Многопоточное программирование (лекция 4). Создание процессов, copy-on-write, атрибуты процесса, ожидание потомка презентация

Создание процессов
pid_t fork();

Создание процессов
pid_t fork();
pid_t vfork();

Создание процессов
pid_t fork();
pid_t vfork();
pid_t forkpty(int *amaster,
char *name,
const struct termios *termp,
const struct winsize *winp);

Copy-on-write

Copy-on-write

Copy-on-write

Copy-on-write

Copy-on-write
fork()

Copy-on-write
fork()

Copy-on-write
fork()
?

Copy-on-write
fork()
?

Copy-on-write
fork()

Дерево процессов
init

Атрибуты процесса
PID и PPID (Parent PID).
pid_t getpid();
pid_t getppid();

Атрибуты процесса
PID и PPID (Parent PID).
pid_t getpid();
pid_t getppid();
// PID=1 для init.
// Если родительский процесс завершается,
// потомок получает PPID=1.

Атрибуты процесса
UID, GID, EUID, EGID.
// “Кто создал?”
// (Реальные идентификаторы пользователя и группы).
uid_t getuid();
int setuid(uid_t uid);
gid_t getgid();
int setgid(gid_t gid);
// “От чьего лица выполняется?”
// (Эффективные идентификаторы пользователя и группы).
uid_t geteuid();
int seteuid(uid_t uid);
gid_t getegid();
int setegid(gid_t gid);

Атрибуты процесса
Корневой каталог.
int chroot(const char *path);
// --- /var/new_root/somefile.txt
// --- chroot(“/var/new_root”);
// --- /somefile.txt

Атрибуты процесса
Рабочий каталог.
int chdir(const char *path);
int fchdir(int fd);

Атрибуты процесса
Приоритет.
int nice(int incr);
// NZERO = 20
// NICE = 0..39
// NICE-20

Атрибуты процесса
Ограничения.
int getrlimit(int resource, struct rlimit *rlp);
int setrlimit(int resource, const struct rlimit *rlp);
struct rlimit {
rlim_t rlim_cur;
rlim_t rlim_max;
}
// RLIMIT_CORE, RLIMIT_CPU, RLIMIT_DATA, RLIMIT_FSIZE, RLIMIT_NOFILE, RLIMIT_STACK, RLIMIT_AS
// RLIM_SAVED_MAX, RLIM_SAVED_CUR, RLIM_INFINITY

Атрибуты процесса
Ограничения.
long ulimit(int cmd, …); // Устаревший
int getrusage(int who, struct rusage *r_usage);
// RUSAGE_SELF, RUSAGE_CHILDREN
int prlimit(pid_t pid,
int resource,
const struct rlimit *new_limit,
struct rlimit *old_limit);

Атрибуты процесса
Переменные окружения.
extern char **environ;
// Имя=Значение
// Имя=Значение
// ...
// Имя=Значение
// \0
char *getenv(const char *var);
int putenv(char *string);
int setenv(const char *var, const char *val, int overwrite);
int unsetenv(const char *var);

Порождение процесов
Порождение процесса через exec.
int execl(const char *path, const char *arg, ...);
int execv(const char *path, char *const argv[]);
int execle(const char *path, const char *arg, ..., char * const envp[]);
int execve(const char *path, char *const argv[], char *const envp[]);
int execlp(const char *file, const char *arg, ...);
int execvp(const char *file, char *const argv[]);

Порождение процесов
Порождение процесса через exec.
int execl(const char *path, const char *arg, ...);
int execv(const char *path, char *const argv[]);
int execle(const char *path, const char *arg, ..., char * const envp[]);
int execve(const char *path, char *const argv[], char *const envp[]);
int execlp(const char *file, const char *arg, ...);
int execvp(const char *file, char *const argv[]);

Порождение процесов
Порождение процесса через exec.
int execl(const char *path, const char *arg, ...);
int execv(const char *path, char *const argv[]);
int execle(const char *path, const char *arg, ..., char * const envp[]);
int execve(const char *path, char *const argv[], char *const envp[]);
int execlp(const char *file, const char *arg, ...);
int execvp(const char *file, char *const argv[]);

Порождение процесов
Порождение процесса через exec.
int execl(const char *path, const char *arg, ...);
int execv(const char *path, char *const argv[]);
int execle(const char *path, const char *arg, ..., char * const envp[]);
int execve(const char *path, char *const argv[], char *const envp[]);
int execlp(const char *file, const char *arg, ...);
int execvp(const char *file, char *const argv[]);

Порождение процесов
Порождение процесса через exec.
int execl(const char *path, const char *arg, ...);
int execv(const char *path, char *const argv[]);
int execle(const char *path, const char *arg, ..., char * const envp[]);
int execve(const char *path, char *const argv[], char *const envp[]);
int execlp(const char *file, const char *arg, ...);
int execvp(const char *file, char *const argv[]);

Порождение процесов
Порождение процесса через system.
int system(const char *command);

