SHELL. Cualquier información de salida de las órdenes se dirige a un archivo. La orden at encola trabajos para una posterior ejecución. Su sintaxis es at [-V] [-q cola] [-f archivo] [-mldbv] TIEMPO at c job [job ] El primer formato se utiliza para añadir el trabajo a una cola. El segundo para ver los detalles específicos de los trabajos, no para ejecutarlos. El formato de tiempo puede ser bastante complejo (ver definición exacta en /usr/doc/at-3.1.7/timespec). Algunos formatos son: HH:MM (para el mismo día); MMDDYY (para cualquier día). Tiempo relativo now + tiempo (con tiempo en minutos, horas, días, o semanas) Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 39

40 Si queremos borrar ciertos archivos dentro de una hora, podemos ejecutar la orden: % at now + 1 hours warning: commands will be executed (in order) using a)$shell b)login shell c)/bin/sh at> rm *.o at> <control>-d job 5 at :25 % _ La orden atq nos permite ver los trabajos que tenemos planificados, y la orden atrm borrar trabajos especificando el número de trabajo. 13 Procesamiento avanzado de archivos Veamos ahora algunas órdenes para el procesamiento y manipulación de archivos más sofisticadas que las vistas hasta ahora. Cortar y pegar con cut y paste Las órdenes cut y paste permiten procesar archivos que tienen forma de tabla (conjunto de líneas, cada una dividida en un número fijo de columnas). Veamos a continuación cada una de estas órdenes y algunos ejemplos. La orden cut tiene el formato: cut [opciones] [archivos] entre las opciones podemos encontrar: -b muestra sólo los bytes indicados -c ídem los caracteres indicados. -d carácter delimitador de campos, si no es TAB -f lista muestra los campos indicados en lista. Permite especificar rangos: N n-ésimo byte, carácter o campo (contado desde 1), N- desde el carácter n hasta el final, N-M de n al m, y M, desde el primero al m-ésimo. Para ver algunos ejemplos vamos a tomar el archivo de muestra, denominado agenda, que tiene la siguiente estructura nombre dir_correo teléfono. % cat agenda Doraimon doraimon@dibujos.com Nobita nobita@dibujos.es Gigante gigante@notengo.jp Sisuka sisuka@micorreo.org Suneo suneomk@jejeje.com Podemos ver el primer y último campo del archivo con: % cut f1,3 agenda Doraimon Nobita Gigante Sisuka Suneo Si el archivo agenda estuviera estructurado utilizando : como separador, en lugar de TAB, podríamos usar la orden siguiente para recuperar la columna 2: % cat agenda Doraimon:doraimon@dibujos.com: Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 40

41 % cut d: -f2 agenda nobita@dibujos.es sisuka@micorreo.org Podemos pegar los archivos agenda y direcciones (observa:el resultado sale sólo por pantalla). % cat direcciones C/ Sol, 123 C/ Luna, 234 Plz./ Planeta s/n C/ Perdido, 12 C/ Pijolandia, 15 % paste agenda direcciones Doraimon doraimon@dibujos.com C/ Sol, 123 Nobita nobita@dibujos.es C/ Luna, 234 Gigante gigante@notengo.jp Plz./ Planeta s/n Sisuka sisuka@micorreo.org C/ Perdido, 12 Suneo suneomk@jejeje.com C/ Pijolandia, 15 Supongamos que ahora deseamos crear un archivo que contenga los datos de los dos archivos anteriores con el formato: nombre direccion correo telefono % cut f1 agenda > tmp1 % cut f2-3 agenda > tmp2 % paste tmp1 direcciones tmp2 > nuevaagenda %cat nuevaagenda Doraimon C/ Sol, 123 doraimon@dibujos.com Nobita C/ Luna, 234 nobita@dibujos.es Gigante Plz./ Planeta s/n gigante@notengo.jp Sisuka C/ Perdido, 12 sisuka@micorreo.org Suneo C/ Pijolandia, 15 suneomk@jejeje.com Podemos, generar una versión de la agenda en la que aparezcan los campos 1 y 3, de agenda y de direcciones. Para ello, primero pegamos y después cortamos % paste agenda direcciones cut f1,3,4 Doraimon C/ Sol, 123 La orden paste tiene la forma paste [opciones] [archivos] y las opciones son: -d delimitador, si no es TAB -s pega un archivo en serie en lugar de en paralelo Empaquetado y compresión de archivos con tar y gzip - Compresión de archivos La compresión de archivos nos permite ahorrar espacio de disco y tiempo en la transmisión de los mismos. Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 41

42 Para comprimir y descomprimir archivos podemos utilizar las órdenes cuya sintaxis aparece a continuación: gzip [opciones] [-S sufijo] [nombre ] gunzip [opciones] [-S sufijo] [nombre ] zcat [-fhlv] [nombre ] gzip comprime uno o varios archivos. Cada archivo es sustituido por uno cuya extensión es.gz. Los archivos son restaurados con las ordenes gzip d, gunzip o zcat. Veamos algunos ejemplos. Primero vamos a concatenar varios archivos comprimidos mediante las órdenes: % gzip c archivo1 > archivos.gz % gzip c archivo2 >> archivos.gz Podemos descomprimir los archivos en la salida estándar en las dos formas siguientes: % gunzip archivos % zcat archivo1 archivo2 Por otra parte, se obtiene una mayor compresión si se comprimen todos los archivos a la vez (primera orden de las 2 que siguen) que por separado (segunda orden): % cat archivo1 archivo2 gzip > archivos.gz % gzip c archiv1 archivo2 > archivos.gz También, podemos re-comprimir archivos concatenados para obtener una mayor compresión. % gzip cd viejo.gz gzip >nuevo.gz Por último, indicar que si queremos crear un único archivo con múltiples componentes que puedan extraerse posteriormente de forma independiente, es recomendable utilizar tar, pues gzip esta pensado para complementar a tar, no para sustituirlo. - Empaquetado de archivos La compresión de archivos ahorra espacio, pero en el caso de pequeños archivos, el ahorro no es muy significativo. Al comprimir archivos de un tamaño igual o menor que un cluster (unidad mínima de almacenamiento en disco), el archivo seguirá ocupando el mismo espacio en disco; sí ahorramos tiempo, por ejemplo, si tenemos que transmitirlo. La orden tar se utiliza para empaquetar un grupo de archivos en un único archivo, que tiene la estructura de un encabezado de 512 bytes y el archivo, repetida tantas veces como archivos empaquetemos. El origen de la orden obedecía a almacenar jerarquías de directorios en cinta para copias de seguridad. En la actualidad, se utiliza para ahorrar espacio (al reducir la fragmentación interna de los clusters) y aumentar las velocidades de transmisión. En este sentido, es la forma habitual de suministrar parches y distribuciones de sistemas. La sintaxis de la orden tar es: tar [opciones] [archivos] Las opciones de tar pueden ir o no precedidas del -. Si bien tiene numerosas opciones, sólo vamos a ver algunas de ellas: c Crea una nueva cinta para almacenar en ella los archivos. r Graba archivos al final de la cinta t Enumera el contenido de la cinta. f archivo Vamos a ver un ejemplo Utiliza de archivo empaquetado como en destino un archivo de los de archivos disco a de empaquetar. una jerarquía Por de directorios (todos los archivos defecto directorios el valor es que /dev/mto hay en (una el directorio unidad de MisPracticasSOI): cinta). x Extrae los archivos de la cinta. Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 42

43 % cd MisPracticasSOI % tar cvf practicassoi.tar../sesion1/archivo1./sesion4/achivon % file practicassoi.tar practicassoi.tar: GNU tar archive Para restaurar posteriormente en el directorio actual todos los archivos podemos utilizar la opción x: % tar xvf practicassoi.tar Observamos como el archivo tar no desaparece al finalizar el trabajo, pues nos sirve como copia de seguridad. Con las opciones x y t también podemos recuperar archivos concretos: con la primera debemos conocer el camino de acceso al archivo, con la segunda no. Por ejemplo, podemos recuperar una práctica concreta de la forma: % tar xvf practicassoi.tar Sesion2/ejercicio1.tcsh 14 Expresiones regulares Un usuario avanzado o un administrador del sistema que desee obtener la máxima potencia de ciertas órdenes, debe conocer y manejar las expresiones regulares que son expresiones para especificar un patrón de búsqueda dentro de una cadena o archivo. La Tabla 1.12 muestra los caracteres de posición y de patrón, y su significado. Entre las herramientas más frecuentes que utilizan expresiones regulares tenemos: awk, ed, egrep, grep, sed, y vi. Para ilustrar el uso de expresiones regulares con algunas de las órdenes anteriores, partiremos del archivo agenda que vimos en el apartado de cortar y pegar. Ya utilizamos grep para reconocer patrones sencillos, ahora construiremos patrones más sofisticados. Tabla Metacaracteres utilizados en expresiones regulares. Metacarácter Descripción Soportado por. * +? ^ $ \ ( ) [ ] {n} Iguala cualquier carácter único Iguala el carácter previo cero ó más veces Iguala el carácter previo una ó más veces Iguala el carácter previo 0 ó 1 vez. Inicia la igualación al principio de la cadena. Iguala al final de la cadena Operador OR Secuencia de escape Grupo Conjunto Iguala si hay n apariciones del carácter precedente Todas Todas awk, egrep awk, grep Todas Todas awk, egrep ed, sed, vi Todas Todas Todas Por ejemplo, si queremos ver aquellos nombres que comienzan por alguna letra de la A la G: % grep ^[A-G] agenda Doraimon doraimon@dibujos.com Gigante gigante@notengo.jp Para ver aquellas entradas que contienen al menos ocho letras minúsculas consecutivas: % grep [a-z]\{8\} agenda Doraimon doraimon@dibujos.com Sisuka sisuka@micorreo.org Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 43

44 Si deseamos ver aquellas líneas que contienen nombre que empiezan por Do, tenemos dos formas de hacerlo: % grep ^Do agenda % grep \<Do agenda Doraimon doraimon@dibujos.com O para las que terminan en 7: % grep 7$ agenda % grep 7\> agenda Doraimon doraimon@dibujos.com Gigante gigante@notengo.jp Podemos, utilizar ahora egrep para ver aquellas líneas que tengan las palabras Nobita o Suneo, y que muestre el número de línea que es: % egrep n Nobita Suneo agenda Aquellos nombres que comienzan por S ó G podemos verlos con: % egrep ^D ^G agenda Doraimon doraimon@dibujos.com Gigante gigante@notengo.jp Operaciones sobre medios separables Linux permite que los usuarios tengan acceso a los dispositivos separables sin necesidad de tener permisos de root. Vamos a describir brevemente una de las formas en las que un usuario puede acceder a sistemas de archivos MS-DOS. El paquete mtools nos permite acceder a sistemas de archivos FAT y VFAT. La Tabla 1.13 muestra las órdenes más comunes del paquete así como su equivalente en MS-DOS. El archivo /etc/mtools.conf determina la capacidad de las órdenes para acceder a los dispositivos con sistemas de archivos MS-DOS. Tabla Ordenes de mtools. Orden Orden MS-DOS Descripción mattrib mbadblocks mcd mcopy mdel mdeltree mdir mdu mformat mlabel mmd mmove mrd mren mtype mzip attrib - cd copy delete deltree dir - format label mkdir move rmdir ren type - Establece los atributos de un archivo DOS. Localiza y marca los bloques malos del disco. Cambia de directorio. Copia archivos de/hacia un sistema archivos DOS. Borra archivos. Borra directorio y los archivos bajo él. Muestra un listado del directorio. Muestra el espacio en disco. Realiza un formateo mínimo del disquete. Establece la etiqueta de volumen. Crea un directorio. Mueve o renombra archivos o directorios. Elimina un directorio. Renombra un archivo. Muestra un archivo de texto. Realiza órdenes específicas sobre un disco Zip. Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 44

