PROGRAMAÇÃO CONCORRENTE E SISTEMAS OPERACIONAIS Programação Concorrente e Sistemas Operacionais Edison Ishikawa

Apresentação em tema: "PROGRAMAÇÃO CONCORRENTE E SISTEMAS OPERACIONAIS Programação Concorrente e Sistemas Operacionais Edison Ishikawa"— Transcrição da apresentação:

1 PROGRAMAÇÃO CONCORRENTE E SISTEMAS OPERACIONAIS Programação Concorrente e Sistemas Operacionais Edison Ishikawa http://www.de9.ime.eb.br/~ishikawa/pg/ProgConc

2 PROGRAMAÇÃO CONCORRENTE E SISTEMAS OPERACIONAIS Introdução Programação concorrente Arquiteturas –Monoprocessadores c/ multiprogramação –Multiprocessadores Tecnolgia HT Tecnologia Dual Core –Multicomputadores Clusters Grid NOW

3 PROGRAMAÇÃO CONCORRENTE E SISTEMAS OPERACIONAIS Revisão Estados dos processos Controle dos processos –Estruturas de controle – PCB, tabelas e atributos –Modos de execução Escalonamento –FCFS, RR, prioridades Trabalho –System Calls, gcc, gdb, make, cvs Bibliografia

4 PROGRAMAÇÃO CONCORRENTE E SISTEMAS OPERACIONAIS Trabalho System calls –exec…( ) –fork ( ) –wait ( ) fazer programas usando as systems calls acima

5 PROGRAMAÇÃO CONCORRENTE E SISTEMAS OPERACIONAIS Como iniciar um processo em C? Similar a rodar um programa na linha de comando Usando a família de chamadas de sistemas exec…(…) –exec, execl, execv, execve, … exec…() troca o processo corrente pelo novo que foi especificado

6 PROGRAMAÇÃO CONCORRENTE E SISTEMAS OPERACIONAIS Exec.... O processo que chamou exec... É completamente substituído pelo novo programa, e o novo programa inicia sua execução como se fosse a função principal (main). Com fork cria-se novos processos Com exec inicia-se novos programas

7 PROGRAMAÇÃO CONCORRENTE E SISTEMAS OPERACIONAIS exec – 6 diferentes funções int execl(const char *pathname, const char *arg0,.../*(char *) 0*/); int execv(const char *pathname, char *const argv[]); int execle(const char *pathname, const char *arg0,.../* (char *) 0, char *const envp[] */); int execve(const char *pathname, char *argv[], char *const envp[]); int execlp(const char *filename, const char *arg0,.../* (char *) 0 */); int execvp(const char *filename, char *const argv[]);

8 PROGRAMAÇÃO CONCORRENTE E SISTEMAS OPERACIONAIS Exec Diferenças –4 primeiras tem o path como argumento –2 últimas tem um arquivo como argumento (p) Se o nome de arquivo contém /,é tomado como pathname Senão, o arquivo executável é procurado no PATH –Se o arquivo não é executável, assume que o arquivo é um shel script e tenta invocar /bin/sh com filename como input

9 PROGRAMAÇÃO CONCORRENTE E SISTEMAS OPERACIONAIS Exec Diferenças –Modo de passar os argumentos l = lista –execl, execlp, execle »Requer que cada um dos argumentos da linha de comando passada ao novo programa seja especificada por argumentos em separado. O último argumento é o null pointer - (char *) 0 »Ex: char* arg0, char* arg1,....,char *argn, (char *) 0 v = vetor –execv, execvp, execve »Os argumentos são passados em um array de ponteiros, e o endereço deste array é passado como argumento

10 PROGRAMAÇÃO CONCORRENTE E SISTEMAS OPERACIONAIS Exec Diferença final –e – environment Passagem da lista de ambiente ao novo programa através de um ponteiro de um array de ponteiros para a string de ambiente As outras chamadas usam a variável environ para copiar o ambiente existente para o novo programa

