Processos ao nível do SO
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- Inês Canejo Amarante
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1 Processos ao nível do SO José C. Cunha, DI-FCT/UNL Concorrência em sistemas de operação Periféricos operando simultaneamente Multiprogramação Eventos em instantes imprevisíveis
2 SO monolíticos Programas e periféricos pedem serviços ao SO Todas as acções do SO com interrupções desligadas SO fica mais simples, mas 10/1/2009 FSO 2
3 SO: abordagem tradicional Application Programs Application Programs User Mode Kernel Mode OS Hardware 10/1/2009 FSO 3
4 SO monolítico Application Programs Application Programs User Mode System Services Kernel Mode Hardware Ex: MS-DOS 10/1/2009 FSO 4
5 SO monolíticos Programas e periféricos pedem serviços ao SO Todas as acções do SO com interrupções desligadas SO fica mais simples, mas Processos e periféricos ficam a aguardar muito tempo SO grandes ficam muito complexos Difíceis de estender com novos serviços 10/1/2009 FSO 5
6 SO organizado em camadas Application Programs System Services Application Programs User Mode Kernel Mode Memory & I/O Device Mgmt Process Schedule Hardware Cada camada acede uma interface de mais baixo nível Ex : UNIX 10/1/2009 FSO 6
7 Tendência para SO mais flexíveis Application Programs Servers Application Programs User Mode Kernel Mode Microkernel Hardware 10/1/2009 FSO 7
8 SO baseados em processos Nem todas as acções do SO exigem as interrupções desligadas 10/1/2009 FSO 8
9 SO baseados em processos Nem todas as acções do SO exigem as interrupções desligadas Maior descentralização das acções do SO 10/1/2009 FSO 9
10 SO baseados em processos Nem todas as acções do SO exigem as interrupções desligadas Maior descentralização das acções do SO Processos: -- entidades assíncronas interrompíveis -- partilham o CPU e passam por estados: Pronto, Executando, Bloqueado 10/1/2009 FSO 10
11 SO baseados em processos Nem todas as acções do SO exigem as interrupções desligadas Maior descentralização das acções do SO Processos: -- entidades assíncronas interrompíveis -- partilham o CPU e passam por estados Pronto, Executando, Bloqueado Processo para acções de device driver 10/1/2009 FSO 11
12 SO baseados em processos Nem todas as acções do SO exigem as interrupções desligadas Maior descentralização das acções do SO Processos: -- entidades assíncronas interrompíveis -- partilham o CPU e passam por estados executando, bloqueado, pronto Processo para acções de device driver Processo para execução de cada programa 10/1/2009 FSO 12
13 Noção de processo associada a cada device driver para cada periférico Responsável pela sua operação física Pela detecção do fim de operações e erros Pelo tratamento de interrupções Pelo serviço dos pedidos dos programas 10/1/2009 FSO 13
14 Vantagens: -- maior clareza nos módulos do SO -- estruturas de dados descentralizadas e sob controlo de processos dedicados -- maior eficiência no atendimento dos pedidos dos programas e dos periféricos na gestão da concorrência 10/1/2009 FSO 14
15 O Núcleo do SO Distribui o tempo de CPU pelos processos 10/1/2009 FSO 15
16 O Núcleo do SO Distribui o tempo de CPU pelos processos Atende interrupções e assinala-as aos respectivos processos responsáveis, sob a forma de sinais 10/1/2009 FSO 16
17 O Núcleo do SO Distribui o tempo de CPU pelos processos Atende interrupções e assinala-as aos respectivos processos responsáveis, sob a forma de sinais Oferece funções para: Processos fazerem pedidos ao SO 10/1/2009 FSO 17
18 O Núcleo do SO Distribui o tempo de CPU pelos processos Atende interrupções e assinala-as aos respectivos processos responsáveis, sob a forma de sinais Oferece funções para: Processos fazerem pedidos ao SO Processos comunicarem entre si e sincronizarem as suas acções concorrentes 10/1/2009 FSO 18
19 Cada processo, seus canais de I/O processo em execução Prog A Prog B Prog C device drivers hardware 10/1/2009 FSO 19
20 Processo Programa Programa é estático código e dados 10/1/2009 FSO 20
21 Processo Programa Programa é estático código e dados Processo é uma instância de execução código e dados (estes vão variando) estado: pilha, registadores (PC, SP, ) canais de I/O atributos e outros recursos 10/1/2009 FSO 21
22 Processo Programa Programa é estático código e dados Processo é uma instância de execução código e dados (estes vão variando) estado: pilha, registadores (PC, SP, ) canais de I/O atributos e outros recursos O mesmo programa pode ser executado em diferentes processos: p.ex. diferentes utilizadores 10/1/2009 FSO 22
