Билеты (Graur) (1114774), страница 19
Текст из файла (страница 19)
е. при одновременной записи несколькихпроцессов в канал их данные не перемешиваются.4. Использование канала.Пример использования канала в рамках одного процесса – копирование строк.Фактически осуществляется посылка данных самому себе.#include <unistd.h>#include <stdio.h>int main(int argc, char **argv){char *s = ”chanel”;char buf[80];int pipes[2];pipe(pipes);write(pipes[1], s, strlen(s) + 1);read(pipes[0], buf, strlen(s) + 1);close(pipes[0]);close(pipes[1]);printf(“%s\n”, buf);return 0;}Процессwrite()pipes[1]read()pipes[0]Рис.
7 Обмен через канал в рамках одного процесса.Чаще всего, однако, канал используется для обмена данными между несколькимипроцессами. При организации такого обмена используется тот факт, что припорождении сыновнего процесса посредством системного вызова fork()наследуется таблица файловых дескрипторов процесса-отца, т.е. все файловыедескрипторы, доступные процессу-отцу, будут доступны и процессу-сыну. Такимобразом, если перед порождением потомка был создан канал, файловыедескрипторы для доступа к каналу будут унаследованы и сыном. В итоге обоимпроцессам оказываются доступны дескрипторы, связанные с каналом, и они могутиспользовать канал для обмена данными (см. Рис. 8 и 5).Процесс-отецПроцесс-сынpipe();fork()fd[0]fd[0]fd[1]fd[1]каналчтениезаписьРис.
8 Пример обмена данными между процессами через канал.5. Схема взаимодействия процессов с использованием канала.#include <sys/types.h>#include <unistd.h>int main(int argc, char **argv){int fd[2];pipe(fd);if (fork()){/*процесс-родитель*/close(fd[0]); /* закрываем ненужный дескриптор*/write (fd[1], …);…close(fd[1]);…}else{/*процесс-потомок*/close(fd[1]); /* закрываем ненужный дескриптор*/while(read (fd[0], …)){…}…}}Аналогичным образом может быть организован обмен через канал между двумяпотомками одного порождающего процесса и вообще между любымиродственными процессами, единственным требованием здесь, как уже говорилось,является необходимость создавать канал в порождающем процессе прежде, чем егодескрипторы будут унаследованы порожденными процессами.Как правило, канал используется как однонаправленное средство передачи данных,т.е. только один из двух взаимодействующих процессов осуществляет запись внего, а другой процесс осуществляет чтение, при этом каждый из процессовзакрывает не используемый им дескриптор.
Это особенно важно длянеиспользуемого дескриптора записи в канал, так как именно при закрытиипишущей стороны канала в него помещается символ конца файла. Если, к примеру,в рассмотренном 5 процесс-потомок не закроет свой дескриптор записи в канал, топри последующем чтении из канала, исчерпав все данные из него, он будетзаблокирован, так как записывающая сторона канала будет открыта, иследовательно, читающий процесс будет ожидать очередной порции данных.6. Реализация конвейера.Пример реализации конвейера print|wc – вывод программы print будетподаваться на вход программы wc. Программа print печатает некоторый текст.Программа wc считает количество прочитанных строк, слов и символов.#include <sys/types.h>#include <unistd.h>#include <stdio.h>int main(int argc, char **argv){int fd[2];pipe(fd); /*организован канал*/if (fork()){/*процесс-родитель*/dup2(fd[1], 1); /* отождествили стандартныйвывод с файловым дескриптором канала,предназначенным для записи */close(fd[1]);/* закрыли файловый дескрипторканала, предназначенный для записи */close(fd[0]);/* закрыли файловый дескрипторканала, предназначенный для чтения */exelp(“print”, ”print”, 0); /* запустилипрограмму print */}/*процесс-потомок*/dup2(fd[0], 0); /* отождествили стандартный ввод сфайловым дескриптором канала,предназначеннымдля чтения*/close(fd[0]);/* закрыли файловый дескрипторканала, предназначенный для чтения */close(fd[1]); /* закрыли файловый дескрипторканала, предназначенный для записи */execl(“/usr/bin/wc”, ”wc”, 0); /* запустилипрограмму wc */}7.