45 16 Algunas herramientas para vigilar procesos Podemos ver el estado nuestro sistema mediante herramientas que permiten vigilar la ejecución de los procesos. En Linux, estas herramientas utilizan el seudo-sistema de archivos / proc y están contenidas en el paquete procps. En el encontramos: top, vmstat, free, uptime, w, etc. En Red Hat algunas herramientas también están disponibles en los entornos de ventanas, como es el caso de ktop, kpm y procinfo en kde, ó gtop (ver Figura 1.6) en gnome. Comprobación de los dispositivos El pseudo-sistema de archivos /proc permite consultar los dispositivos reconocidos por el kernel de Linux. La siguiente orden nos muestra parte de la información que podemos obtener de este tipo: % cat /proc/cpuinfo # información sobre el procesador % cat /proc/devices # sobre los dispositivos % cat /proc/interrupts # interrupciones % cat /proc/dma # DMA % cat /proc/ioports # puertos de entrada/salida de dispositivos % cat /proc/pci # dispositivos PCI del sistema % ls l /proc/ide # dispositivos IDE % ls l /proc/scsi # dispositivos SCSI Orden ps Figura Ejemplo de ejecución de gtop. La orden ps nos da una instantánea de los procesos del sistema actuales (cuando se ejecuta la orden). Si queremos tomar diferentes instantáneas debemos de utilizar top. ps [opciones] Algunas opciones de esta orden: -e que muestra todos los procesos -u procesos de un usuario especificado -l formato largo -o formato definido por el usuario, ps sin opciones ni argumentos da información sobre los procesos de la sesión actual. Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 45

46 Por ejemplo, si deseamos ver los porcentajes de uso de CPU de los procesos del sistema (en el manual en línea podemos ver los diferentes formatos que podemos utilizar en la orden) podemos ejecutar la orden: % ps eo pid,%cpu PID %CPU Si bien con esta orden podemos ver las relaciones de parentesco entre los procesos del sistema deduciéndolas de los campos PID y PPID, es más sencillo verlas con la orden pstree que construye un árbol con los procesos del sistema para nosotros (la única pega es que lo realiza para el árbol completo no para sub-árboles). Orden vmstat La orden vmstat permite obtener una estadística del uso de memoria virtual, mostrándonos información sobre los procesos, la memoria, la paginación, los dispositivos de E/S de bloques, las trampas, y la actividad de CPU. Esta orden esta pensada para identificar cuellos de botella en el sistema. La implementación de Linux no cuenta a la propia vmstat en las estadísticas. Sobre la resultados, recordar que todas las implementaciones actuales de Linux utilizan bloques de disco de 1KB, excepto para los CD-ROMs que son de 2KB. Hay que resaltar que los valores de la primera línea del resultado de la orden recogen los promedios estadísticos desde el arranque del sistema por lo que no son muy fiables. vmstat [-n] [retraso] [contador] La opción n provoca que la cabecera se muestre una sola vez, en lugar de periódicamente. retraso es el periodo que debe transcurrir entre actualizaciones (en sg), y contador el número de actualizaciones que deseamos hacer. Los campos que muestra la orden son: Procs r: nº procesos esperando para ejecutarse b: nº procesos durmiendo (bloqueados) ininterrumpidamente. w: nº de procesos sacados de memoria (este campo es calculado). Memory swpd: Memoria virtual total en uso (KB). free: Cantidad de memoria libre (KB). buff: Cantidad de memoria utilizada como búferes (KB). cache: Caché en uso (KB). Swap si: Memoria transferida desde el dispositivo a memoria (KB/s). so: Memoria transferida al dispositivo de intercambio (KB/s). IO bi: Bloques enviados a un dispositivo de bloques (KB/s). bo: Bloques recibidos desde un dispositivo de bloques. (KB/s). System in: nº de interrupciones por segundo (incluida la del reloj). cs: número de cambios de contexto por segundo. CPU us: % del tiempo total de CPU ejecutándose en modo usuario. sy: Ídem en modo kernel. id: Ídem tiempo ocioso. Para obtener una estadística con 5 instantáneas tomadas a intervalos de 2 sg cada una: Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 46

47 % vmstat 2 5 procs memory swap io system cpu r b w swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id Otra herramienta que nos da información sobre la memoria es free (ver info free). Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 47

48 Ejercicios: 1. Desplacémonos hasta el directorio /bin, genere los siguientes listados de archivos (siempre de la forma más compacta y utilizando los metacaracteres apropiados): a) Todos los archivos que contengan solo cuatro caracteres en su nombre. b) Todos los archivos que comiencen por d ó f. c) Todos los archivos que comiencen por sa, se, ad. d) Todos los archivos que comiencen por t y acaben en r 2. Cree un archivo, sin usar ningún editor, con tres de las órdenes que hemos realizado en los ejercicios anteriores. Después, añada dos nuevas órdenes al archivo sin usar ningún editor. 3. Construya una línea de órdenes que liste todos los archivos del directorio /bin que comiencen por h y que, en caso de que no hubiera ninguno, muestre el siguiente mensaje: "no hay ninguno". Para mostrar una cadena de caracteres puede utilizar la orden echo. 4. Construya una línea de órdenes que nos dé como resultado el número de archivos y directorios que hay en el directorio de trabajo y, a continuación, imprima la fecha y hora actual. Para ello necesitará conocer dos ordenes más: wc (cuenta el número de líneas, palabras y caracteres) y date (imprime la hora y fecha actual). Utilice man para conocer más sobre ellas. 5. Cree dos ficheros con unas cuantas líneas cada uno. Escriba una orden adecuada para añadir el contenido del primer archivo al del segundo. 6. Suponed que estáis depurando una aplicación que necesita utilizar unas variables de entorno con unos valores determinados, mientras que el entorno de depuración necesita otros valores para esas variables Cómo podríamos hacerlo? Otro ejemplo con la misma solución: suponed que estamos en una edición de vi y necesitamos ejecutar ciertas ordenes del shell o de Linux sin abandonar la sesión de edición. 7. Cree un alias, que se llame intercambiar, que acepte dos argumentos. Los dos argumentos se corresponderán con los nombres de dos archivos existentes cuyos contenidos serán intercambiados al ejecutar el alias. Por ejemplo, si el archivo fich1 contiene la palabra hola y el archivo fich2 contiene la palabra adios, al ejecutar el alias y darle como argumentos los nombres de estos dos archivos, el resultado será que fich1 contendrá la palabra adios y fich2 contendrá la palabra hola. 8. Cree una orden alias llamada creara (crear archivo) a la cual se le pasa un argumento (el nombre del archivo a crear). Previamente ha de visualizar un mensaje indicando que para terminar de introducir datos en dicho archivo se ha de pulsar <Ctrl>-D. Una vez creado, ha de cambiar los bits de modo (o bits de protección) para permitir su ejecución para el propietario y para el grupo del propietario del archivo. 9. Cree un alias que muestre de entre todos los procesos del sistema aquellos cuyo nombre coincide con el que se especifica como argumento. Por ejemplo, si el alias se llama psq, podemos invocarlo % psq portmap rpc :07? portmap Notas: la opción v de grep invierte la selección. Use ps para ver los procesos. Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 48

49 10. Escriba una orden que muestre del archivo agenda, que vimos en los ejemplo, las líneas que empiezan por S y contienen la letra k. El resultado de la orden deberá mostrar también el número de las líneas que satisfacen la condición. 11. Idea un procedimiento para que toda las ordenes, resultados, etc. de una sesión de trabajo sean visibles en pantalla y además se guarden en un archivo. Por ejemplo, si durante la sesión ejecutamos un ls l, el resultado de este debe aparecer en pantalla y registraremos en un archivo tanto la invocación de la orden como el resultado. 12. Es frecuente que nuestra en nuestra cuenta de trabajo de la Escuela ocupemos todo el espacio asignado (podemos verlo con quota v o bien con du $home). Practica con tar y gzip para ahorrar espacio y salvar una parte de la jerarquía de directorios de tu cuenta. 13. Crea un texto documentación aquí que presente por pantalla la información siguiente (sin usar la orden echo): su path por defecto es: path está conectado al terminal: terminal su nombre de usuario nombre corresponde al uid uid. 14. Formar un alias para history que imprima la lista de los eventos formateada en 3 columnas. Para hacerlo necesitamos las siguientes ordenes: cut [-cf] [archivos] - vista en el guión. pr [-número] [archivos] - Formatea uno o más archivos de acuerdo con las opciones especificadas en la salida estándar. Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 49

50 Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 50

51 Módulo I - Parte II: LA PROGRAMACION DEL TCHSHELL En las siguientes sesiones, veremos dos elementos importantes para la construcción de programas del shell: las variables del shell y las órdenes de control de flujo. Respecto a las variables, veremos cómo definirlas, cómo afectan a la ejecución de los programas y cómo destruirlas. Concretamente veremos: Las variables de entorno y las variables locales, y cómo definirlas, El uso de las variables empotradas que aceptan valores: $argv, $autologout, $cwd, $home, $path, $prompt, $status, $time, $watch, $$. Variables empotradas que actúan como conmutadores: $filec, $notify, $rmstar. Variables numéricas del shell. Formar expresiones con las variables del shell, la los operadores aritméticos, de igualación de patrones, de asignación, postfijos, y de consulta de archivos. Instrucciones de iteración, de condición, gestión de interrupciones, y archivos de configuración del shell. Veremos las siguientes órdenes: chmod uuencode uudecode Orden de break continue foreach goto if onintr set setenv shift source switch tcsh time where while Ordenes empotradas Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 51

52 Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 52

53 1 Variables del shell 1.1 Variables de entorno y variables locales El shell, como lenguaje de programación que es, necesita poder definir y usar variables. Las variables del shell caen en dos categorías: locales y de entorno. Las dos pueden albergar valores, cadenas o números, y pueden utilizarse tanto en programas shell como interactivamente. La diferencia entre ambos tipos radica en su alcance o ámbito. Cuando damos al shell una orden interactiva, Linux inicia un nuevo proceso para ejecutar la orden. El nuevo proceso hereda algunos atributos del entorno en el que se creó. Estos atributos se pasan de unos procesos a otros por medio de las variables de entorno, también denominadas variables globales. Por contra, las variables locales y sus valores no pasan de un proceso a otro, y sus contenidos se descartan cuando salimos del shell en el cual se definieron. Si bien, existen algunas excepciones, como veremos, en los cuales la asignación de una variable local provoca también que su contenido se almacene en la correspondiente variable de entorno. El shell trata por igual a todas las variables: todas están identificadas por un prefijo especial, el signo dolar ($), que indica que la palabra que sigue es el nombre de una variable. Por otra parte, para la designación de variables existe una convención: se usan letras mayúsculas para las variables de entorno, y minúsculas para las variables locales. Como Linux es sensible al tipo, es importante el uso de mayúsculas o minúsculas. No son lo mismo $COSA, que $cosa, que $CoSa, etc. 1.2 Asignación de variables del shell Las ordenes para asignar y visualizar los contenidos de las variables son: set [-r][var [ = valor]] set var[n] = palabra Donde var es el nombre de la variable, compuesto por letras, dígitos y/o subrayado (_). Los nombres de variables deben comenzar por una letra y tener un máximo de 20 caracteres. Si una variable no existe, la orden set la crea. set sin argumentos visualiza los valores de todas las variables locales. Con el argumento var solo asigna un valor nulo a la variable. Si el argumento es var = valor, entonces se asigna valor a var. El valor puede ser una palabra o (lista_de_palabras). Antes de ser asignados, todos los valores son expandidos en órdenes y nombres de archivos. Las variables multipalabra son matrices cuyos elementos pueden ser accesibles individualmente, indicando su posición dentro de la matriz con [ ] (comenzando con el elemento número 1). Con la opción r se declaran de sólo lectura. Ejemplos: % set varprueba = prueba123 % set matrizpru = (prueba 1 2 3) % set varvacia % set matrizpru[3] = 2 Por ejemplo, si deseo ver los valores de mis variables locales y de entorno, podré hacerlo con las órdenes set y setenv sin argumentos, respectivamente: 1% set Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 53