Ожидание потомка
Как предотвратить зомби?
pid_t waitpid(pid_t pid, int *statusp, int options);
// pid <- PID или -1
// options <- WNOHANG
// wait(&status) = waitpid(-1, &status, 0);

Исполнение процесса
Рождение

Исполнение процесса
Рождение
Готовность

Исполнение процесса
Рождение
Готовность
Выполнение
Ожидание

Исполнение процесса
Рождение
Готовность
Выполнение
Ожидание
Смерть

Сигналы
read(…)

Сигналы
read(…)
SIGNAL

Сигналы
read(…)
SIGNAL
errno = EINTR

Сигналы
Основые типы сигналов.
kill –l
SIGABRT
SIGALRM
SIGCHLD
SIGINT
SIGTERM
SIGKILL
SIGUSR1
SIGUSR2
SIGHUP
SIGRTMIN
SIGRTMAX

Сигналы
ANSI C.
void handler(int signum)
{
// ...
}
// ANSI C
signal(SIGUSR1, handler);
signal(SIGUSR2, SIG_IGN);
signal(SIGTERM, SIG_DFL);

Сигналы
POSIX.
// POSIX
struct sigaction {
void (*sa_handler)(int);
void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);
sigset_t sa_mask;
int sa_flags;
void (*sa_restorer)(void);
}

Сигналы
POSIX.
// POSIX
struct sigaction {
void (*sa_handler)(int);
void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);
sigset_t sa_mask;
int sa_flags;
void (*sa_restorer)(void);
}

Сигналы
POSIX.
// POSIX
struct sigaction {
void (*sa_handler)(int);
void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);
sigset_t sa_mask;
int sa_flags;
void (*sa_restorer)(void);
}
int sigemptyset(sigset_t *set);
int sigfillset(sigset_t *set);
int sigaddset(sigset_t *set, int signum);
int sigdelset(sigset_t *set, int signum);
int sigismember(const sigset_t *set, int signum);

Сигналы
POSIX.
// POSIX
struct sigaction {
void (*sa_handler)(int);
void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);
sigset_t sa_mask;
int sa_flags; // SA_NODEFER, SA_RESETHAND, SA_SIGINFO, SA_RESTART
void (*sa_restorer)(void);
}
int sigemptyset(sigset_t *set);
int sigfillset(sigset_t *set);
int sigaddset(sigset_t *set, int signum);
int sigdelset(sigset_t *set, int signum);
int sigismember(const sigset_t *set, int signum);

Сигналы
POSIX.
// POSIX
struct sigaction {
void (*sa_handler)(int);
void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);
sigset_t sa_mask;
int sa_flags; // SA_NODEFER, SA_RESETHAND, SA_SIGINFO, SA_RESTART
void (*sa_restorer)(void);
}
int sigemptyset(sigset_t *set);
int sigfillset(sigset_t *set);
int sigaddset(sigset_t *set, int signum);
int sigdelset(sigset_t *set, int signum);
int sigismember(const sigset_t *set, int signum);
int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact);

Сигналы
siginfo_t.
union sigval {
int sival_int;
void *sival_ptr;
};
typedef struct {
int si_signo;
int si_code; /* SI_USER, SI_KERNEL, SI_QUEUE, SI_TIMER */
union sigval si_value;
int si_errno;
pid_t si_pid;
uid_t si_uid;
void *si_addr;
int si_status;
int si_band;
} siginfo_t;

Сигналы
Отправка и ожидание сигнала.
int kill(pid_t pid, int signum);
int sigqueue(pid_t pid, int sig, const union sigval value);
int raise(int signum); // Синхронно.
int abort(); // SIGABRT
unsigned alarm(unsigned secs); // SIGALRM
int pause();
int sigwait(const sigset_t *set, int *signum);

Сигналы
Безопасность.
volatile sig_atomic_t GlobalVariable;

Блокировка
File

Блокировка
File
PID
PID
PID
PID
PID

Блокировка
File
PID
PID
PID
PID
PID
READ
WRITE

Блокировка
File
PID
PID
PID
PID
PID
Exclusive lock
Exclusive lock

Блокировка
File
PID
PID
PID
PID
PID

Блокировка
File
PID
PID
PID
PID
PID

Блокировка
File
PID
PID
PID
PID
PID

Блокировка
File
PID
PID
PID
PID
PID
Exclusive lock
Exclusive lock
Exclusive lock
Exclusive lock

Блокировка
File
PID
PID
PID
PID
PID
Exclusive lock
Exclusive lock
Exclusive lock
Exclusive lock

Блокировка
File
PID
PID
PID
PID
PID
Exclusive lock
Exclusive lock
Exclusive lock
Exclusive lock

Блокировка
File
PID
PID
PID
PID
PID
Shared lock
Shared lock
Shared lock
Exclusive lock

Блокировка
Блокировки в коде.
flock(fd, LOCK_EX);
flock(fd, LOCK_SH);
flock(fd, LOCK_UN);
flock(fd, LOCK_EX | LOCK_NB);
flock(fd, LOCK_SH | LOCK_NB);

