1 SC che operano su processi Getpid, fork, exec, wait, waitpid, exit, dup, dup2.

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1 1 SC che operano su processi Getpid, fork, exec, wait, waitpid, exit, dup, dup2

2 2 Process identifier: getpid,getppid –pid indice del processo all’interno della tabella dei processi –ppid indice del processo padre all’interno della tabella dei processi –il kernel ha pid 0 e init ha pid 1 –si possono ottenere con pid_t getpid(void) pid_t getppid(void)

3 3 PID: getpid,getppid (2) /* frammento che stampa il pid del processo in esecuzione e quello del padre usando le usuali macro di stampa … */ char buf[N]; /* stringa da stampare */ … sprintf(buf,”Processo %d, mio padre e’ %d\n.”, getpid(),getppid()); WRITELN(buf); …

4 4 Creazione : fork() pid_t fork(void); –crea un nuovo processo pid –lo spazio di indirizzamento del nuovo processo è un duplicato di quello del padre –padre e figlio condividono la tabella dei file aperti (e quindi anche il puntatore alla locazione corrente di ogni file) –restituisce 0 al figlio e pid al padre, –oppure -1 (solo al padre) in caso di fallimento es. la tabella dei processi non ha più spazio...

5 5 Text Data Stack Area vuota 0 2 32 - 1 heap Creazione di processi (2) Spazio di indirizzamento di padre e figlio dopo una fork terminata con successo SI padre Text Data Stack Area vuota 0 2 32 - 1 heap SI figlio copia

6 6 Text Data Stack Area vuota 0 2 32 - 1 heap Creazione di processi (3) Come prosegue l’esecuzione nei processi padre e figlio SI padre (pid=34) Text Data Stack Area vuota 0 2 32 - 1 heap SI figlio (pid = 45) 0 &x&x &x&x 45 PC = istruzione successiva a fork

7 7 Creazione di processi (4) /* frammento che crea un nuovo processo */ int pid; /* pid del processo creato */ … IFERROR( pid = fork(),”main: creazione”); if ( pid ) { /* siamo nel padre */ sprintf(buf,”Processo %d, ho creato %d\n.”, getpid(),pid); WRITELN(buf); } else { /* siamo nel figlio */ sprintf(buf,”Processo %d, mio padre e’ %d\n.”, getpid(),getppid()); WRITELN(buf); }

8 8 Terminazione : exit() void exit(int status); –chiude tutti i descrittori di file, –libera lo spazio di indirizzamento, –invia un segnale SIGCHLD al padre –salva il primo byte (0-255) di status nella tabella dei processi in attesa che il padre lo accetti (con la wait(), waitpid() ) –se il processo padre è terminato, il processo ‘orfano’ viene adottato da init (cioè ppid viene settato a 1 ) –se eseguita nel main è equivalente ad una return

9 9 Attesa di terminazione del figlio pid_t wait(int *status) pid_t waitpid(pid_t pid,int *status,int options) –restituisce informazioni sul tipo di terminazione del figlio e il byte meno significativo ritornato con la exit() per leggere queste informazioni c’è bisogno di opportune maschere WIFEXITED(status) WEXITSTATUS(status) –in caso di errore (es non ci sono figli …) viene ritornato il valore -1

10 10 Attesa di terminazione...(2) pid_t wait(int *status) pid_t waitpid(pid_t pid,int *status,int options) –la waitpid permette di fare attese non bloccanti WNOHANG specificato nelle opzioni indica di non attendere se nessun figlio è ancora terminato –permette di attendere un figlio con un pid specifico ( pid )

11 11 Esempio : wait() ed exit() int status ; /* conterra’ lo stato */ IFERROR( pid = fork(),”main: creazione”); if ( pid ) { /* siamo nel padre */ sleep(20); /* aspetta 10 secondi */ pid = wait(&status); if (WIFEXITED(status)) { /*!=0 se il figlio e’terminato normalmente, (exit o return) non ucciso da signal */ printf(“stato %d\n”, WEXITSTATUS(status)); } else { /* siamo nel figlio */ printf(“Processo %d, figlio.\n”,getpid()); exit(17); /*termina con stato 17 */ }

12 12 Esempio : wait() ed exit() (2) cosa accade se eseguiamo un main contenente il codice dell’esempio : $ a.out & -- avvio l’esecuzione in bg Processo 1246, figlio. -- stampato dal figlio

13 13 Esempio : wait() ed exit() (3) prima che i 10 secoondi siano finiti... $ a.out & -- avvio l’esecuzione in bg Processo 1246, figlio. -- stampato dal figlio $ ps -l … S UID PID PPID ………… CMD … Z 501 1246 1245 …………… a.out -- il figlio e’ un processo zombie