54 argv () autolog 10 cwd /home/jose history 50 home /home/jose... 2% setenv EXINIT=set ai wm=5 ts=4 HOME=/home/jose... Algunas variables de entorno: Variable DISPLAY EDIT EXINIT HOME HOST MANPATH PATH PRINTER SHELL TERM USER ó LOGNAME VISUAL Descripción Designación del dispositivo de pantalla física y X server Camino de nuestro editor favorito Cadena de inicialización de vi/ex Camino del directorio home Nombre del ordenador Camino de búsqueda para la orden man Camino de búsqueda de órdenes para el shell Impresora por defecto Nombre del shell de entrada Tipo de terminal o emulador del terminal Identificador de usuario Camino del editor a pantalla completa preferido Ejecuta set y setenv en tu equipo para ver que variables tienes definidas. Su significado lo iremos viéndolo en los siguientes apartados. Asignación de variables locales Veamos con más detenimiento la manipulación de variables locales. Las órdenes que se dan a continuación crean y/o asignan una serie de variables 3% set mivar 4% set nuevavar = "Datos de prueba" 5% set numvar = 5 6% set colores = (rojo naranja amarillo verde azul) El shell no distingue entre variables que contienen cadenas o números. Con una variable inicializada como en la orden número 3, tenemos la opción de almacenar en ella cualquier dato. Las órdenes (4, 5 y 6) crean variables con un valor inicial. La diferencia entre las órdenes 4 y 6 es la siguiente: en 4, creamos la variable y le asignamos como valor la cadena "Datos de prueba" (aunque contiene tres palabras, estas se tratan como un todo); en la 6, creamos una matriz de 5 elementos. Como indicábamos en la introducción, las variables locales no sobreviven al proceso que las creo. Para verlo, vamos a crear una variable en un subshell y veremos que no existe cuando salimos de él: % set variable= Mi casa % tcsh # creamos otro shell, hijo del anterior Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 54

55 % set variable= Mi cole # definimos variable con otro valor % echo $variable Mi cole % exit # volvemos al shell original % echo $variable # la variable no ha cambiado Mi casa Mecanismo de sustitución de órdenes El shell posee un mecanismo denominado sustitución de órdenes. Este es muy útil para la generación de listas. El mecanismo se indica por el operador acento grave ` (tecla a la derecha de la P ); no confundir con la comilla simple o acento agudo. Para usar la sustitución, encerramos cualquier orden válida de Linux entre comillas graves. El shell ejecutará la orden que hay dentro de los acentos graves antes de expandir los nombres de archivos de una línea de órdenes. La expresión delimitada por los acentos graves es sustituida por la salida resultante de ejecutar la orden. Entonces, se produce la evaluación de los nombres de archivos, y, a continuación, el resto de los pasos que ejecuta el shell para procesar la orden. Veamos cómo generar una lista de archivos y asignarla a una variable multipalabra: 7% ls archivo1 programa.c soi 8% set listaarchi=`ls` #asigna a listaarchi el resultado de ls 9% echo $listaarchi archivo1 programa.c soi Otro ejemplo de uso de la sustitución de órdenes, podemos listar los archivos fuente que contengan la palabra saldo con 10% ls `grep -l saldo *.c` # El resultado grep se usa como argumento de ls nominas.c Además de generar listas, otro uso es sustituir órdenes por el resultado de su ejecución. Por ejemplo, podemos ejecutar de una vez: 11% echo El número de procesos es `ps wc l` Asignación de variables de entorno El uso de variables globales es similar al de las variables locales. Las diferencias entre ambas están en: o o o Para variables de entorno usamos setenv, en lugar de set. setenv usa un espacio blanco en lugar de = entre el nombre de la variable y su valor. El valor de las variables de entorno debe ser una palabra simple o una cadena entrecomillada, pero no una variable multipalabra. Algunos ejemplos: 11% setenv MYVAR % setenv DISPLAY jose:0.0 13% setenv CADENA "Esto es una cadena" Existen algunas variables de entorno muy utilizadas - $USER, $TERM, y $PATH - que son importadas automáticamente de las variables $user, $term y $path, por lo que no hay Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 55

56 necesidad de ejecutar una orden setenv para ellas. Además, el shell asigna a la variable $PWD el valor que en cada momento tenga la variable $cwd. (directorio de trabajo -ver apartado 3) Las variables de entorno, además de ser vistas por el shell, son accesibles desde los programas que ejecutamos desde el shell (recuerda cómo obtener las variables de entorno en un programa en C -extern char **environ, getenv, putenv, etc). Por ejemplo, si ejecutamos programa desde el shell podemos ver que el proceso que ejecuta programa tiene el entorno definido por las variables de entorno del shell: % setenv HOME=/home/usuario PATH=/usr/local/bin:/bin SHELL=/bin/tcsh USER=usuario HOST=mipc % programa& % cat /proc/123/environ # muestra entorno del proceso con pid=123,nuestro programa. HOME=/home/usuarioPATH=/usr/local/bin:/binSHELL=/bin/tcshUSER=usuarioHOST=mipc 2 Programas del shell Vamos a hacer un paréntesis en la explicación de las variables para explicar con detalle cómo crear y ejecutar programas escritos en el lenguaje del shell. Utilizando la orden tcsh La orden tcsh ejecuta un tc-shell. La sintaxis para la orden tcsh es: tcsh [-opciones] [argumentos...] De las diferentes opciones, unas opciones son más apropiadas para el funcionamiento interactivo y otras para el no interactivo. Excepto para las opciones -c, -i, -s y -t, en el resto se asume que el primer argumento dado, que no sea una opción, es el nombre del programa u orden a ejecutar. Los siguientes argumentos son parte de la lista de argumentos del programa u orden. Algunas de las opciones de la orden son: -b (opción de ruptura) Permite separar lo que son opciones para el tcsh, que van antes de la -b, de lo que son opciones para la orden, van después de la -b. % csh miprograma -f -v -b -q -x Las opciones -f y -v son procesadas por tcsh, y las -q y -x por miprograma. -c (opción archivo de ordenes) La usamos para iniciar el shell en modo no interactivo, es decir, que toma las órdenes de un archivo. Cualquier argumento que aparezca en la línea de órdenes de tcsh después del primer argumento se deposita en la variable $argv. % csh -c archivoprograma -v -a archivo1 archivo2 Ahora, sólo -c es procesada por tcsh. Necesitamos la -c puesto que pudiera no estar claro que miprograma es un archivo de órdenes. Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 56

57 -f (opción arranque rápido) Indica que no se lea el archivo de configuración.cshrc, por lo que produce un arranque más rápido. Se usa principalmente en modo no interactivo y suele usarse a menudo en la primera línea de los programas del tcsh. Algunas de las opciones útiles a la hora de depurar los programas del shell: -n (opción no ejecución)- La usamos cuando estamos escribiendo un programa shell y queremos comprobar la sintaxis. El shell aísla e interpreta las órdenes, pero no las ejecuta. -v (opción verbosa) Activa la variable $verbose, de forma que la entrada de órdenes se muestra después de la sustitución de la historia. -x (opción ejecución) Activa la variable $echo, mostrando las órdenes inmediatamente antes de su ejecución. -V Activa la variable $verbose, incluso antes de ejecutar.tcshrc. -X Activa la variable $echo, incluso antes de ejecutar.tcshrc. Sea el programa en tcshell que realiza lo siguiente: escribe en un archivo la fecha y hora actual y los procesos que el usuario tiene en ese momento. % cat ejemplo #! /bin/tcsh -f set fecha=`date` set dia=$fecha[3] set mes=$fecha[2] set hora=$fecha[4] # obtenemos los identificadores de los procesos # en formato pid nombre, y sin cabecera set procesos=(`ps -ho "%p %c"`) echo Fecha: $dia $mes $hora Procesos: $procesos >>traza.dat En el programa anterior hay un error, y al ejecutarlo el shell nos diría % tcsh f ejemplo set: No existe correspondencia. Como hay varias declaraciones set, no sabemos a cual se refiere. Podemos ver cual es la que esta mal, invocándolo de la siguiente manera: % tcsh fv ejemplo set fecha=`date` set dia=$fecha[3] set mes=$fecha[2] set hora=fecha[4] set: No existe correspondencia. Podemos observar cómo en la declaración donde se ha detenido la ejecución falta un $ para referirnos al valor de la variable. Archivos interpretados Hemos visto cómo ejecutar un programa escrito en el lenguaje del shell con la orden tcsh, pero quizás la forma más común de ejecutar programas de un shell es a través de los archivos interpretados. Para implementar este mecanismo, los diseñadores de Unix sobrecargaron la funcionalidad de la llamada al sistema que permite ejecutar un programa, la Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 57

58 llamada exec(). De forma que, cuando mandamos a ejecutar un programa, la función exec comprueba si el archivo es binario o no. Si es un binario (resultado de una compilación) lo ejecuta en la forma usual. Pero si el archivo no es binario, la función exec esta diseñada para suponer que lo que contiene el archivo son órdenes para un intérprete de órdenes, por lo ejecuta un shell y le pasa a éste el contenido del archivo del programa para que lo interprete. De aquí el nombre de archivos interpretados. Ahora bien, el shell creado por exec por defecto es un Bourne shell Qué ocurre si queremos ejecutar un programa escrito en otro lenguaje? En este caso se sigue el siguiente convenio: la primera línea del archivo interpretado debe contener el programa intérprete al que se le debe pasar el resto del contenido del archivo. El convenio para indicar el intérprete es: #! path_absoluto_del_interprete [argumentos] De esta manera, podemos ejecutar programas shell de una manera sencilla. Por ejemplo: % cat >prueba # creamos un programa en tcsh #! /bin/tcsh -f # indicamos a exec que debe crear un tcsh set var=345 echo El valor de la variable es $var if ( $var < 500) then echo valor menor que 500 else echo valor mayor que 500 endif <CTRL>-D % chmod u+x prueba # damos permiso de ejecución %./prueba # ejecutamos prueba directamente El valor de la variable es 345 valor menos que 500 Si no hubiésemos especificado el intérprete en la primera línea, se hubiese creado un Bourne shell para ejecutar el programa, y nos daría errores de sintaxis ya que la sintaxis de las órdenes de Bourne shell difiere de la del tcsh. La ventaja de los archivos interpretados es que no debemos conocer el lenguaje en el que están escritos los programas para poder ejecutarlos, es el sistema el que se encarga de ello. 3 Variables empotradas que admiten valores El tcshell tiene variables locales empotradas que se tratan de forma especial ya que controlan algún aspecto de su funcionamiento. Cuando se asigna o cambia el valor de esas variables, la conducta del shell varía. Dado que son variables locales, deben asignarse para cada shell que ejecutemos. En esta sección, explicaremos las variables empotradas de uso más frecuente. Una lista completa puede verse en la página del manual en línea de tcsh (man tcsh). La lista de argumentos $argv Al escribir un programa del shell, podemos usar la variable $argv para tener acceso a los argumentos de la línea de órdenes. Esta es una variable multipalabra, donde cada elemento de la matriz corresponde con cada uno de los argumentos de la línea de órdenes, incluido el nombre de la orden. Esto nos va a permitir utilizar $argv para ver las opciones o argumentos, y poder así adecuar la operación del programa en función de la presencia/ausencia de determinados argumentos. Un sinónimo de $argv[n] es $n. El elemento 0 de la lista de argumentos ($argv[0] = $0) representa la orden. Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 58