Совместное использование сигналов и каналов – «пинг-понг».Пример программы с использованием каналов и сигналов для осуществления связимежду процессами – весьма типичной ситуации в системе. При этом на каналвозлагается роль среды двусторонней передачи информации, а на сигналы – рольсистемы синхронизации при передаче информации. Процессы посылают другдругу целое число, всякий раз увеличивая его на 1. Когда число достигнет некоегомаксимума, оба процесса завершаются.#include <signal.h>#include <sys/types.h>#include <sys/wait.h>#include <unistd.h>#include <stdlib.h>#include <stdio.h>#define MAX_CNT 100int target_pid, cnt;int fd[2];int status;void SigHndlr(int s){/* в обработчике сигнала происходит и чтение, изапись */signal(SIGUSR1, SigHndlr);if (cnt < MAX_CNT){read(fd[0], &cnt, sizeof(int));printf("%d \n", cnt);}else}cnt++;write(fd[1], &cnt, sizeof(int));/* посылаем сигнал второму: пора читать изканала */kill(target_pid, SIGUSR1);if (target_pid == getppid()){/* условие окончания игры проверяетсяпотомком */printf("Child is going to beterminated\n");close(fd[1]); close(fd[0]);/* завершается потомок */exit(0);} elsekill(target_pid, SIGUSR1);int main(int argc, char **argv){pipe(fd); /* организован канал */signal (SIGUSR1, SigHndlr);/* установлен обработчик сигнала для обоихпроцессов */cnt = 0;}if (target_pid = fork()){/* Предку остается только ждать завершенияпотомка */while(wait(&status) == -1);printf("Parent is going to be terminated\n");close(fd[1]); close(fd[0]);return 0;}else{/* процесс-потомок узнает PID родителя */target_pid = getppid();/* потомок начинает пинг-понг */write(fd[1], &cnt, sizeof(int));kill(target_pid, SIGUSR1);for(;;); /* бесконечный цикл */}Билет 31Именованные каналы (FIFO)Рассмотренные выше программные каналы имеют важное ограничение: так какдоступ к ним возможен только посредством дескрипторов, возвращаемых припорождении канала, необходимым условием взаимодействия процессов черезканал является передача этих дескрипторов по наследству при порождениипроцесса.
Именованные каналы (FIFO-файлы) расширяют свою областьприменения за счет того, что подключиться к ним может любой процесс в любоевремя, в том числе и после создания канала. Это возможно благодаря наличию уних имен.FIFO-файл представляет собой отдельный тип файла в файловой системе UNIX,который обладает всеми атрибутами файла, такими как имя владельца, правадоступа и размер.
Для его создания в UNIX System V.3 и ранее используетсясистемный вызов mknod(), а в BSD UNIX и System V.4 – вызов mkfifo() (этотвызов поддерживается и стандартом POSIX):#include#include#include#include<sys/types.h><sys/stat.h><fcntl.h><unistd.h>INT MKNOD (CHAR *PATHNAME, MODE_T MODE, DEV);#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>INT MKFIFO (CHAR *PATHNAME, MODE_T MODE);В обоих вызовах первый аргумент представляет собой имя создаваемого канала, вовтором указываются права доступа к нему для владельца, группы и прочихпользователей, и кроме того, устанавливается флаг, указывающий на то, чтосоздаваемый объект является именно FIFO-файлом (в разных версиях ОС он можетиметь разное символьное обозначение – S_IFIFO или I_FIFO).