11 PROGRAMAÇÃO CONCORRENTE E SISTEMAS OPERACIONAIS Exec Propriedades – O novo programa herda do processo que o invoca Process ID e parent process ID Real user ID and real group ID Supplementary group IDs Process group ID Session ID Controlling terminal Time left until alarm clock Current working directory Root directory File mode creation mask File locks Process signal mask Resource limits tms_utime, tms_stime, tms_cutime and tms ustime values

12 PROGRAMAÇÃO CONCORRENTE E SISTEMAS OPERACIONAIS execlpexeclexecle execvpexecv execve (system call) build argv build argv build argv Relações entre as seis funções try each PATH prefix use environ

13 PROGRAMAÇÃO CONCORRENTE E SISTEMAS OPERACIONAIS execv() - exemplo int execv(const char *path, char *const argv[]) –path - command path –argv - argumentos (por um null no final) Exemplo –char* prog[3]={“/usr/bin/ps”, “-a”, NULL}; –execv(prog[0], prog); Sugestão –consulte o man

14 PROGRAMAÇÃO CONCORRENTE E SISTEMAS OPERACIONAIS execv – exemplo //gcc -o execv execv.c //Existem diversas chamadas execXXX, escolha a mais apropriada //para o trabalho #include int main(){ char *my_program[3] = {"/bin/ls", "-l",NULL}; execv(my_program[0],my_program); printf("Cannot execute the command.\n"); return 0; }

15 PROGRAMAÇÃO CONCORRENTE E SISTEMAS OPERACIONAIS Como executar vários processo em um único programa C? System call fork() quando um processo é “forkeado”, um novo processo é criado o segmento de dados e códigos do novo processo é o mesmo do original uma entrada na tabela de processos é criada para o novo processo

16 PROGRAMAÇÃO CONCORRENTE E SISTEMAS OPERACIONAIS Fork Processo 1 shell fork Processo 1 Processo 2 PAI FILHO shell exec shell ps

17 PROGRAMAÇÃO CONCORRENTE E SISTEMAS OPERACIONAIS System call fork Copia o processo corrente e o executa valor de retorno –ZERO no processo filho –O Id do processo filho (PID) no processo pai use o valor de retorno para identificar aonde o programa está

18 PROGRAMAÇÃO CONCORRENTE E SISTEMAS OPERACIONAIS Exemplo de fork #include int main(){ if (fork()==0) { printf(“Eu sou o filho\n”); } else { printf(“Eu sou o pai\n”); } Cria o processo filho Código executado pelo filho Código executado pelo pai

19 PROGRAMAÇÃO CONCORRENTE E SISTEMAS OPERACIONAIS O que acontece com o processo filho quando ele morre antes que o pai?

20 PROGRAMAÇÃO CONCORRENTE E SISTEMAS OPERACIONAIS Zombie Quando o processo filho termina, ele tem que avisar o pai antes de se matar Se o pai não tomar conhecimento da morte do filho, o filho se tornará um Zombie O filho ficará no estado Zombie até que o pai tome conhecimento

21 PROGRAMAÇÃO CONCORRENTE E SISTEMAS OPERACIONAIS Zombie Os recursos usados pelo Zombie não são liberados! Os processos zombie são rotulados como na listagem do comando –ps -u username Se o seu programa(pai) rodar por muito tempo, gerando gerações de zombies, ele irá esgotar a memória É obrigação do programador (sua) evitar isso

22 PROGRAMAÇÃO CONCORRENTE E SISTEMAS OPERACIONAIS Exemplo de zombie #include int main(){ int pid; pid = fork(); if (pid==0){ printf(“I am child. I become a zombie now.\n”); exit (0);  child process terminate here } else { printf(“I am parent. I loop here. My child pid is [%d]\n”, pid); while(1);  parent process continue to run } return 0; }

23 PROGRAMAÇÃO CONCORRENTE E SISTEMAS OPERACIONAIS Como evitar o Zombie Usando a system call wait e waitpid no processo pai para tomar conhecimento da morte do filho use o man para mais info