59 Para ilustrar su uso, vamos a construir un pequeño programa permisos con dos argumentos: el primero, el nombre de un archivo del cuál se hará un ls -l; el segundo una cadena de hasta tres caracteres (r, x, w, o combinaciones de ellos). Este programa suprimirá para el archivo dado como primer argumento, los permisos indicados en la cadena para el grupo y resto de usuarios. Para ello, debemos saber que la orden para cambiar los permisos de protección de un archivo/directorio es chmod (change mode): La orden chmod asigna/modifica los bits de protección de los archivos o directorios de los que somos propietarios. Tiene la sintaxis: chmod [-R ] modo lista_archivos - lista_archivos es el archivo(s) a los que queremos ajustar permisos, la opción -R indica que se aplique recursivamente a los subdirectorios que haya por debajo. - modo representa los permisos a modificar. modo tiene dos formas de escritura: (1) Una forma simbólica: [ugoa]{+ - =}[rwx] donde cada letra significa: usuarios: u propietario, g grupo, o el resto, a todos acción: + añadir, - eliminar, = asignar permisos: r lectura, w escritura, x ejecución (2) Un número en octal (como vimos en umask). Ejemplos de uso con la forma simbólica de modo: a) Dar permiso de ejecución a todos los usuarios sobre el archivo miprograma %chmod a+x miprograma #a+x significa: poner(+) ejecución (x) a todos(a) b) Eliminar los permisos de lectura y escritura de mis archivos de programas fuentes al resto de los usuarios %chmod go-rw *.c # quita(-) a grupo(g) y otros(o) permiso lectura(r), escritura (w) Para prevenir males mayores, suele ser útil auto-restringir los permisos, en especial el de escritura (esto nos evitará borrar archivos accidentalmente). Para resolver nuestro ejercicio, creamos un archivo con el siguiente contenido: 14% cat > permisos echo El programa tiene $#argv argumentos echo Los argumentos del programa son $argv[1] y $argv[2] ls -l midir echo Eliminamos permisos $argv[2] del archivo $argv[1] chmod go-$argv[2] $argv[1] ls -l midir <CTRL>-D 15% _ Una posible ejecución del archivo de órdenes sería. 18% tcsh f permisos archivo rw El programa tiene 2 argumentos Los argumentos del programa son archivo y rw -rwxrwxrwx 1 jose jose archivo Ajustamos los permisos de archivo para eliminar rw -rwx--x--x 1 jose jose archivo En el ejemplo, podemos observar una metasecuencia del shell que nos va a ser de gran utilidad, la expresión $#variable es sustituida por el shell por el número de palabras que tiene la variable, en nuestro caso $argv. Otra metasecuencia útil es la $?variable que nos devuelve 1 si existe la variable, y 0, en caso contrario. Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 59

60 El cronómetro de salida automática $autologout En la protección del sistema frente a accesos indebidos, una regla efectiva es cerrar aquellas sesiones de trabajo de los terminales inactivos (no utilizados durante cierto tiempo). Para ello, podemos ajustar la variable $autologout a un valor numérico que expresa un intervalo de tiempo en minutos en el cual el shell finaliza automáticamente la sesión si el terminal esta inactivo durante ese tiempo. Si se define pero no se asigna valor a la variable, se esperan 60 minutos. El siguiente ejemplo ajusta $autologout a 10 minutos 15% set autologout=10 # sale tras 10 minutos de inactividad Red Hat Linux release 7.1 (Seawolf) Kernel on an i856 Host login: Podemos desactivar el cierre automático de la sesión con cualquiera de las formas siguientes: 16% set autologout=0 17% unset autologout El directorio de trabajo actual $cwd La variable $cwd (Current Working Directory) refleja en todo momento el camino del directorio en el que estamos actualmente situados, el directorio de trabajo. Como comentamos, el shell modifica la variable de entorno $PWD para reflejar los cambios en $cwd. 22% pwd /usr/jose 23% echo $cwd /usr/jose 24% cd /usr/local/bin 25% pwd /usr/local/bin 26% echo $cwd /usr/local/bin El directorio home $home La variable $home contiene el camino absoluto del directorio home del usuario. Esta variable da gran flexibilidad a los programas pues les permite referenciar nuestro directorio home sin tener que hacer búsquedas en el archivo de contraseñas. También, es útil en los archivos de arranque, protegiéndonos frente a posibles cambios en la posición del directorio por parte del administrador. En el ejemplo siguiente, el uso de $home nos garantiza que el alias definido siempre funcionará, aunque cambie el directorio home. 29% alias mibin "cd $home/bin" La lista de búsqueda del directorio $path La variable $path contiene la lista de directorios que usa el shell para buscar los archivos de las ordenes que le damos. Esta variable se inicializa a partir de la variable $PATH, que es modificada por el shell cuando se realiza algún cambio en $path. El uso de una variable de entorno para modificar una variable local permite al shell comunicar la lista de caminos de búsqueda del login shell a sus hijos. Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 60

61 Por ejemplo, para añadir tres directorios nuevos a nuestra lista actual: 32% set path=($home/bin. /usr/local/bin $path) El orden en el que aparecen enumerados los directorios en la variable es el orden de búsqueda. Por tanto, si tenemos un programa que se llame igual que una orden de LINUX y queremos que se ejecute antes que la orden LINUX, nuestro directorio debe aparecer en $path antes que los directorios de LINUX. Por eficiencia, los directorios que contienen las órdenes más utilizadas deben aparecer antes en la lista de directorios. Observaciones! Dos consideraciones respecto de $path: 1) Si desasignamos $path o le asignamos la lista nula, entonces sólo se ejecutarán aquellas órdenes que se dan con nombres absolutos. 2) Para especificar que el directorio actual se explore en busca de órdenes, debemos poner una palabra nula ('') en la variable $path. También, se puede poner un punto (.) en la lista, pero esta última opción esta desaconsejada por razones de seguridad. La cadena del indicador del shell $prompt La variable $prompt permite controlar el contenido y formato del indicador de ordenes de un shell interactivo (en un shell no interactivo esta variable no se asigna). Hasta ahora, hemos visto en los ejemplos un indicador que contenía el número de evento y el signo %. Para producir este formato de indicador podemos ejecutar: 33% set prompt='\! %' Donde la! indica que se debe sustituir por el número de evento actual. Pero debemos protegerlo con \ para que no se procese inmediatamente y por tanto no permanezca fijo. Veamos un interesante alias de cd para visualizar en todo momento el directorio en el que estamos, por ejemplo devolvería un indicador como /usr/jose % 31 >. 34% alias cd 'cd \!*; set prompt="$cwd % \! >"' La variable admite, entre otras, las siguientes secuencias de formatos: Formato %/ %c[[0]n], %.[[0]n] %h, %!,! %M %n %t Además del indicador principal: Se sustituye por El directorio de trabajo actual El componente final de cwd, o los n últimos componentes El número de evento actual de la historia de órdenes El nombre completo de la máquina El nombre de usuario La hora en formato 12 horas 1. Podemos definir el indicador de las órdenes de iteración que veremos en la sesión siguiente. Este se define con la variable prompt2. 2. La variable prompt3 define el formato de la cadena utilizada para corregir órdenes. El estado de retorno de una orden $status Cada vez que ejecutamos una orden o programa, éste envía al shell un código con el estado de finalización. Este código esta disponible en la variable $status ó también es equivalente $?. Cuando trabajamos interactivamente, este valor no tiene importancia pues Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 61

62 vemos los resultados de las órdenes por pantalla. Ahora bien, en los programas del shell no es tan fácil ver el estado, por lo que normalmente deberemos consultar el valor de $status para saber si hay error (valores distintos de cero). Por ejemplo: 35% ls l ArchiNoExite echo $status ls: ArchiNoExiste: No existe el archive o el directorio 1 # estado=1 pues el archivo no existe 36% ls l *.c && echo $status archivo.c programa.c 0 # estado = 0 pues existen archivos El control del temporizador de ordenes $time La variable $time controla el temporizador automático de órdenes del shell que nos indica cuanto tarda una orden en ejecutarse. Cuando está activa, el shell la utiliza para controlar cuando se informa del al duración de las órdenes y, opcionalmente, del formato de la salida. La forma más fácil de usar la variable es asignarle un valor umbral expresado en segundos. Si una orden excede este tiempo, una línea de temporización muestra los recursos usados. Un segundo argumento de la variable nos permite expresar el formato y tipo de recursos. La Tabla 2.1 muestra los valores para componer la salida de $time. Si se elige un valor umbral para $time la información que se muestra por defecto y su orden es: %U, %S, %E, %P, %X, %D, %I, %O, %F, y %W. En el ejemplo siguiente, se establece el umbral a 0 segundos y se pone una etiqueta de formato. 37% set time=(0,"lleva %E CPU, y %F faltas de página") 38% ps # ejecutamos ps, y como umbral es 0 siempre muestra mensaje 123 tcsh 124 ps Lleva 0:00:010 de CPU, y 96 faltas de página Tabla 2.1. Etiquetas de recursos de la variable $time. Etiqueta Descripción %D Utilización media del espacio de datos no compartido, en KB. %E Tiempo transcurrido para la orden (en reloj de pared). %F Faltas de páginas. %I Número de bloques en operaciones de entrada. %K Utilización media del espacio usado de pila no compartida, en KB. %M Máxima memoria real usada durante la ejecución del proceso, en KB. %O Número de bloques en operaciones de salida. %P Tiempo total de CPU: Usuario+Sistema, como % del t transcurrido (E). %S Segundos del tiempo de CPU utilizados por el kernel. %U Segundos del tiempo de CPU utilizados por el proceso de usuario. %W Nº de veces que el proceso de usuario fue intercambiado de memoria. %X Utilización media de memoria, en KB. Vigilancia de entradas y salidas del sistema con $watch Permite la vigilancia de entradas y salidas (login/logout) en el sistema generando una lista de pares usuario/terminal. Tanto para usuarios como para terminales, si especificamos la palabra any la vigilancia se realiza sobre cualquier usuario/terminal. Por ejemplo, la orden % set watch = (jose tty1 any console $user any) Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 62

63 informa de la actividad del usuario jose en el terminal tty1, de cualquier usuario en la consola, y de uno mismo en cualquier terminal. Además, la variable admite un primer valor que es el intervalo de tiempo que debe transcurrir entre dos comprobaciones, por defecto, es de 10 minutos. Por ejemplo, para vigilar cualquier terminal y usuario cada minuto, ejecutaremos: % set watch = (1 any any) El formato de la cadena para los mensajes de informes se establece con la variable who. El identificador del proceso actual $$ La variable $$ devuelve el identificador (PID) del proceso actual. Se suele usar en programas para crear archivos temporales, normalmente en /tmp. Si más de una persona usa un programa, éste necesita crear archivos diferentes para cada una de las posibles ejecuciones. Para hacerlo podemos incluir la variable $$ como parte del nombre de los archivos. Esto hará que los nombres de los archivos sean únicos dado que el PID de un proceso es único en el sistema. 39% set architmp=/tmp/tempo1.$$ 40% echo $architmp /tmp/tempo Otras variables de utilidad o $term establece el tipo de terminal (en el directorio /usr/share/terminfo aparecen los tipos de terminales definidos en nuestra instalación). Es útil en aquellas ocasiones que una aplicación requiere que terminal tenga ciertas propiedades, por ejemplo, gráficas, entonces debemos cambiar a un terminal que las soporte. o $uid el identificador real del usuario (número con el que el sistema conoce al usuario y por el que determina los permisos del usuario en el sistema). o $user - nos indica el nombre de entrada del usuario. o $noclobber - si se activa, se imponen ciertas restricciones a las redirecciones para asegurase que los archivos no se destruyen accidentalmente. o $ignoreeof - Si se asigna a una cadena vacía o 0 y el dispositivo de entrada es un terminal, la orden de fin-de-archivo (generado con <CONTROL>-D) provoca que el shell muestre el mensaje Use exit para abandonar el tcsh en lugar de finalizar el shell. Esto evita que terminemos el shell accidentalmente. Si se asigna al valor n, el shell ignora n-1 pulsaciones de <CONTROL>-D y finaliza a la n-ésima. Para una lista completa podemos consultar el manual en línea (man tcsh). 4 Variables que actúan como conmutadores Este tipo de variable sólo toma dos valores: ON u OFF. La variable está a ON si se ha definido (no hay que asignarle valor). Si no se ha definido, esta a OFF. Se asignan y desasignan con las ordenes set y unset, como vimos anteriormente. Existe una gran variedad de estas órdenes, en este momento sólo veremos dos. Como muchas ordenes basan su funcionamiento en el valor de una de estas variables, las iremos detallando más en aquellos apartados donde expliquemos las correspondientes ordenes, por ejemplo, vimos la variable $notify en el apartado sobre control de trabajos. Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 63