Третий аргументвызова mknod() игнорируется.После создания именованного канала любой процесс может установит с ним связьпосредством системного вызова open(). При этом действуют следующиеправила:- если процесс открывает FIFO-файл для чтения, он блокируется дотех пор, пока какой-либо процесс не откроет тот же канал назапись- если процесс открывает FIFO-файл на запись, он будетзаблокирован до тех пор, пока какой-либо процесс не откроет тотже канал на чтение- процесс может избежать такого блокирования, указав в вызовеopen() специальный флаг (в разных версиях ОС он может иметьразное символьное обозначение – O_NONBLOCK или O_NDELAY).
Вэтом случае в ситуациях, описанных выше, вызов open() сразу жевернет управление процессуПравила работы с именованными каналами, в частности, особенности операцийчтения-записи, полностью аналогичны неименованным каналам.Ниже рассматривается пример, где один из процессов является сервером,предоставляющим некоторую услугу, другой же процесс, который хочетвоспользоваться этой услугой, является клиентом. Клиент посылает серверузапросы на предоставление услуги, а сервер отвечает на эти запросы.8. Модель «клиент-сервер».Процесс-сервер запускается на выполнение первым, создает именованный канал,открывает его на чтение в неблокирующем режиме и входит в цикл, пытаясьпрочесть что-либо. Затем запускается процесс-клиент, подключается к каналу сизвестным ему именем и записывает в него свой идентификатор. Сервер выходитиз цикла, прочитав идентификатор клиента, и печатает его./* процесс-сервер*/#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#include <unistd.h>int main(int argc, char **argv){int fd;int pid;mkfifo("fifo", S_IFIFO | 0666);/*создали специальный файл FIFO с открытыми длявсех правами доступа на чтение и запись*/fd = open("fifo", O_RDONLY | O_NONBLOCK);/* открыли канал на чтение*/while(read (fd, &pid, sizeof(int)) == -1) ;printf("Server %dgetpid(), pid);got message from %d !\n",close(fd);unlink("fifo");/*уничтожили именованный канал*/return 0;}/* процесс-клиент*/#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <unistd.h>#include <fcntl.h>int main(int argc, char **argv){int fd;int pid = getpid( );fd = open("fifo", O_RDWR);write(fd, &pid, sizeof(int));close(fd);return 0;}Билет 32 Трассировка процессов.Трассировка процессов.Обзор форм межпроцессного взаимодействия в UNIX был бы не полон, если бы мыне рассмотрели простейшую форму взаимодействия, используемую для отладки —трассировку процессов.
Принципиальное отличие трассировки от остальных видовмежпроцессного взаимодействия в том, что она реализует модель «главныйподчиненный»: один процесс получает возможность управлять ходом выполнения,а также данными и кодом другого.В UNIX трассировка возможна только между родственными процессами: процессродитель может вести трассировку только непосредственно порожденных импотомков, при этом трассировка начинается только после того, как процесспотомок дает разрешение на это.Далее схема взаимодействия процессов путем трассировки такова: выполнениеотлаживаемого процесса-потомка приостанавливается всякий раз при полученииим какого-либо сигнала, а также при выполнении вызова exec(). Если в это времяотлаживающий процесс осуществляет системный вызов wait(), этот вызовнемедленно возвращает управление.
В то время, как трассируемый процесснаходится в приостановленном состоянии, процесс-отладчик имеет возможностьанализировать и изменять данные в адресном пространстве отлаживаемогопроцесса и в пользовательской составляющей его контекста. Далее, процессотладчик возобновляет выполнение трассируемого процесса до следующейприостановки (либо, при пошаговом выполнении, для выполнения однойинструкции).Основной системный вызов, используемый при трассировке,– это ptrace(),прототип которого выглядит следующим образом:#include <sys/ptrace.h>int ptrace(int cmd, pid, addr, data);где cmd – код выполняемой команды, pid – идентификатор процесса-потомка,addr – некоторый адрес в адресном пространстве процесса-потомка, data – словоинформации.Чтобы оценить уровень предоставляемых возможностей, рассмотрим основныекоды - cmd операций этой функции.cmd = PTRACE_TRACEME — ptrace() с таким кодом операции сыновнийпроцесс вызывает в самом начале своей работы, позволяя тем самым трассироватьсебя.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
