SISTEMI OPERATIVI. Processi in Linux. Giorgio Giacinto Sistemi Operativi

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1 SISTEMI OPERATIVI Processi in Linux 2

2 Creazione di processi concorrenti» La creazione di un processo figlio consente di far eseguire alcune funzionalità del programma in modo concorrente» Opzione 1 il codice eseguito esclusivamente dal figlio è all interno del programma eseguito come genitore» Opzione 2 il codice che deve essere eseguito dal figlio è stato compilato separatamente ed è disponibile come codice eseguibile 3 Le funzioni exec» 5 funzioni di libreria execl execv execle execlp execvp Utilizzano una chiamata al sistema operativo + execve» La chiamata ad una delle funzioni della famiglia exec provoca la sostituzione dell'immagine del processo chiamante con l'immagine di un nuovo processo» Se la chiamata ha successo la funzione non ritorna 4

3 Le funzioni exec» Dopo la parola exec indica che gli argomenti della funzione sono elencati uno dopo l altro (lista di argomenti) es. int execl(const char *path, const char *arg0, const char *argn, (char *)0) indica che gli argomenti della funzione sono contenuti in un array + es. int execv(const char *path, const char *argv[]) Dopo l o v ci possono essere, che indica che il programmatore costruisce la lista delle variabili d ambiente e la passa alla funzione,, che indica che il programma va cercato nei percorsi specificati dalla variabile d'ambiente PATH 5 Immagine del processo dopo exec» L'immagine del processo che ha chiamato la funzione exec risulta così modificata i segmenti di testo, dei dati e dello stack vengono rimpiazzati da quelli relativi al nuovo programma l area utente (u-area) del processo rimane la stessa 6

4 Creazione di un processo da shell $ cat file.txt > file2.txt 1) La shell crea un figlio tramite una fork 2) La nuova shell (shell figlia) chiude lo standard output di default (monitor), apre file2.txt e lo mappa sullo standard output 3) Viene chiamata la system call execve che sovrascrive l'immagine del processo nuova shell con quella del processo creato per eseguire il comando cat 4) La shell aspetta la fine del figlio (system call wait) e poi ritorna attiva (visualizza ilprompt) La shell attende la $ command terminazione del comando $ (prompt) fork Esecuzione del comando exec exit, return, etc. 7 execlp int execlp(const char *file, const char *argv0,... const char *argn, char * /*NULL*/);» Si usa quando il numero di parametri è noto a priori. di solito argv0 coincide con file o con il nome del comando senzaincludere ilpercorso» Esempio clone_cat.c Fornire il nome di un file di testo come argomento 8

5 Esercizio» Scrivere un programma che calcola il fattoriale di un numero passato come argomento dalla linea di comando.» Scrivere un programma che calcola il fattoriale di un insieme di numeri passati come argomenti a linea di comando. Usare fork(), exec() e richiamare il programma precedente 9 Effetti collaterali nell uso combinato di fork() ed exec() #include <stdio.h> #include <unistd.h> void main(void){ static char *mesg[ ] = {"Fie", "Foh", "Fum"}; int display_msg(char *), i; for (i = 0; i < 3; ++i) (void) display_msg(mesg[i]); sleep(2); } int display_msg(char *m) { char err_msg[25]; switch (fork( )) { case 0: execlp("/usr/bin/echo", "echo", m, (char *) NULL); sprintf(err_msg, "%s Exec failure", m); perror(err_msg); return (1); case -1: perror("fork failure"); return (2); default: return (0); } } 10

6 Terminazione dei processi 1. Chiamata alla funzione exit 2. return nella funzione main 3. Il processo raggiunge la fine del main void exit(int status); La variabile status viene restituita al genitore tipicamente si usa 0 in caso di terminazione corretta e un numero diverso da 0 (generalmente positivo) in caso di errore 11 Effetti della terminazione» Il Sistema Operativo Chiude i file aperti Al genitore viene segnalata la terminazione del figlio Lo stato viene passato al genitore Il PPID di tutti i figli del processo che sta terminando viene impostato a 1 (il processo init) Le strutture dati condivise vengono aggiornate 12

7 Sincronizzazione Genitore-Figli» Spesso è necessario sincronizzare il processo genitore con il completamento dei processi figli #include <sys/types.h> #include <sys/wait.h> pid_t wait(int *wstatus); wait Esiste un processo figlio? Si No Restituisce -1 Blocca il genitore No Aspetta il figlio... il figlio ha terminato? Si Restituisce lo stato e il PID del figlio 13 wait» Se esiste almeno un figlio attivo, la chiamata a wait blocca il processo genitore» Il primo figlio che termina rianima il genitore Le informazioni di stato del figlio che ha terminato vengono memorizzate nella variabile wstatus passata per indirizzo a wait wait restituisce il PID del figlio che ha terminato 14

8 wstatus» Nel caso di rappresentazione di int a 32 bit i 16 bit più significativi sono impostati a 0 i 16 bit meno significativi sono impostati come segue 1. se il processo figlio termina normalmente byte 3 byte 2 byte 1 byte 0 exit code 0 2. se il processo figlio termina a causa di un segnale che non è stato catturato byte 3 byte 2 byte 1 byte 0 0 signal # 15 Recupero dello stato di exit» If wstatus is not NULL, wait() and waitpid() store status information in the int to which it points. This integer can be inspected with the following macros WIFEXITED(wstatus) returns true if the child terminated normally, that is, by calling exit(3) or exit(2), or by returning from main(). WEXITSTATUS(wstatus) returns the exit status of the child. This consists of the least significant 8 bits of the status argument that the child specified in a call to exit(3) or exit(2) or as the argument for a return statement in main(). This macro should be employed only if WIFEXITED returned true. 16

9 Processi Zombie» Quando un processo figlio termina prima che il genitore esegua una wait, diventa un processo viene segnalato con una z (o una d) nella lista dei processi attivi» Non si può forzare la terminazione (kill) di un processo zombie Il processo zombie termina solo quando il genitore esegue una wait Un processo diventa di chiamare la funzione wait + viene ereditato da init se il genitore termina prima 17