64 Completar órdenes con $filec Un mecanismo útil del shell cuando trabajamos de forma interactiva es la terminación de nombres. Cuando se activa este mecanismo, el shell nos asiste al escribir nombres de archivos y órdenes. Si conocemos sólo las primeras letras del nombre, el shell nos dará el resto del nombre. En el tcsh este mecanismo esta activo siempre, en el csh hay que activarlo declarando la variable $filec. Para indicarle al shell que queremos que complete un argumento, presionamos una vez la tecla <TAB>. El shell suministra el resto de los caracteres hasta el punto donde exista más de una posibilidad de igualación entre nombres de los archivos. Si se alcanza este punto, el shell emite un pitido para indicar que debemos introducir uno o más caracteres para salir de la confusión. Después de introducir más caracteres, volvemos a pulsar <TAB> de nuevo, y así hasta que se complete el nombre de archivo. Además, cuando hemos introducido una porción del nombre de archivo como argumento de una orden, podemos obtener una lista de los archivos que igualan el patrón hasta este punto pulsando <Control>-D. 40% set filec 41% grep u*o textop<tab>rueba hemos usado como ejemplo para mostrar que hay dentro de un archivo LINUX 42% more texto<ctrl>-d texto1 texto2 textodatos textoprueba more textoprueba<return> Este es el contenido del archivo textoprueba que hemos usado como ejemplo para mostrar que hay dentro de un archivo LINUX $rmstar Al activarla, el shell nos pide confirmación antes de llevar a cabo la operación rm *. Para finalizar con estas variables, indicar que el shell asigna las siguientes variables addsuffix, argv, autologout, command, echo_style, edit, gid, group, home, loginsh, oid, path, prompt, prompt2, prompt3, shell, shlvl, tcsh, term, tty, uid, user, y version, en el arranque y no cambian salvo que las modifique el usuario. El shell actualiza cwd, dirstack, owd y status cuando es necesario, y asigna logout al salir. El shell sincroniza afsuser, group, home, path, shlvl, term, y user con las variables de entorno del mismo nombre: cuando cambian las variables de entorno, el shell cambia las correspondientes variables para que sean iguales. Observa que aunque cwd y PWD tienen el mismo significado, no se sincronizan de esta manera; y que el shell convierte los formatos de path y PATH. 5 Variables numéricas En este apartado, veremos cómo usar las variables numéricas, cómo formar expresiones, y qué operadores (Tabla 2.3) existen para formar esas expresiones. 5.1 Expresiones En el tc-hell se pueden formar expresiones de la misma forma que en C. Algunas de las órdenes empotradas aceptan expresiones, p. exit, if, set, y while. La sintaxis para una expresión del shell es: Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 64

65 @ [nombre_variable operador se usa especialmente para escribir expresiones y asignar su resultado a la variable nombre_variable. Esta variable puede ser simple o multipalabra, indicada esta última por [n]. Si el destino es una variable multipalabra, ésta debe existir y tener al menos n sin argumentos, se comporta como set y muestra los valores las variables. Un ejemplo: contador = 1 # asigna 1 a contador contador = $contador + 1 # contador=contador+1. % echo $contador 2 Observaciones: Separe todas y cada una de las partes de una expresión con espacios en blanco, también el nombre de la variable y el operador. Use el para asignar resultados de expresiones a variables. No use $. Use la orden set para asignar un valor constante a una variable. Tabla Operadores del C Shell, por orden de precedencia. Grupo Operador(es) Descripción Paréntesis ( ) Agrupar Operadores unarios ~ Complemento a uno! Negación lógica (NOT) Operadores aritméticos * / % Multiplicación, división y resto y postfijos + - Suma y resta Suma y resta postfijas Ops. de desplazamiento << >> Desplazamiento de bits a izqda. y drcha Ops. Lógicos < > <= >= Menor/Mayor que, Menor o igual, mayor o igual a ==!= Igual a, distinto a Op. igualación de patrones =~!~ Patrón de igualación, o no, de nombres Operadores de bits & AND ^ XOR OR inclusivo Operadores lógicos && AND lógico OR lógico Operadores de asignación = Asignación += x+=y igual que x=x+y -= x-=y igual que x=x-y *= x*=y igual que x=x*y /= x/=y igual que x=x/y %= x%=y igual que x=x%y ^= x^=y igual que x=x^y Operadores aritméticos Hay que tener siempre presente que todos estos operadores son asociativos por la derecha, por lo que pueden dar resultados inesperados. Deberemos usar paréntesis para combinar expresiones explícitamente. Algunos ejemplos: Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 65

66 contador = 0 55% echo $contador 0 contador = ( 3 * 5 ) 57% echo $contador 15 Operadores de igualación de patrones Los metacaracteres vistos también pueden utilizarse para formar expresiones condicionales y ejecutar igualación de patrones. En muchas ocasiones, necesitamos saber en los programas shell si un nombre de archivo, o cadena, iguala, o no, con una expresión de metacaracteres. El shell posee los operadores =~ y!~, para este propósito. 58% set archivo =.profile resultado = $archivo =~.??* 60% echo $resultado 1 En este ejemplo, la expresión $archivo =~.??* devuelve TRUE (1) si el contenido de la variable $archivo iguala la expresión de metacaracteres, en caso contrario devuelve FALSE (0). Operadores de asignación Además del operador =, el shell tiene un conjunto de operadores de asignación que son formas más compactas para escribir expresiones frecuentes. Las expresiones siguientes son x = $x <operador> x <operador>= $y, donde <operador> es un operador aritmético simple (+, -, *, /, %, o ^). 59% echo $resultado 20 60% echo $valor 5 resultado *= $valor 62% echo $resultado 100 Operadores postfijos El lenguaje de programación tcshell comparte con el lenguaje C dos operadores aritméticos únicos, los operadores postfijos de autoincremento (++) y autodecremento (--). Estos simplifican la labor de los programas shell cuando incrementamos/decrementamos contadores. Operadores de consulta de archivos A veces, necesitaremos saber los atributos específicos de un archivo. Para ello disponemos de los operadores de consulta de archivos, ver Tabla 2.4. Todos estos operadores comprueban los atributos de un determinado archivo, nombrearchivo. Los operadores que comprueban los permisos (-r, -w, y -x) y la comprobación de propiedad (-o) se evalúan tomando como usuario el usuario actual. Si el usuario es el propietario de nombrearchivo, o tiene permisos de lectura, escritura o ejecución, el operador relacionado devolverá TRUE, en cualquier otro caso, devolverá FALSE. 63% ls -l architexto /bin/ls -rw-rw-r-- 1 jose profesor 1024 Oct 19 17:20:00 architexto Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 66

67 -rwxr-xr-x 1 bin bin xxxx /bin/ls xacceso = -x architexto 65% echo $xacceso 0 # no tenemos permiso de ejecución en architexto xacceso = -x /bin/ls 67% echo $xacceso 1 # si tenemos permiso de ejecución de ls Tabla 2.4. Operadores de consulta de archivos. Operador Descripción - r nombrearchivo Devuelve TRUE si el usuario tiene permiso de lectura sobre nombrearchivo, y en otro caso devuelve FALSE. - w nombrearchivo Idem, pero para permiso de escritura. - x nombrearchivo Idem, pero para permiso de ejecución (o de búsqueda para directorios). - o nombrearchivo Devuelve TRUE si el usuario es propietario de nombrearchivo. En otro caso, FALSE. - d nombrearchivo Devuelve TRUE si nombrearchivo es un directorio. Si no, FALSE. - e nombrearchivo Devuelve TRUE si nombrearchivo existe. Si no, FALSE. - f nombrearchivo Devuelve TRUE si nombrearchivo es un archivo plano o regular. En otro caso, FALSE. - z nombrearchivo TRUE si el tamaño de nombrearchivo es cero. Si >0, FALSE. Existen algunos + (consultar página de manual del tcsh) Estudiadas las variables del shell, vamos a ver las órdenes que admite su lenguaje de programación. La mayoría de las órdenes que estudiaremos se pueden utilizar tanto interactivamente como en programas, pero es en este último caso donde tienen mayor poder. 6 Ordenes de iteración foreach El lenguaje de programación del tc-shell tiene dos tipos de bucles: foreach y while. Usamos foreach cuando deseamos ejecutar el cuerpo del bucle un número determinado de veces. Su sintaxis es: foreach var (lista_palabras) bloque de ordenes end A la variable var se le asigna en cada iteración un elemento de la lista_palabras y se ejecuta el bloque de órdenes. Por tanto, se ejecuta tantas veces como elementos hay en lista _palabras. Las palabras foreach y end deben aparecer al principio de la línea. Los argumentos de foreach deben aparecer en la misma línea que foreach. La declaración final end debe estar sola en la línea. El programa que sigue muestra un mensaje tantas veces como elementos tiene la lista de palabras dada a foreach. En el mensaje también aparecen sucesivamente los valores de la lista. % foreach i (1 2 3) # i tomará, por orden, los valores 1, 2 y 3? echo "El valor de i es $i"? end Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 67

68 El valor de i es 1 El valor de i es 2 El valor de i es 3 Como vemos, cuando damos órdenes multilínea de forma interactiva, el shell detecta que la orden, en este caso foreach, no ha finalizado en la primera línea y nos muestra el formato del segundo indicador (definido por prompt2) que, en este caso, es una interrogación. El shell permanece leyendo órdenes hasta que encuentra un end solitario. Esto ocurre para el resto de órdenes multilínea que vamos a ver. Un ejemplo algo más sofisticado, suponed que tenemos varios archivos tar que deseamos enviar por correo electrónico. Como estos archivos no son ASCII, antes de enviarlos debemos convertirlos en texto ASCII. Para ello, utilizamos la orden Codificar y decodificar un archivo binario en uno ASCII: uuencode [archivo_fuente ] archivo uudecode archivo Podríamos construir un bucle de la forma: % foreach i ( *.tar )? uuencode $i $i mailx -s $i amigo? end Este bucle se ejecuta tantas veces como archivos tar tengamos en el directorio actual. Si no tenemos archivos, como el shell realiza la sustitución antes de seguir con la orden, la orden finalizaría y nos mostraría de nuevo el indicador normal %. Por ejemplo, si no tenemos ningún archivo.h en nuestro directorio. % foeach i ( *.h ) foreach: no match % _ Si ponemos una variable multipalabra como lista de palabras, el bucle se ejecutará tantas veces como elementos tenga la variable. Por ejemplo, para mostrar los contenidos de los directorios que aparecen en la variable $path: % foreach i ( $path )? echo Directorio $i en el path? ls $i? echo " "? end Por último, indicar que la variable del bucle no es local al bucle. Su alcance sobrepasa el cuerpo del bucle y hay que eliminarla con la orden unset. while La orden while suministra un medio de iterar a través de un bucle un número indeterminado de veces. while (expresion) bloque de ordenes end Se ejecuta el bloque de ordenes mientras la expresión sea cierta. while (expresion) y end deben de aparecer solas en sus respectivas líneas. Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 68