23 Controlo de Processos Ambiente de execução dos programas: instruções da máquina hardware chamadas a funções de biblioteca chamadas ao sistema de operação Suporte duma máquina virtual dedicada a cada processo: Processador Virtual Memória Virtual Canais Virtuais de Comunicação 10/1/2009 FSO 23
24 Máquina virtual de um processo Mem. virtual I/O virtual CPU virtual O SO gere e projecta na máquina real Mem. Virtual mapa de memória CPU virtual CPU real / time-sharing I/O virtual canais de I/O periféricos 10/1/2009 FSO 24
25 Um Processo no SO Ambiente de execução de um programa: 10/1/2009 FSO 25
26 Um Processo no SO Ambiente de execução de um programa: -- Programa executável 10/1/2009 FSO 26
27 Um Processo no SO Ambiente de execução de um programa: -- Programa executável -- Zonas de dados e pilha 10/1/2009 FSO 27
28 Um Processo no SO Ambiente de execução de um programa: -- Programa executável -- Zonas de dados e pilha -- Zona para salvaguarda de estado do CPU (PC, SP, outros registadores) 10/1/2009 FSO 28
29 Um Processo no SO Ambiente de execução de um programa: -- Programa executável -- Zonas de dados e pilha -- Zona para salvaguarda de estado do CPU (PC, SP, outros registadores) -- Informação sobre canais abertos para ficheiros e outra informação de controlo 10/1/2009 FSO 29
30 Um Processo no SO Ambiente de execução de um programa: -- Programa executável -- Zonas de dados e pilha -- Zona para salvaguarda de estado do CPU (PC, SP, outros registadores) -- Informação sobre canais abertos para ficheiros e outra informação de controlo Guardada em Descritores internos do SO (Process Id: PID -- aponta para descritor) 10/1/2009 FSO 30
31 núcleo do SO Processo e sua memória descrição de um processo código do programa dados mapa de memória (tabela de páginas) pilha 10/1/2009 FSO 31
32 núcleo do SO Estados lógicos de um processo descrição de um processo estado do CPU criação escalonado terminação pronto executando fim do I/O fim do time-slice bloqueado I/O 10/1/2009 FSO 32
33 núcleo do SO Processo em memória descrição de um processo mapa de memória código do programa etc estado do CPU descritores de canais dados pilha 10/1/2009 FSO 33
34 Ambiente de um processo Unix Mapa de memória do processo Inicialização -> main() Execução e terminação do processo 10/1/2009 FSO 34
35 10/1/2009 FSO 35
36 Início de execução de um processo Activar um programa C: uma função de inicialização (no start address especificado pelo compilador) é activada: p.e. _start no C Run Time (crt) 10/1/2009 FSO 37
37 Início de execução de um processo Activar um programa C: uma função de inicialização (no start address especificado pelo compilador) é activada: p.e. _start no C Run Time (crt) obtém argumentos e vars. ambiente para o mapa do processo, iniciando a pilha 10/1/2009 FSO 38
38 Início de execução de um processo Activar um programa C: uma função de inicialização (no start address especificado pelo compilador) é activada: p.e. _start no C Run Time (crt) obtém argumentos e vars. ambiente para o mapa do processo, iniciando a pilha e lança a função main(): main(argc, argv, environ); 10/1/2009 FSO 39
39 10/1/2009 FSO 40
40 Terminação de um processo Normal: -- retorno de main() 10/1/2009 FSO 41
41 Terminação de um processo Normal: -- retorno de main() -- chamada exit(): acções de fecho, 10/1/2009 FSO 42
42 Terminação de um processo Normal: -- retorno de main() -- chamada exit(): acções de fecho, -- chamada _exit(): retorno imediato ao SO ) 10/1/2009 FSO 43
43 Terminação de um processo Normal: -- retorno de main() -- chamada exit(): acções de fecho, -- chamada _exit(): retorno imediato ao SO -- podem devolver o exit status do processo Anormal: 10/1/2009 FSO 44
44 Terminação de um processo Normal: -- retorno de main() -- chamada exit(): acções de fecho, -- chamada _exit(): retorno imediato ao SO -- podem devolver o exit status do processo Anormal: -- chamada de abort() 10/1/2009 FSO 45
45 Terminação de um processo Normal: -- retorno de main() -- chamada exit(): acções de fecho, -- chamada _exit(): retorno imediato ao SO -- podem devolver o exit status do processo Anormal: -- chamada de abort() -- ocorrência de sinal (hardware ou software) 10/1/2009 FSO 46