Файлы блокировок
Что мы хотим?
if(lock(“filename”))
{
// Какие-то действия
unlock(“filename”);
}
else
{
// ...
}

Файлы блокировок
Реализация lock().
bool lock(char *filename)
{
int fd;
if(fd = open(filename, O_WRONLY | O_CREATE | O_EXCL, 0)) == -1)
{
return false;
}
close(fd);
return true;
}

Файлы блокировок
Реализация lock().
bool lock(char *filename)
{
int fd;
if(fd = open(filename, O_WRONLY | O_CREATE | O_EXCL, 0)) == -1)
{
return false;
}
close(fd);
return true;
}

Файлы блокировок
Реализация lock().
bool lock(char *filename)
{
int fd;
if(fd = open(filename, O_WRONLY | O_CREATE | O_EXCL, 0)) == -1)
{
return false;
}
close(fd);
return true;
}

Файлы блокировок
Реализация unlock().
bool unlock(char *filename)
{
unlink(filename);
return true;
}

Общие смещения в файлах
Какой-то файл…

Общие смещения в файлах
Какой-то файл…
Процесс 1

Общие смещения в файлах
Какой-то файл…
Процесс 1

Общие смещения в файлах
Какой-то файл…
Процесс 1

Общие смещения в файлах
Какой-то файл…
Процесс 1
fd

Общие смещения в файлах
Какой-то файл…
Процесс 1
fd
Процесс 2
fd
fork()

Общие смещения в файлах
Какой-то файл…
Процесс 1
fd
Процесс 2
fd
fork()
Position

Общие смещения в файлах
Какой-то файл…
Процесс 1
fd
Процесс 2
fd
fork()
Position

Общие смещения в файлах
Какой-то файл…
Процесс 1
fd
Процесс 2
fd
fork()
Position
lseek(fd, NUMBER, SEEK_SET);

Общие смещения в файлах
Какой-то файл…
Процесс 1
fd
Процесс 2
fd
fork()
Position
lseek(fd, NUMBER, SEEK_SET);
lseek(fd, 0, SEEK_CUR);

Неименованные каналы
int pipe(int fd[2]);

Неименованные каналы
fd[1] fd[0]

Неименованные каналы
fd[1] fd[0]
Канал

Неименованные каналы
fd[1] fd[0]
Канал

Неименованные каналы
fd[1] fd[0]
Канал

Неименованные каналы
fd[1] fd[0]
Канал
fd[1] fd[0]

Неименованные каналы
fd[1] fd[0]
Канал
fd[1] fd[0]

Неименованные каналы
fd[1] fd[0]
Канал
fd[1] fd[0]

Неименованные каналы
fd[1] fd[0]
Канал
fd[1] fd[0]

Неименованные каналы
fd[1] fd[0]
Канал
fd[1] fd[0]

Неименованные каналы
Канал

Неименованные каналы
Канал
PIPE_BUF

Неименованные каналы
Канал
PIPE_BUF
long v = fpathconf(pfd[0], _PC_PIPE_BUF);

Неименованные каналы
Пример конвейера.
who | sort | uniq | wc

Неименованные каналы
who stdout
stdin sort stdout
stdin uniq stdout
stdin wc

Неименованные каналы
who stdout
stdin sort stdout
stdin uniq stdout
stdin wc

Неименованные каналы
who stdout
stdin sort stdout
stdin uniq stdout
stdin wc
Канал 1

Неименованные каналы
who stdout
stdin sort stdout
stdin uniq stdout
stdin wc
Канал 1
Канал 2

Неименованные каналы
who stdout
stdin sort stdout
stdin uniq stdout
stdin wc
Канал 1
Канал 2
Канал 3

Неименованные каналы
Дублирование дескрипторов.
int dup(int oldfd);
int dup2(int oldfd, int newfd); // dup2(N, N) = N
int dup3(int oldfd, int newfd, int flags /* O_CLOEXEC */);

Неименованные каналы
Пример конвеера.
void who_wc() {
int pfd[2];
pipe(pfd);
if(!fork()) {
close(STDOUT_FILENO);
dup2(pfd[1], STDOUT_FILENO); close(pfd[0]); close(pfd[1]);
execlp(“who”, “who”, NULL); }
if(!fork()) {
close(STDIN_FILENO);
dup2(pfd[0], STDIN_FILENO);
close(pfd[0]); close(pfd[1]);
execlp(“wc”, “wc”, “-l”, NULL); }
close(pfd[0]); close(pfd[1]);
wait(NULL); wait(NULL);
}

Неименованные каналы
popen и pclose.
FILE *popen(const char *command, const char *type);
int pclose(FILE *stream);

Неименованные каналы
Двусторонние каналы.
int socketpair(int d, /* AF_UNIX */
int type,
int protocol,
int sv[2]);

Именованные каналы
FIFO.
int mkfifo(const char *path,
mode_t perms);