69 Vamos a construir un bucle clásico % set contador = 1 % while ( $contador < 3 )? echo "Contador vale contador = $contador + 1? end Contador vale 1 Contador vale 2 Otro ejemplo similar, para explorar las tres primeras posiciones de la variable $path. i = 1 % while ( $i < 4 )? echo i++? end /usr/ucb /usr/bin /usr/local/bin Pero no sólo están permitidas expresiones aritméticas, son válidas cualesquiera de las expresiones condicionales vistas, como por ejemplo las expresiones de consulta sobre archivos. Si deseamos comprobar el estado de un proceso mientras existe un archivo, podemos escribir este simple bucle: % while ( -f /tmp/temporal.123 )? ps ax? sleep 10? end # salida de ps Se pueden probar órdenes en el bucle while encerrando éstas entre llaves. Esto provoca que se evalúe el resultado, y si ha tenido éxito, la expresión se evalúa a 1 (true). Si lo que interesa es el estado devuelto por la orden podemos usar $status en lugar de las llaves. % while! ( { (who grep x5555) > /dev/null } )? echo El usuario x5555 no ha entrado aun al sistema? sleep 5? end x5555 no ha entrado aun al sistema x5555 no ha entrado aun al sistema... Además, en la orden podemos ver como la redirección hacia el seudo-dispositivo /dev/null (que es un sumidero de información) permite que no aparezca en pantalla el resultado de who, sino sólo el resultado de echo. En el ejemplo, también hemos visto la orden sleep que permite bloquear a un proceso el número de segundos que aparecen en el argumento. break La orden break provoca la finalización de un bucle. Las órdenes de ruptura se utilizan para salir de un bloque de órdenes y continuar fuera del bloque. Su sintaxis es: break No tiene argumentos. Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 69

70 La orden break se utiliza cuando no se quiere continuar más en el bucle, aunque queden más iteraciones posibles. Un ejemplo de su utilización es la siguiente rutina que comprueba si un directorio está en el path. Una vez encontrado, se informa al usuario y se finaliza la búsqueda. % set busco = /usr/local/bin % foreach i ( $path )? if ( $busco == $i ) then # orden if que veremos en breve? echo El directorio buscado esta en el path? break? endif? end El directorio buscado esta en el path Si no hubiésemos puesto la orden break y existiera otra ocurrencia del directorio necesario, obtendríamos dos mensajes indicando que "El directorio buscado ". Podemos anidar tantos break como bucles tengamos. Supongamos que queremos comprobar si existe al menos un directorio común a las variables $path y $cdpath. Por tanto, cuando encontremos uno saldremos de los bucles. % set cdpath =(/usr/jose /usr/jose/doc /usr/jose/bin) % set path =(/usr/ucb /usr/bin /usr/jose/bin /usr/local/bin) % foreach i ( $cdpath )? foreach j ( $path )? if ( $i == $j ) then? echo $i es comun a las variables? break;break # finalizamos la búsqueda al encontrar uno? endif? end? end /usr/jose/bin Fíjese que para salir de ambos bucles debe haber dos órdenes break separadas por un punto y coma. Es necesario un break por cada bucle, y deben estar en la misma línea de órdenes para que sean tratadas correctamente. Del ejemplo, si quisiéramos conocer todos los directorios comunes a ambas variables, podríamos haber utilizado un único break y comenzar otra vez con el siguiente elemento de $cdpath. continue La orden continue se utiliza para reiniciar una iteración del bucle con el siguiente valor. Su sintaxis es: continue Sin argumentos. Al contrario que la orden break, esta orden permite que el bucle siga con el siguiente valor pero detiene la iteración actual: si el bucle es un bucle foreach, se utiliza el siguiente elemento de lista_palabras; si el bucle es un bucle while, se comprueba de nuevo la condición. Suponga que en el bucle de comprobación del path visto anteriormente, no se quiere tratar la entrada /usr/bin de la variable $path, pero sí los demás elementos. Entonces: % echo $path /usr/ucb /usr/bin /usr/local/bin /usr/jose/bin % set necesario = /usr/local/bin % foreach i ( $path )? if ( $i == "/usr/bin" ) continue Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 70

71 ? echo comprobando $i? if ( $necesario == $i ) then? echo El directorio esta? break? endif? end /usr/ucb /usr/local/bin El directorio esta # 2 iteraciones, hemos saltado /usr/bin Un último ejemplo, queremos ordenar todos los nombres de archivos de nuestro directorio actual que contengan la palabra agenda y dejar sin ordenar aquellos que no la tengan. Para ello podemos construir el bucle: % foreach nombrearchiv ( * )? grep -v agenda $nombrearchivo && continue? sort $nombrearchivo >>/tmp/ordenados? end La orden grep v agenda $nombrearchivo && continue produce una nueva iteración del bucle para los archivos que no contienen el patrón buscado. La función de la orden continue podría conseguirse fácilmente utilizando una orden if y agrupando las órdenes que quedan en un bloque de órdenes, pero continue proporciona una buena forma de reiniciar el bucle. Además, es más fácil leer y comprender un texto con varios continue que con varios if. goto La orden goto realiza un salto incondicional al punto que se le indica como argumento, y tiene el siguiente formato: goto etiqueta Las etiquetas se sitúan en el programa en la forma etiqueta: al inicio de una línea. El shell, cuando encuentre la orden goto, continuará la ejecución desde la línea que tenga la etiqueta dada como argumento. Si no se encuentra la etiqueta, la orden produce el error No se encuentra label y terminará la ejecución del programa. Una restricción: no está permitido poner una etiqueta dentro de los bucles foreach o while. La orden goto se utiliza solamente en programas shell, no de forma interactiva. Puede ser útil para el manejo de errores, por ejemplo: if! ( - f miarchivo ) goto fallo... fallo: echo El archivo no existe exit 1 7 Ordenes condicionales La orden if La orden if tiene dos formatos: Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 71

72 if ( expresion ) orden_simple ó if ( expresion ) then bloque_ordenes [ else if ( expresion2 ) then bloque_ordenes2 ] [ else bloque_ordenes3 ] endif La primera forma ejecuta una única orden si se cumple una condición. La segunda permite la ejecución de una serie de órdenes si se satisface una condición, con un conjunto de órdenes opcionales para otras condiciones, bloque else if, y un conjunto de órdenes si las condiciones no se cumplen, bloque else. Un ejemplo de la primera forma de esta orden puede ser: if ( -e miarchi ) echo existe el archivo miarchi La segunda forma de la orden if es más potente: if ( -e miarchi ) then echo existe el archivo miarchi else echo No existe dicho archivo endif Veamos dos ejemplos de fragmentos de código muy útiles a la hora de construir programas que usan las secuencias $# y $?: 1. Comprobar que existe una variable, es decir, que está definida, tenga o no valor: if ($?mivariable) echo $variable 2. Comprobar que el número de argumentos que le pasamos a un programa shell es el que deseamos: if ($#argv!= 3) then echo No ha introducido todos los argumentos echo Sintaxis correcta: orden arg1 arg2 arg3 else. # procesamos los argumentos correctos endif switch La orden switch se utiliza para optar por una de entre varias opciones diferentes. Aunque, frecuentemente, esta orden se puede construir como una cadena de if, su uso clarifica la estructura y lectura de un programa. Su sintaxis es: Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 72

73 switch ( cadena ) case etiqueta: bloque_ordenes [ breaksw ] [ default: bloque_ordenes [ breaksw ] ] endsw Pueden existir cualquier número de opciones (case). La etiqueta debe aparecer en la misma línea que el case, y no se puede escribir nada después de los dos puntos. Una etiqueta especial es default: el bloque de órdenes asociado a ella se ejecutará cuando la cadena no sea igual a ninguna de las etiquetas anteriores. Debe ser la última opción y sólo puede existir una etiqueta default en una orden switch. La opción breaksw, finaliza el switch y se continúa por la siguiente orden que sigue al endsw. Si no aparece, se siguen ejecutando los casos del switch que queden aún por debajo. La orden switch y sus elementos adicionales (case, default y breaksw) son útiles para escribir código donde exista una variedad de condiciones. Al contrario que las órdenes if y while, esta orden no está controlada por una expresión, sino que acepta una cadena y busca a través de las opciones (case) hasta encontrar una cadena igual. Cuando la encuentra, se ejecutan las órdenes asociadas. Si no la encuentra y existe una opción por defecto, ejecuta las órdenes asociadas a ésta. La cadena puede ser un nombre de archivo o archivos (utilizando metacaracteres) o una variable. Las etiquetas no tienen esta flexibilidad y únicamente pueden ser cadenas, en el sentido estricto. Un ejemplo, suponga que debe escribir un programa shell que muestre un menú de opciones para que el usuario elija una, y en función de la elección se realicen las acciones adecuadas. Para ello, construiremos un fragmento de código similar a: principio: cat <<FIN_MENU Elija una opción: 1. Crear base datos 2. Añadir registros 3. Eliminar registros 4. Modificar registros 5. Salir Introduzca el número de opción deseada: FIN_MENU set opcion=$< # Lee la opcion del teclado switch ( $opcion ) case 1: crear # programa shell que crea BD breaksw case 2: añadir # programa que añade en BD breaksw case 3: eliminar # programa que elimina BD breaksw case 4: modificar # programa que modifica BD breaksw case 5: echo El usuario finaliza el programa exit # finaliza el programa shell default: Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 73

74 endsw echo Elija una opción entre 1 y 5 goto principio Aparte del mecanismo de documentación aquí utilizado para crear el menú, es de destacar cómo hemos resuelto el problema de leer una entrada suministrada por el usuario desde el teclado. Recordad que la declaración set variable=$< nos permite asignar a variable la cadena escrita por el usuario en el teclado hasta la pulsación de <RETURN>. Otra forma de leer un argumento desde el teclado es mediante la orden head, que muestra la cabecera de un archivo. En nuestro caso utilizamos head para leer una sola línea desde la entrada estándar. Además, utilizamos otra técnica para no producir un posible salto de línea entre el mensaje y la captura de la entrada, mediante echo n, que evita que se produzca el salto de línea después del mensaje de echo. echo n Introduza la opción set variable=`head -1` 8 Otras órdenes Gestión de interrupciones con onintr Un aspecto de la programación en tc-shell es la gestión de interrupciones. Puede ocurrir que un programa shell necesite capturar la ocurrencia de la señal de interrupción, SIGINT, generada por <CTRL>-C. La orden para capturar una señal es onintr, tiene la forma: onintr [ - etiqueta ] Cuando no lleva argumentos, se establece la acción por defecto, es decir, terminar. Con el guión, se ignora la señal (sigue la ejecución normal del programa), y si le acompaña una etiqueta, cuando se capture SIGINT, se pasará el control a dicha etiqueta y se ejecutarán las ordenes asociadas a ella. El siguiente programa muestra su uso, y dos posibles ejecuciones del mismo. Se usa la orden sleep que suspende la ejecución durante 5 segundos y nos da tiempo a pulsar <CTRL>-C: % cat >miprograma #! /bin/tcsh onintr interrupcion echo El programa estará parado 5 segundos sleep 5 echo Han transcurrido 5 sg, finalizamos exit interrupción: echo Se ha pulsado \<CTRL\>-C # protegemos < y > de ser interpretados <CTRL>-D % - La primera es una ejecución normal, donde no pulsamos <CTRL>-C. En la segunda, pulsamos <CTRL>-C mientras que estamos parados en sleep: % chmod u+x miprograma % miprograma # primera ejecución El programa estará parado 5 segundos Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 74

