Chiamate di sistema. Pipe Flussi di I/O

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1 Chiamate di sistema Pipe Flussi di I/O

2 Esempio di chiamata di sistema #include <stdio.h> int main(int argc, char ** argv) FILE * f; f = fopen("nuovo-file", "w"); fprintf(f, "Hello World!\n"); fclose(f); Sistemi Operativi 2015/16 Chiamate di sistema 2

3 Esempio chiamata di sistema #include <stdio.h> #include <sys/fcntl.h> int main(int argc, char ** argv) int fd; // file descriptor fd = open("nuovo-file", O_WRONLY O_CREAT, 0666); write(fd, "Hello World\n", 12); close(fd); File descriptor File table stdin stdout stderr Sistemi Operativi 2015/16 Chiamate di sistema 3

4 Pipe Questa comunicazione tra processi appare al programmatore simile alla scrittura-lettura dei file Una pipe è un file di dimensione limitata gestito come una coda FIFO: un processo produttore deposita dati (e resta in attesa se la pipe è piena) un processo consumatore legge dati (e resta in attesa se la coda è vuota) Produttore Consumatore Sistemi Operativi 2015/16 Chiamate di sistema 4

5 POSIX: creazione di pipe pipe senza nome, create e aperte da pipe int pipe(int fd[2]); crea una pipe, la apre in lettura e scrittura restituisce l'esito dell'operazione (0 o -1) assegna a fd[0] il file descriptor del lato aperto in lettura, e a fd[1] quello del lato aperto in scrittura Si possono creare pipe con nome, devono essere create da mknod poi devono essere aperte con open Sistemi Operativi 2015/16 Chiamate di sistema 5

6 File e pipe ordinari Creazione e uso di un file ordinario: int fd; if ((fd=open(filename,)<0) err(); write(fd, ); ; Creazione e uso di una pipe (senza nome): int fd[2]; if (pipe(fd) < 0) err(); write(fd[1], ); ; read(fd[0], ); Note: la pipe è analoga a open, ma non specifica il nome e produce due file descriptor read e write sono le stesse nei due casi Sistemi Operativi 2015/16 Chiamate di sistema 6

7 Pipe: uso tipico Generalmente una pipe viene usata per far comunicare un processo padre con un suo figlio Il processo figlio eredita i file aperti, quindi anche le pipe La comunicazione generalmente è unidirezionale Processo padre pipe(fd); fork(); Processo figlio write(fd[1]); read(fd[0]); pipe oppure pipe read(fd[0]); write(fd[1]); Sistemi Operativi 2015/16 Chiamate di sistema 7

8 Pipe: uso tipico #include <stdio.h>; int main(int argc, char ** argv) int fd[2], pid, status; char i, j, i1, j1; pipe(fd); pid = fork(); if(pid!=0) // padre for(i=0; i<10; i++) write(fd[1], &i, 1); printf("scritto!\n"); waitpid(-1, &status, 0); printf("pid=%d i1=%d j=%d\n", pid, i1, j); else // figlio for(j=0; j<10; j++) read(fd[0], &j1, 1); printf("j1=%d\n",j1); printf("pid=%d i=%d\n", pid, i); Sistemi Operativi 2015/16 Chiamate di sistema 8

9 Pipe: uso tipico int main(int argc, char ** argv) int fd[2], fd2[2], pid; char i, j; pipe(fd); pipe(fd2); pid = fork(); if(pid!=0) for(i=0; i<10; i++) write(fd[1], &i, 1); read(fd2[0], &j, 1); printf("pid=%d i=%d j=%d\n", pid, i, j); else for(j=0; j<10; j++) read(fd[0], &i, 1); printf("i=%d\n", i); write(fd2[1], &j, 1); printf("pid=%d i=%d j=%d\n", pid, i, j); Sistemi Operativi 2015/16 Chiamate di sistema 9

10 Pipe: uso tipico % cat documento.txt sort shell fork(); pipe(fd); fork(); processo figlio Produttore close(1); dup(fd[1]); close(fd[0]); close(fd[1]); close(0); dup(fd[0]); close(fd[0]); close(fd[1]); Consumatore exec( cat, ); exec( sort, ); Sistemi Operativi 2015/16 Chiamate di sistema 10

11 Sistemi Operativi 2015/16 Chiamate di sistema 11 Realizzazione stdin stdout stderr File descriptor File table pipe(fd); stdin stdout stderr pipe-in pipe-out close(1); stdin stderr pipe-in pipe-out dup(fd[1]); close(fd[0]); close(fd[1]); stdin stderr pipe-out 1) 2a) 3a) 4a) stdin stderr pipe-in pipe-out close(0); stdout stderr pipe-in pipe-out dup(fd[0]); close(fd[0]); close(fd[1]); stdout stderr pipe-in pipe-out 2b) 3b) 4b) stdout stderr pipe-in pipe-out

12 Pipe: uso tipico #include <stdio.h> int main(int argc, char ** argv) int fd[2], pid; char j, j1; pipe(fd); 1) pid = fork(); if(!pid) close(1); dup(fd[1]); 2a)-3a) close(fd[0]); close(fd[1]); 4a) execlp("cat", "cat", "prova4.c", NULL); else close(0); dup(fd[0]); 2b)-3b) close(fd[0]); close(fd[1]); 4b) for(j=0; j<10; j++) read(0, &j1, 1); printf("j1=%3d %c\n", j1, j1); fprintf(stderr, "pid=%d j1=%d j=%d\n", pid, j1, j); Sistemi Operativi 2015/16 Chiamate di sistema 12

