Sistemas Operativos - IPC

Transcripción

1 Sistemas Operativos - IPC Técnicas Digitales III Ing. Gustavo Nudelman 2012

2 Creación de procesos Un proceso puede crear a otro mediante la llamada al sistema fork() (no es la única manera de crear procesos) Se dice que el proceso creado es hijo del proceso que ejecuto la llamada al sistema El proceso hijo hereda los recursos del proceso creador (padre) pero los contenidos no son copiados al momento de crear el proceso. Luego de la llamada al sistema: El proceso padre continua el flujo de ejecución del programa obteniendo de la función fork() el pid del proceso hijo. El proceso hijo inicia la ejecución del programa desde el mismo punto que el proceso padre, obteniendo de la función fork() el valor cero Dado que en la system call que provoca la función fork() se invocan varias funciones de alocación de memoria por parte del kernel, la misma podría fallar devolviendo -1

3 Proceso hijo creado con fork() Desde el punto de vista del programador de aplicaciones, podemos decir que el proceso hijo: Es una copia exacta del padre con un nuevo pid Tiene las mismas variables y archivos abiertos Las variables son independientes (padre e hijo poseen distintas pilas) Los archivos son compartidos (el hijo hereda el mismo descriptor)

4 Creación de procesos fork()

5 Creación de procesos - Resumen Cuando un proceso invoca la creación de un proceso hijo se crea una instancia de si mismo aunque no se duplican totalmente las áreas de memoria definidas para este Si algún elemento del área de datos es modificado en alguna de las 2 instancias, se realizara en ese momento la copia de dicho elemento. Copy on write El código ejecutable de un proceso también puede ser reemplazado mediante la familia de funciones exec. De todas maneras, cada instancia creada tiene definida: Área de código ejecutable Área de datos inicializados y no inicializados Un stack de modo user Código ejecutable de bibliotecas compartidas Memoria que puede requerir dinámicamente (heap)

6 IPC (Inter process communication) El sistema operativo presenta mecanismos para que diferentes procesos puedan intercambiar información llamados Mecanismos IPC Existen mecanismos IPC que requieren que los procesos tengan parentesco como también mecanismos que no lo requieren. Comunicar procesos trae aparejado la necesidad de sincronizar la comunicación. Algunos mecanismos cuentan con sincronismo mientras que en otros debemos implementarlo por otra vía. Una de las columnas principales, para desarrollar soluciones sobre estandares multitarea, es el conocimiento de comunicación entre procesos

7 IPC - Señales Una señal es la notificación por software a un proceso de la ocurrencia de un evento Se trata del mecanismo mas simple y primitivo para comunicar procesos UNIX. El sistema operativo cuenta con un set definido de señales para que sean enviadas a los procesos. Una señal puede ser enviada desde otro proceso, desde el mismo kernel o lo puede hacer un usuario mediante su interfaz de trabajo. La señal no transporta ningún tipo de información adicional que la propia señal El proceso que la recibe interrumpe la ejecución normal del código y pasa a ejecutar el handler que dicho proceso tiene predefinido para esa señal.

8 IPC Señales - Implementación Para preparar a un proceso a que reciba una señal debemos realizar 2 cosas Escribir el handler que deberá ejecutarse al recibir la señal Se trata de una función en C Indicarle al kernel que asocie la función (que funcionará como handler) a la señal que nos interesa interceptar. Se utiliza la system call sigaction() int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact); (donde la estructura sigaction esta definida en signal.h)

9 Enviando señales a los procesos Tenemos 2 maneras de enviar señales a los procesos; Desde la consola de comandos # kill -<signal> pid (ej: kill SIGKILL 2345) Shorcuts como CTRL + C SIGINT CTRL + Z SIGSTOP Desde el código de un proceso int kill (pid_t pid, int sig)

10 IPC - Señales # Name Action default Description Posix 1 SIGHUP Terminate Terminal descon Yes 2 SIGINT Terminate CTRL + C Yes 3 SIGQUIT Dump quit Yes 4 SIGILL Dump Illegal Instruc Yes 5 SIGTRAP Dump Dbg breakpoint No 6 SIGABRT Dump Abnormal quit Yes 7 SIGIOT Dump Bus error No 8 SIGBUS Dump FPU exception Yes 9 SIGKILL Terminate Forced ending Yes 10 SIGUSR1 Terminate For general use Yes 11 SIGSEGV Dump Segment invalid Yes 12 SIGUSR2 Terminate For general use Yes 13 SIGPIPE Terminate Broken pipe Yes 14 SIGALARM Terminate RTC Yes 15 SIGTERM Terminate End of process Yes 16 SIGSTKSLT Terminate Coprocessor err No

11 IPC - Señales # Name Action default Description Posix 17 SIGCHLD Ignore End of child Yes 18 SIGCONT Continue Resume stoped Yes 19 SIGSTOP Stop Stop process Yes 20 SIGTSTP Stop Stop process Yes 21 SIGTTIN Stop I back needed Yes 22 SIGTTOU Stop O back needed Yes 23 SIGURG Ignore Urgent Sock No 24 SIGXCPU Dump CPU Timeout No 25 SIGXFSZ Dump File size exced No 26 SIGVTALRM Terminate Virtual Timer No 27 SIGPROF Terminate Profile Timer No 28 SIGWINCH Ignore Window resize No 29 SIGIO Terminate I/O allowed No 30 SIGPWR Terminate Power failure No 31 SIGSYS Dump System call fail No

12 Procesos zombies Cuando un proceso finaliza le envía la señal SIGCHLD a su padre. El proceso padre debe dar acuse de recibo de la misma. Si no lo hace el proceso hijo no completa su finalización, no libera completamente los recursos y se dice que queda en estado zombie o defunct La manera de dar acuse de recibo por parte del proceso padre es mediante la función wait() Si el proceso padre no existe (porque finalizo antes que el proceso hijo) el proceso hijo será hijo de init quien dará el acuse correspondiente.

13 IPC - Pipes Se crean mediante la system call pipe() Como resultado se obtienen 2 file descriptors (o mejor dicho...un array de 2 file descriptors) La lectura es extractiva!!

14 IPC - Pipes Se trata de recursos que no son visibles fuera del proceso que los crea y/o procesos que hereden los file descriptors que lo identifican Son usados por procesos que mantienen parentesco y que pueden heredar los descriptores de archivo. Muchas veces un proceso padre desea tomar el stdout del hijo También es lo que creamos por línea de comando cuando redirigimos el stdout de un proceso hacia el stdin de otro proceso como por ejemplo efectuando ls wc -l

15 Named Pipes - FIFO Se trata de pipes que poseen una entrada en el file system. Es decir son mostrados como inodos. Esto posibilita comunicar procesos tengan o no parentesco. Se los conoce también como named pipes. Pueden ser creados: Desde el código de un programa mknod (<name>, S_IFIFO 0660, 0); Desde el shell. $ mknod <name> p Lo utilizaremos mas adelante para crear dispositivos