75 Han transcurrido 5 sg, finalizamos % miprograma # segunda ejecución El programa estará parado 5 segundos Se ha pulsado <CTRL>-C % _ shift La orden shift se utiliza para desplazar los elementos de una variable multipalabra una posición a la izquierda. Su sintaxis es: shift [ variable ] Los valores de la variable son trasladados una posición a la izquierda, y el primer valor es descartado. Si no se especifica una variable, shift actúa sobre $argv. Esta orden es útil para realizar un reconocimiento destructivo de los elementos de una variable. Un ejemplo común de su utilización es cuando, una vez examinados los argumentos de una línea de órdenes para un programa, y después de que hayan finalizado las acciones asociadas con dichos argumentos, no es necesario que sus valores permanezcan en la variable. La orden source Como vimos en la primera sesión, el shell crea un hijo para ejecutar la orden en curso. Por otra parte, vimos que las variables locales no son visibles entre procesos. Por tanto, si en un programa definimos o modificamos una variable, por ejemplo $path, esta modificación no es visible a nuestro shell. Si deseamos modificar el entorno de nuestro shell de trabajo, deberemos indicarle al shell que es él, y no un hijo, el que debe ejecutar un programa. Esto se hace con: source [ -h ] nombre El shell actual ejecuta las órdenes del archivo denominado nombre. Si especificamos la opción -h, las órdenes se añaden a la historia sin ser ejecutadas. Esta orden es una de las más potentes del tc-shell. Las peticiones de source pueden anidarse. El único problema que pudiera ocurrir es que el anidamiento sea tan grande que agotemos los descriptores de archivos disponibles, en cuyo caso la orden falla. Por ejemplo, el uso inteligente de los alias permitirá crear listas de historias locales (que cambien con el directorio) automáticamente, como muestra el ejemplo: 97% alias dhist 'history -h >.dhist' 98% alias lhist 'if ( -f.dhist ) source -h.dhist' El primer alias salva la historia actual en el archivo.dhist. El segundo, recupera la historia del archivo, si existe. Una vez hecho esto, debemos cambiar el alias cd. Usamos chdir en lugar de cd para no crear un bucle en la definición de alias cd. 99% alias cd dhist\;chdir \!\*\;lhist Hemos podido observar en sesiones anteriores que cuando ejecutamos un programa shell que realiza modificaciones sobre el entorno, estas desaparecen cuando finaliza el programa. Esto se debe a que si modificamos variables locales, estas no afectan al shell que lanzó la orden. Vamos a ver como source permite eliminar este problema. Sea el programa que modifica una variable: % cat programa.tcsh set variable=valor Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 75

76 <ctrl.>-d %./programa.tcsh # ejecutamos el programa % echo $var # La variable no esta definida en el shell actual % source programa.tcsh % echo $var # Ahora la variable esta definida en el shell actual valor % _ Un ejemplo completo Para finalizar con las órdenes de control, vamos a ver un ejemplo completo de programa shell. El programa envía un mensaje a una lista de usuarios, notificándoles una reunión de trabajo. Las personas que van a ser citadas aparecen en el archivo personal. En el archivo material aparece una lista de cosas que se solicitan, si hay más personas que cosas, la lista se reinicia para que cada uno traiga una cosa. El único usuario que no esta invitado es el root. #! /bin/tcsh f # Citas programa para llamar a reunión de trabajo al personal # del archivo personal, indicando material a traer del # archivo material set archivopersonal= /personal if (! -e $archivopersonal ) then echo $archivopersonal: no existe exit 1 endif setenv PLACE Sala de hora = `date +%H` + 1 set material = (acta informes planificación lista clientes ) foreach persona (`cat $archivopersonal`) if ( $persona = root ) continue # iniciamos documentación aquí mail v s Reunión $persona <<FIN_CITA Hola $persona nos vamos a reunir en $PLACE a las $hora en punto. Por favor encargate de que este para la reunión el material $material[1]. Nos vemos. El Director General pepito@grillo.es FIN_CITA shift material if ( $#material == 0 ) then set material = (acta informes planificación lista clientes ) endif end echo Adios 9 Archivos de configuración del shell Muchos programas de aplicación poseen una serie de archivos de configuración que establecen el entorno de la aplicación durante la fase de arranque de la misma. En Linux, estos archivos se conocen como archivos silenciosos o archivos punto (.). Se denominan así, Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 76

77 porque su nombre comienza con un punto, y son silenciosos porque la orden ls esta diseñada para no mostrarlos (salvo que se indique la opción ls -a). Como otra aplicación más, el shell posee una serie de archivos de configuración, que serán el objeto de este apartado. 9.1 El archivo inicial de configuración.tcshrc El nombre de este archivo viene de la expresión tcshell reconfigure. La finalización rc es una convención informal para nombrar archivos que controlan el arranque de aplicaciones u órdenes que son configurables. Cuando arranca el tcsh, el primer archivo que se busca y se ejecuta su contenido es el.tcshrc. Asignando variables en.tcshrc Uno de los principales usos de este archivo es la declaración e inicialización de variables (locales) y alias. Además de las variables del shell, a menudo necesitamos declarar variables locales cuyos valores son típicamente el resultado de alguna orden de Linux. Los ejemplos que siguen muestran parte del contenido de un archivo.tcshrc. Por ejemplo, para conocer el nombre en la red del computador donde estamos: # Determina el nombre del anfitrión local # ejecuta la orden hostname y asigna su resultado a $host set host=`hostname` La modificación del camino de búsqueda es frecuente porque si bien tenemos uno asignado, podemos desear ampliarlo para incluir nuestros directorios personales o directorios que contienen herramientas o utilidades, que no son parte estándar de Linux. En el ejemplo siguiente, creamos un camino por defecto y luego lo ampliamos con un directorio personal: # Asignar el camino por defecto # set path = (/var/news /opt2/bin /opt2/gnu/bin /opt/bin \\ /usr/cc/bin /usr/bin /usr/openwin/bin /usr/bin) # Insertamos un directorio adicional set path = ($path $HOME/bin) En el ejemplo, vemos el uso de la \\ al final de la primera línea de asignación de $path, para indicar que la línea siguiente es parte de la misma línea de órdenes. Esto se hace cuando la línea de órdenes es más larga que la de la pantalla. Vamos a ver dos métodos para incluir el directorio actual en el indicador del sistema. El primero de ellos utiliza las órdenes hostname y pwd. # Comprobar que existe la variable prompt, # es decir, es un shell interactivo. if ($?prompt) then set prompt = "\! `hostname`: $cwd>" set interactive = yes else set interactive = no endif El ejemplo nos permite detectar si el programa que contiene el fragmento descrito va a Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 77

78 ser utilizado desde un programa o de forma interactiva. Esto es útil porque si no trabajamos de forma interactica no es necesario definir el indicador. Este método tiene la desventaja de que ejecuta las órdenes hostname y pwd para cada aparición del indicador, por lo que es poco eficiente. Veamos otro método más eficiente que sólo utiliza variables y órdenes empotradas. # Establece el indicador y comprueba si la variable existe; # Si la variable existe, entonces se redefine para incluir el # host, el directorio actual, y el numero suceso; # asigna 'yes' a interactivo # redefine cd para modificar el indicador. # Si no, entonces asigna 'no' a interactive; # if ($?prompt) then # observar: las dobles barras invertidas al final de las tres # líneas siguientes son importantes para definir un # alias multilínea. Estas están para "eludir" el NEWLINE de # forma que quede incluido en el alias alias prompt 'set noglob;\\ set prompt = "${host}:${prompt[1]}%\!> ";\\ unset noglob' alias cd 'cd \!*; prompt' prompt # asegura el nuevo formato para el primer indicador set interactive = yes else set interactive = no endif El tcsh lee los archivos de configuración de forma diferente a como lo hace el csh. Si tenemos un archivo denominado.tcshrc en nuestro directorio home, tcsh lee este archivo. Si no existe, entonces lee.cshrc. Para evitar tener dos archivos de configuración, podemos poner únicamente uno, el.cshrc. Para que todo funcione correctamente deberemos proteger las órdenes y variables exclusivas del tcsh para que no se puedan ejecutar desde un csh. Esto se puede hacer con siguiente fragmento de código: # Proteccion de declaraciones propias del tcsh # Estamos en un tcsh si existe la variable $tcsh if ($?tcsh) then alias precmd echo $shell` # ordenes exclusivas del tcsh... endif... # ordenes comunes a csh y tcsh 9.2 El archivo.login El archivo de arranque.login se ejecuta por el shell de entrada, una vez por sesión. El funcionamiento es el siguiente: cada vez que se arranca un nuevo tc-shell, después de que éste lea y ejecute los contenidos de.cshrc, mira si es un shell de entrada; si lo es, lee y ejecuta el contenido del archivo.login. Normalmente, el archivo contiene órdenes que sólo necesitan ejecutarse una vez durante la sesión. Los contenidos típicos del.login incluyen órdenes para establecer las características del terminal y sus atributos, órdenes para borrar archivos temporales, asignación de variables de entorno, comprobación del correo, etc. Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 78

79 Precauciones! No debemos olvidar algunos aspectos importantes sobre.login: 1. Se lee y ejecuta después del archivo.tcshrc. No pongamos órdenes en el.cshrc que sean dependientes de alguna contenida en.login. 2. Si alguna asignación de variable o ejecución de orden es importante para la correcta adecuación del entorno remoto, estas pertenecen al.tcshrc. Esto se debe a que los shell remotos (que no son shell de entrada) no leen.login. 3. En un entorno de ventanas, las ventanas de shell creadas después de la entrada al sistema no ejecutan un shell de entrada, por lo que no leen.login. En este caso, será necesario poner las variables de entorno en.cshrc para asegurase de que las ventanas funcionan adecuadamente. Cuidados adecuados y acondicionamiento de nuestro terminal Normalmente, el archivo.login es el lugar adecuado para asignar nuestro terminal y establecer sus características y atributos. Para ello se utilizan las órdenes stty y tset. La orden stty se usa para definir los caracteres de control para un conjunto de funciones básicas que usamos en el teclado. Esta tiene un gran número de opciones, desde establecer todas las características de la línea de comunicación (línea serie, módem, etc.) hasta definir las pulsaciones ligadas a las diferentes funciones de edición de líneas. 9.3 Los archivos.history y.cshdirs Estos archivos permiten configurar nuestra sesión de trabajo para cubrir dos aspectos que no se pueden hacer en.tcshrc o.login. El archivo.history permite salvar la historia de órdenes entre sesiones. El archivo.cshdirs permite guardar la pila de directorios (que no hemos cubierto en las prácticas por razones de tiempo). A estos archivos no tenemos porqué darle un contenido específico, sólo debemos crearlos si queremos que el sistema guarde la información. 9.4 El archivo.logout El archivo.logout, como su nombre indica, se ejecuta al salir del sistema. Su contenido # archivo.logout - ejecutado a la salida del shell interactivo # clear # Limpia la pantalla /usr/games/fortune # Finaliza el dia con unas sabias palabras echo "." date exit # Fin del archivo $HOME/.logout puede ser prácticamente cualquier cosa, pero normalmente es bastante sencillo y directo. Se suele ejecutar la orden clear para borrar la pantalla y poco más. Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 79

80 Ejercicios 1. Cree una variable local cuyo contenido sea la fecha y hora actual. Utilice la sustitución de órdenes y la orden date. Recuerde que deberá declarar la variable con set mivar= Escriba un programa que indique si un número, que se le pasa como argumento, es par o impar. 3. A menudo ocurre que se añaden al path muchos directorios, y, a veces, duplicados o inexistentes. Escribir un programa que elimine de la variable $path los nombres de directorios duplicados o inexistentes. Una posible solución consistirá en explorar la variable path e ir volcando en una nueva variable, $newpath, aquellos directorios (debemos comprobar que son directorios) que no están duplicados y que existan. El esqueleto de la solución puede parecerse a: set newpath foreach element ($path) if ( -d $element ) then foreach newelement ($newpath) if ($element == $newelement ) set no-incluir end endif end Programe el ejercicio propuesto con las siguientes consideraciones: a. El problema con el uso dado a la variable no-incluir es que una vez que determinado element iguala a uno newlement, la variable no-incluir permanecerá por siempre creada. Modifique lo anterior para establecer una variable (de tipo conmutador) de nombre incluir antes del segundo bucle foreach, y si se encuentra que la condición ($element == $newelement ) es cierta, desactivar la variable. b. Añada una sentencia que compruebe si existe la variable incluir, y en caso afirmativo añada a newpath el valor actual de $element. Se deberá añadir al final del valor actual de newpath para preservar el orden original de los elementos de path. c. Para mejorar la velocidad de ejecución, una vez que hemos encontrado un duplicado y hemos eliminado la variable incluir, incluya la orden break para terminar el segundo bucle foreach. 4. La orden shift desplaza un único lugar la lista de argumentos. Escriba un programa que desplace un número de lugares mayor que uno, y que se indica como el primer argumento de la lista de argumentos. También, debe visualizar el estado en que quedan los argumentos tras desplazamientos realizados. Nota: Teniendo presente que el primer argumento es el número de desplazamientos a realizar, y el resto son los valores a desplazar, necesitamos salvar el valor del primer argumento y desplazar los restantes. Suponiendo que el nombre del programa es mishft, la estructura de la solución puede parecerse a: set count = $1 shift while ($count > 0) shift Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 80