13 Risultato j1= 35 # j1=105 i j1=110 n j1= 99 c j1=108 l j1=117 u j1=100 d j1=101 e j1= 32 j1= 60 <; pid=1070 j1=60 j=10 Sistemi Operativi 2015/16 Chiamate di sistema 13

14 Ridirezioni % ls -l. pippo > ris 2>log shell fork(); processo figlio close(1); open( ris, ); close(2); open( log, ); exec( ls, ); Sistemi Operativi 2015/16 Chiamate di sistema 14

15 Pipe: uso tipico #include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <sys/fcntl.h> int main(int argc, char ** argv) close(1); open("ris", O_WRONLY O_CREAT O_TRUNC, 0666); close(2); open("log", O_WRONLY O_CREAT O_TRUNC, 0666); execlp("ls", "LS", "-l", ".", "pippo", NULL); /* non dovrebbe mai essere eseguito */ fprintf(stderr, "Error: execlp\n"); return 1; File log : LS: cannot access pippo: No such file or directory Sistemi Operativi 2015/16 Chiamate di sistema 15

16 Semaforo tramite pipe int up(int *pipe) char tmp = 0; return write(pipe[1],&tmp,1)==1? 0 : -1; int down(int *pipe) char tmp = 0; return read(pipe[0],&tmp,1)==1? 0 : -1; int mk_mutex(int *p) if( pipe(p) < 0) return -1; return write(p[1], p, 1) == 1? 0 : -1; Sistemi Operativi 2015/16 Chiamate di sistema 16

17 Semaforo tramite pipe import java.io.*; public class Semaforo private PipedReader in; private PipedWriter out; public void down() try in.read(); catch(ioexception e) public void up() try out.write(0); catch(ioexception e) public Semaforo() this(0); public Semaforo(int v) try in = new PipedReader(); out = new PipedWriter(in); while(v-- > 0) up(); catch(ioexception e) Sistemi Operativi 2015/16 Chiamate di sistema 17

18 popen #include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main(int argc, char **argv) FILE *pin; char line[10]; pin = popen("cat " FILE, "r"); fread(line, 1, 10, pin); fwrite(line, 1, 10, stdout); pclose(pin); return 0; Sistemi Operativi 2015/16 Chiamate di sistema 18

19 popen /* equivale a ls l sort */ #include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main(int argc, char ** argv) FILE * pp, * pout; char line[100]; pp = popen("ls -l", "r"); pout = popen("sort", "w"); if(!pp!pout) exit(1); while(fgets(line, 100, pp)) fprintf(pout, "%s", line); pclose(pp); pclose(pout); return 0; Sistemi Operativi 2015/16 Chiamate di sistema 19

20 Duplicazione di processi #include <stdio.h> #include <sys/fcntl.h> int main(int argc, char ** argv) int i, j, pid; int fin, fout; char ch[8]; fin = open("dati", O_RDONLY); pid = fork(); if(!pid) fout = open("uno", O_WRONLY O_CREAT, 0666); else fout = open("due", O_WRONLY O_CREAT, 0666); for(j=0; j<400; j++) read(fin, ch, 8); write(fout, ch, 8); Sistemi Operativi 2015/16 Chiamate di sistema 20

21 Duplicazione di processi dati uno due Sistemi Operativi 2015/16 Chiamate di sistema 21

22 Duplicazione di processi #include <stdio.h> int main(int argc, char ** argv) int i, j, pid; FILE * fin, * fout; fin = fopen("dati", "r"); fscanf(fin, "%d\n", &i); pid = fork(); if(!pid) fout = fopen("uno", "w"); else fout = fopen("due", "w"); for(j=0; j<400; j++) fscanf(fin, "%d\n", &i); fprintf(fout, "%d\n", i); fclose(fout); Sistemi Operativi 2015/16 Chiamate di sistema 22

23 Duplicazione di processi uno due Sistemi Operativi 2015/16 Chiamate di sistema 23

24 Duplicazione di processi #include <stdio.h> #include <sys/fcntl.h> int main(int argc, char ** argv) int i, j, pid; int fin, fout; char ch[8]; pid = fork(); fin = open("dati", O_RDONLY); if(!pid) fout = open("uno", O_WRONLY O_CREAT, 0666); else fout = open("due", O_WRONLY O_CREAT, 0666); for(j=0; j<400; j++) read(fin, ch, 8); write(fout, ch, 8); Sistemi Operativi 2015/16 Chiamate di sistema 24

25 Prestazioni e chiamate di sistema #include #define BUFFSIZE 8192 int main(void) int n; char buf[buffsize]; while( (n=read(stdin_fileno,buf, BUFFSIZE))>0) if (write(stdout_fileno, buf, n)!= n) perror("main"); if (n<0) perror("main"); return(0); Note: È corretto usare, come file descriptor: STDIN_FILENO e STDOUT_FILENO (definiti in <unistd.h>) al posto di O e 1 standard input e output non vengono aperti nè chiusi Sistemi Operativi 2015/16 Chiamate di sistema 25

26 Prestazioni e chiamate di sistema #include #define BUFFSIZE 8192 int main(void) int n; char buf[buffsize]; while( (n=fread(buf, BUFFSIZE, 1, stdin))>0 ) fwrite(buf, sizeof(char), n, stdout); return(0); Sistemi Operativi 2015/16 Chiamate di sistema 26

27 Influenza di BUFFSIZE BUFFSIZE read/write (sec.) fread/fwrite (sec.) K 2K 4K 8K 16K 32K 64K 128K 256K 512K 1M Test (ambiente UNIX): prog < prova > /dev/null -Dimensione prova: 1G Sistemi Operativi 2015/16 Chiamate di sistema 30