14 14 Esempio : wait() ed exit() (4) quando il padre si risveglia ed esegue la wait()... $ a.out & -- avvio l’esecuzione in bg Processo 1246, figlio. -- stampato dal figlio $ ps -l … S UID PID PPID ………… CMD … Z 501 1246 1245 …………… a.out -- il figlio e’ un processo zombie (Z) $ Stato 17. -- stampato dal padre $

15 15 Stati dei processi in UNIX Idle Sleeping Zombified Runnable Running Fork iniziata waitpid Fork terminata scheduling Attesa di un evento L’evento accade exit

16 16 Differenziazione : le exec() execve –è l’unica chiamata di sistema vera execl, execlp,execle,execv, execvp –sono funzioni di libreria con differenze sul tipo di parametri –alla fine invocano la execve tutte le exec() –differenziano un processo rimpiazzando il suo spazio di indirizzamento con quello di un file eseguibile passato come parametro

17 17 Differenziazione : le exec() (2) execl, execlp,execle,execv, execvp, execve –è possibile richiedere che la exec() cerchi il file nelle directory specificate dalla variabile di ambiente PATH è ( p nel nome) –è possible passare un array di argomenti secondo il formato di argv[] ( v nel nome) –è possible passare un array di stringhe che descrivono l’environment ( e nel nome) –è possibile passare gli argomenti o l’environment come lista (terminato da NULL ) ( l nel nome)

18 18 Differenziazione : le exec() (3) execl, execlp,execle,execv, execvp, execve –le exec() non ritornano in caso di successo!!! –Restituiscono -1 in caso di fallimento non trova il file, il file non è eseguibile etc... –ATTENZIONE 1: le exec non creano nuovi processi!! –ATTENZIONE 2: padre e figlio continuano a condividere la tabella dei file aperti ….

19 19 Text segment I-Data segment Ampiezza BSS Altre info Magic number Variabili globali inizializzate Ampiezza area di memoria occupata dalle variabili globali NON inizializzate Numero che contraddistingue il file come eseguibile Codice del programma (assemblato) Differenziazione : le exec() (4) Formato di un file eseguibile –risultato di compilazione, linking etc...

20 20 Differenziazione : le exec() (5) –(1) il contenuto del file eseguibile viene usato per sovrascrivere lo spazio di indirizzamento del processo che la invoca Text I-Data segment Stack Area vuota 0 2 32 - 1 BSS-segment Text segment I-Data segment Ampiezza BSS Data FRAME per la funzione main env Variabili di ambiente (envp) argv Agomenti (argv) File eseguibile

21 21 Differenziazione : le exec() (6) –(2) si carica in PC l’indirizzo iniziale X Text I-Data segment Stack Area vuota 0 2 32 - 1 BSS-segment Text segment I-Data segment Ampiezza BSS env Indirizzo della prima istruzione compilata di main() argv X X

22 22 Esempio : una shell semplificata int pid, status; char ** argv; while (TRUE) { /*ciclo infinito*/ type_prompt(); /* stampa prompt*/ argv = read_comm(); /*legge command line*/ IFERROR3(pid = fork(),”Nella fork”,continue); if (pid) {/* codice padre */ wait(&status); if (WIFEXITED(status)) …/*gest. stato*/ } else {/*codice figlio*/ IFERROR(execvp(argv[0],argv),”nella execvp”); }

23 23 Duplicazione dei descrittori di file: dup() e dup2() int dup(int oldfd); int dup2(int oldfd,int newfd); –creano entrambi una copia del descrittore di file oldfd, –entrambi i descrittori puntano alla stassa locazione della tabella dei file aperti e possono essere utilizzati per lavorare sullo stesso file –dup cerca la prima posizione libera –dup2 chiude prima newfd (se aperto) e poi ci copia oldfd

24 24 Es: redirezione con dup() e dup2() –Es. voglio ridirigere lo standard output (file descriptor 1) su un file pippo #include “sysmacro.h”... int fd;... IFERROR(fd=open(“pippo”,O_WRONLY|O_TRUNC|O_CREAT,0644), ”nella open”); dup2(fd,STDOUT); /* duplica fd sullo standard output*/ close(fd); /* fd non serve piu’ */ printf(“Questo viene scritto nel file pippo!”);...

25 25 Come la shell implementa la redirezione... Es. $ ls -l > pippo –Il processo shell si duplica con una fork() e si mette in attesa della terminazione del figlio con una wait –Il figlio apre in scrittura il file pippo (creandolo o troncandolo) –Il figlio duplica il descrittore di pippo con la dup2 sullo stdout e chiude il descrittore originario –Il figlio invoca una exec di ls -l, la quale conserva i descrittori dei file, e quindi va a scrivere in pippo ogni volta che usa il descrittore 1

26 26 Come la shell implementa la redirezione … (2) Es. $ ls -l > pippo (cont.) –Quando il figlio termina, il padre riprende la computazione con i sui descrittori di file invariati. –(padre e figlio hanno ognuno la sua tabella dei descrittori e casomai puntano alla stessa locazione della tabella dei file aperti)