81 end 5. Al asignar a una variable el resultado de dividir dos números cuyo resultado es menor que 1, se trunca su valor y se almacena el valor 0. Se pide construir un programa que acepte dos argumentos, que harán los papeles de numerador y denominador, para mostrar en pantalla el cociente de estos dos números particularmente conflictivo en el caso de que el numerador sea menor que el denominador. Ejemplos de posibles ejecuciones: % cociente el resultado de dividir 2 entre 100 es 0.02 % cociente el resultado de dividir 6 entre 1000 es % cociente el resultado de dividir 0 entre 1000 es En el caso de cocientes menores que 1, se desea llegar a visualizar hasta la primera cifra decimal distinta de cero. Se impondrá un límite al número de cifras decimales que se mostrarán en pantalla, por ejemplo 3. Para que el resultado tenga la apariencia puedes utilizar la orden empotrada glob en lugar de echo. 6. Por qué cuando invocamos al shell sin la opción de arranque rápido (-f) nos aparece el mensaje que se muestra a continuación? % tcsh miprograma.tcsh /proc/888/fd/15: No existe el fichero o directorio 7. Escriba un programa que busque en el directorio o directorios que se pasa como argumentos, los archivos.ps y.gif, y los borre después de que nos pida confirmación de que efectivamente queremos borrarlos. 8. Suponga que tiene un archivo ejecutable denominado a.out que desea enviar por correo electrónico a un amigo Qué órdenes deberás utilizar para pasar el archivo a formato ASCII y comprimirlo antes de enviarlo? 9. Dónde están los archivos de configuración de nuestro shell? Cuál es su contenido? Analiza los contenidos de los archivos /etc/csh.cshrc y /etc/csh.login. 10. Cree un programa shell que compruebe si el nombre de un archivo que se le da como argumento existe y muestre en pantalla uno de estos mensajes (según el caso): (a) el archivo nombre-arch existe, ó (b) el archivo nombre-arch no existe. 11. Los archivos se almacenan en una serie de bloques de disco de tamaño fijo (en Linux, generalmente 1KB), pero su tamaño real en bytes (por ejemplo, el indicado por ls) no siempre coincide con su tamaño en bloques de disco (este segundo es siempre mayor o igual). Construya un programa que acepte como argumento el nombre de un archivo y que calcule el espacio desperdiciado en disco (es decir, asignado al archivo en disco, pero no ocupado por él). Para ello, utiliza la orden du. a. Modifique el programa anterior para que genere un archivo cuyo nombre sea la concatenación espacio-desaprovechado+espacio-libre y cuyo contenido sea: tamaño en caracteres = <tamaño> tamaño en bloques = <bloques> b. Modifica el programa anterior para que compruebe inicialmente que el argumento dado es un archivo. 12. Ejecute la orden date y fíjese en el formato estándar con el que presenta la fecha y la hora, por ejemplo: Fri Nov 3 12:13:28 WET 1995 Cree un programa que muestre lo siguiente: Son las 12:13:28 del tres de Noviembre de 1995 Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 81

82 13. Realice un programa que a través de un menú, pueda realizar las siguientes operaciones: a. Crear varios directorios que se le pasen como argumento, por ejemplo: si le pasamos como argumento tmp/dir1/dir2/dir3/dir4, creará: /tmp /tmp/dir1 /tmp/dir1/dir2 /tmp/dir1/dir2/dir3 /tmp/dir1/dir2/dir3/dir4 b. Matar un proceso pasándole el nombre de la orden (no el PID). c. Cambiar a un directorio pasándole solo parte del nombre del mismo. d. Bloquear el terminal hasta que se introduzca la palabra clave (que no tiene porque se el password) elegida de nuevo. Ejemplo: Introducir palabra clave: ******** Para desbloquear palabra clave: 14. Crear un programa shell que se llame cambiar y que acepte dos argumentos. El primer argumento representa el nombre de un archivo o de un directorio existente cuyo nombre queremos renombrar y el segundo argumento es el nuevo nombre. Debéis hacer todas las comprobaciones pertinentes: a. El número de argumentos al llamar al programa debe ser el correcto, si no mandad un mensaje indicando la sintaxis correcta de esta orden. b. El fichero o directorio dado como primer argumento debe existir, si no existe debe mandarse un mensaje al usuario y finalizar la ejecución de la orden. c. El segundo argumento no debe corresponder con ningún archivo o directorio existente, si lo es, se debe mandar un mensaje al usuario y finalizar la ejecución de la orden. 15. Crear un programa que cuente el número de directorios que hay en el directorio que se le pase como argumento, en caso de ejecutarlo sin argumentos se realizará la cuenta sobre el directorio home. Realice todas las comprobaciones que estime oportuno, como que el número de argumentos dados sea incorrecto o que no exista el directorio dado como argumento. Utilice para su resolución la construcción foreach. 16. Supongamos que realizamos las siguientes acciones: % cat > pru #!/bin/tcsh set prompt = "\!> " % chmod u+x pru % pru Cuál es el resultado de la ejecución? Justifícalo. 17. Crear un programa shell que nos de el nombre de la orden o programa del sistema que consume más CPU y la que consume más memoria. 18. Cree una máscara para conseguir que los permisos por defecto al crear nuevos archivos y directorios sean: rw-r----- Cómo conseguiría que el sistema creara estos permisos por defecto sin tener que ejecutar esta orden en cada sesión? Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 82

83 Módulo II: PROGRAMACIÓN CON HEBRAS En esta parte, veremos: Qué son las hebras. Qué son las hebras Posix o Pthreads. Algunas consideraciones al diseñar un programa multihebrado. La API de hebras Posix: gestión de hebras. Sincronización con semáforos. Compilación de programas multihebrados. En concreto, solo veremos las siguientes funciones de la biblioteca de hebras y semáforos: Funciones de hebras pthread_create pthread_exit pthread_self pthread_equal pthread_join pthread_attr_init pthread_attr_destroy pthread_attr_setdetachstate pthread_attr_getdetachstate Semáforos sem_init sem_destroy sem_wait sem_post Al final se muestra la lista completa de funciones de la API de hebras. Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 83

84 Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 84

85 Visión general de la PThreads Como hemos visto en teoría, los procesos tradicionales de un sistema operativo (p.ej. LINUX) tienen una única hebra (thread), o flujo de control, definido en su espacio de direcciones. Sin embargo, puede ser útil la existencia de varias hebras dentro de un único espacio de direcciones: cuando se programa una aplicación donde existen varios procesos que necesitan cooperar y/o intercambiar información con el fin de realizar una tarea común, es menos costoso y más eficiente utilizar hebras que procesos independientes. Recordemos que se reduce substancialmente el tiempo necesario para crear un proceso hijo (una hebra) o para cambios de contexto entre hebras. La diferencia entre programar con múltiples hebras y múltiples procesos es doble: independencia y comunicación. En un programa con múltiples procesos, la separación entre los procesos está implícita. Sin embargo, la comunicación entre los mismos necesita de una mayor atención del programador. En cambio, en un programa con múltiples hebras la comunicación entre las hebras es fácil ya que se realiza a través de memoria común. Sin embargo, garantizar la independencia de las hebras mediante los mecanismos de sincronización apropiados, resulta más complicado. Vamos a usar la biblioteca de hebras LinuxThreads que es una implementación del estándar internacional POSIX.1c (Portable Operating System Interface) para procesos multihebrados de LINUX. Utilizar este estándar ayuda a crear programas que sean transportables a través de distintas plataformas. Igualmente, utilizaremos el C estándar como lenguaje de implementación dado que tiene una interfaz natural con las funciones del sistema y la biblioteca. 1 Qué son las hebras? Recordad que se define una hebra, o hilo, como un flujo de instrucciones que puede ser planificado independientemente, ya sea por el sistema operativo o por la biblioteca de hebras. Pero qué significa esto? En Linux, una hebra: Existe dentro de un proceso y utiliza los recursos del mismo. Tiene su propio flujo de control independiente mientras que su padre exista y el sistema operativo la soporte. Comparte los recursos del proceso con otras hebras que actúan de forma independiente. Muere si el proceso padre muere. Para el desarrollador de software, el concepto de un procedimiento que se ejecuta independientemente del programa principal puede describir a las hebras. Pero para comprenderlo mejor, vamos a ver la relación entre éstas y los procesos. Un proceso es creado por el SO y contiene información sobre los recursos y el estado de ejecución del programa (Figura 2.1). Esto incluye: Identificadores del proceso y de grupo, IDs del usuario y de su grupo Entorno Directorio de trabajo Instrucciones del programa Registros Pila Heap Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 85

86 Descriptores de archivos Manejadores de señales Bibliotecas compartidas Mecanismo de comunicación entre procesos (cauces, semáforos, etc.) Figura Estructura de un proceso clásico. Las hebras existen dentro de estos recursos y los utilizan. Pero además pueden ser planificadas independientemente, ya que cada una posee su propio (Figura 2.2): 1. Puntero a pila 2. Copia de los registros 3. Propiedades de planificación (tales como política y prioridad) 4. Conjunto de señales pendientes y bloqueadas 5. Datos específicos de la hebra (almacenamiento local) Dado que las hebras dentro del mismo proceso comparten los recursos: Los cambios realizados por una hebra sobre los recursos compartidos del sistema (tales como cerrar un archivo) son vistos por todas las demás hebras. Dos punteros con el mismo valor apuntan al mismo dato. Es posible leer/escribir en la misma dirección de memoria (incluso en la pila), y, por tanto, requiere la sincronización explícita por parte del programador. 2 Qué son las PThreads? Históricamente, los vendedores de hardware han implementado versiones propietarias de hebras. Estas implementaciones difieren sustancialmente de unos a otros, haciendo difícil a los programadores el desarrollo de aplicaciones de hebras transportables. Al objeto de obtener beneficios de las capacidades suministradas por la hebras, se necesitaba una interfaz de programación (API) estandarizada. Para sistemas Linux, esta interfaz esta especificada por el estándar IEEE POSIX c (1995). Las implementaciones que se adhieren a este estándar se denominan hebras Posix, o Pthreads. La mayoría de los vendedores hardware ofrecen ahora las Pthreads además de sus API s propietarias. Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 86

87 Figura Un proceso con dos hebras Las Pthreads están definidas como un conjunto de tipos y llamadas a procedimientos del lenguaje de programación C implementados por el archivo de cabecera pthread.h y la biblioteca de hebras (que suele ser parte de otra biblioteca, tal como libc). Existen varios borradores sobre el estándar de hebras Posix, por lo que es importante ser consciente del número de borrador de una implementación dada ya que existen diferencias entre los borradores que pueden dar problemas. 3 Diseñando programas con hebras Para poder beneficiarnos de las Pthreads, debemos ser capaces de organizar nuestro programa en tareas discretas independientes, que se puedan ejecutar concurrentemente. Por ejemplo, si la rutina1 y rutina2 de la Figura 2.3 pueden ser intercambiadas, solapadas o intercaladas, son candidatas a ser ejecutadas por hebras. Figura Posibles intercalados de dos rutinas. Las tareas que son aconsejables para utilizar hebras incluyen: Bloqueos por esperas largas potenciales Utiliza muchos ciclos CPU Deben responder a eventos síncronos Son de mayor o menor importancia que otras tareas Son capaces de ejecutarse en paralelo con otras tareas. Guía didáctica de Sistemas Operativos I José Antonio Gómez Hernández 87