24 PROGRAMAÇÃO CONCORRENTE E SISTEMAS OPERACIONAIS Exemplo #include int main(){ int pid; pid = fork(); if (pid==0){ printf(“I am child.\n”); exit (0);  o processo filho termina aqui } else { printf(“I am parent. My child pid is [%d]\n”, pid); wait(NULL);  espera o filho aqui while(1); } return 0; }

25 PROGRAMAÇÃO CONCORRENTE E SISTEMAS OPERACIONAIS Descritores de arquivos Cada processo tem sua própia tabela de descritores de arquivos para controlar todos os arquivos abertos Os descritores de arquivo 0 e 1 se referem ao stdin(keyboard) e ao stdout (monitor), respectivamente Os descritores de arquivos podem ser mudados para realizarem operações de comunicação inter- processos (operação de pipe)

26 PROGRAMAÇÃO CONCORRENTE E SISTEMAS OPERACIONAIS System call pipe() int pipe(int fd[2]) ; –Dados escritos no descritor de arquivo fd[1] pode ser lido do fd[0] –Dois processos podem se comunicar através de um pipe se eles lêem e escrevem em fd[0] e fd[1] respectivamente

27 PROGRAMAÇÃO CONCORRENTE E SISTEMAS OPERACIONAIS System call pipe() pai filho fork fd[0] fd[1] kernel pipe

28 PROGRAMAÇÃO CONCORRENTE E SISTEMAS OPERACIONAIS System call pipe() O que ocorre depois do fork depende da direção dos dados. Para um pipe do pai para o filho, o pai fecha fd[0] e o filho fecha o fd[1]. pai filho fork fd[0]fd[1] kernel pipe

29 PROGRAMAÇÃO CONCORRENTE E SISTEMAS OPERACIONAIS System call dup() e dup2() int dup(int fd); –Duplica o descritor de arquivo (fd) e armazena- o no descritor de menor número não usado do corrente processo –Pode ser usado para mudar o stdin e o stdout int dup2(int fd1, int fd2); –Similar ao dup mas com destino especificado –fd2 = valor do novo descritor

30 PROGRAMAÇÃO CONCORRENTE E SISTEMAS OPERACIONAIS System call dup() e dup2() Exemplo – newfd = dup(1) tabela de processos descritores de arquivos fdo fd1 fd2 fd3 flagsptrtabela de arquivos file status flag current file offset v-node ptr v-node info i-node info current file size v-node table

31 PROGRAMAÇÃO CONCORRENTE E SISTEMAS OPERACIONAIS Exemplo usando pipe #include int main(){ int fd[2], pid1, pid2; char *my_program1[3] = {“/bin/ls”, “-l”, NULL};  directory listing char *my_program2[2] = {“/usr/bin/wc”, NULL};  line, word and character count pipe(fd); if ((pid1=fork())==0){ close(1);  close the stdout dup(fd[1]);  duplicate fd[1] to position 1 close(fd[0]); close(fd[1]); execv(my_program1[0],my_program1);  the output of the program redirected to fd[1] } if ((pid2=fork())==0){ close(0);  close the stdin dup(fd[0]);  duplicate the fd[0] to position 0 close(fd[0]); close(fd[1]); execv(my_program2[0],my_program2);  the input of the program redirected to fd[1] } close(fd[0]); close(fd[1]); waitpid(pid1, NULL, 0); waitpid(pid2, NULL, 0); return 0; }

32 PROGRAMAÇÃO CONCORRENTE E SISTEMAS OPERACIONAIS Trabalho 1 Fazer um programa em C/C++ que implemente pipes entre programas executáveis, como a seguinte linha de comando do UNIX cat arquivo.txt | grep a | grep e | grep i –Usar make, cvs e gdb Entregar relatório, código fonte documentado, Makefile e relatório do cvs

33 PROGRAMAÇÃO CONCORRENTE E SISTEMAS OPERACIONAIS Bibliografia Operating Systems, 4th Ed, William Stallings, Prentice Hall Advanced Programming in the UNIX Environment, W. R. Stevens, Addison- Wesley Programming with GNU Software, M. Loukides e A. Oram, O'Reilly Managing Projects with make, A. Oram e S. Talbott, O'Reilly