46 Chamadas a biblioteca e chamadas ao sistema As chamadas ao sistema têm funções correspondentes na biblioteca standard C Muitas funções de biblioteca não chamam o sistema: operam em MODO UTILIZADOR! As chamadas ao sistema operam em MODO SUPERVISOR! Exemplo: 10/1/2009 FSO 47
47 10/1/2009 FSO 48
48 Níveis de software Visão de uma aplicação Modo utilizador (executa num processo) Modo supervisor programa bibliotecas API do SO Núcleo do SO device drivers Chamada ao sistema hardware 10/1/2009 FSO 49
49 Chamada ao sistema _exit void _exit(int status); Programa C libc API do SO Núcleo (kernel) exit( ) _exit( ) int SYSCALL rot-int do_exit hardware Código possível _exit: mov eax,exit_scall No caso do linux/x86: EXIT_SCALL=1 SYSCALL=0x80 10/1/2009 FSO 50
50 Chamada ao sistema _exit void _exit(int status); Programa C libc API do SO Núcleo (kernel) exit( ) _exit( ) int SYSCALL rot-int do_exit hardware Código possível _exit: mov eax,exit_scall mov ebx, [ebp+4] No caso do linux/x86: EXIT_SCALL=1 SYSCALL=0x80 10/1/2009 FSO 51
51 Chamada ao sistema _exit void _exit(int status); Programa C libc API do SO Núcleo (kernel) exit( ) _exit( ) int SYSCALL rot-int do_exit hardware Código possível _exit: mov eax,exit_scall mov ebx, [ebp+4] int SYSCALL No caso do linux/x86: EXIT_SCALL=1 SYSCALL=0x80 10/1/2009 FSO 52
52 Chamadas ao sistema (I/O) Exemplo de saída de dados Programa C libc API do SO Núcleo (kernel) printf( ) write( ) rot-int do_write device drivers int SYSCALL Buffer com os dados a escrever hardware 10/1/2009 FSO 53
53 Principais características do UNIX Suporta múltiplos processos 10/1/2009 FSO 54
54 Principais características do UNIX Suporta múltiplos processos Suporta múltiplos utilizadores 10/1/2009 FSO 55
55 Principais características do UNIX Suporta múltiplos processos Suporta múltiplos utilizadores Escalonamento com time-slice 10/1/2009 FSO 56
56 Principais características do UNIX Suporta múltiplos processos Suporta múltiplos utilizadores Escalonamento com time-slice Organiza o espaço nos discos num sistema de ficheiros hierárquico 10/1/2009 FSO 57
57 Principais características do UNIX Suporta múltiplos processos Suporta múltiplos utilizadores Escalonamento com time-slice Organiza o espaço nos discos num sistema de ficheiros hierárquico Possui mecanismos de permissões associados a processos e a ficheiros 10/1/2009 FSO 58
58 Classes de chamadas ao SO Acesso a ficheiros e directorias 10/1/2009 FSO 59
59 Classes de chamadas ao SO Acesso a ficheiros e directorias Pedir e libertar memória 10/1/2009 FSO 60
60 Classes de chamadas ao SO Acesso a ficheiros e directorias Pedir e libertar memória Pedir a execução de novos programas 10/1/2009 FSO 61
61 Classes de chamadas ao SO Acesso a ficheiros e directorias Pedir e libertar memória Pedir a execução de novos programas Controlar a execução de programas 10/1/2009 FSO 62
62 Classes de chamadas ao SO Acesso a ficheiros e directorias Pedir e libertar memória Pedir a execução de novos programas Controlar a execução de programas Comunicação e sincronização de processos concorrentes 10/1/2009 FSO 63
63 Classes de chamadas ao SO Acesso a ficheiros e directorias Pedir e libertar memória Pedir a execução de novos programas Controlar a execução de programas Comunicação e sincronização de processos concorrentes Obter informação de estado do sistema 10/1/2009 FSO 64
64 O arranque do SO Um pequeno programa para bootstrap Responsável pelo carregamento para memória e execução do núcleo do SO Depende de cada computador 10/1/2009 FSO 65
65 O arranque do SO Um pequeno programa para bootstrap Responsável pelo carregamento para memória e execução do núcleo do SO Depende de cada computador Depois das inicializações o SO cria o primeiro processo (init) 10/1/2009 FSO 66
66 O arranque do SO Um pequeno programa para bootstrap Responsável pelo carregamento para memória e execução do núcleo do SO Depende de cada computador Depois das inicializações o SO cria o primeiro processo (init) O processo init dá início a uma cascata de criação de processos 10/1/2009 FSO 67
67 Árvore de processos no Unix 10/1/2009 FSO 68
68 Árvore de processos (exemplo) Init Spooler de impressão Atendimento de logins por rede Login terminal 1 Shell para utilizador A Comando 'ls' (exemplo de um sessão.) Login terminal 2 10/1/2009 FSO 69
69 Utilizadores e permissões Utilizadores: identificação, direitos ou permissões O que pode ler, escrever, executar, que tempo de CPU, espaço em memória, espaço em disco, etc Cada utilizador tem de identificar-se perante o SO: login Cada processo recebe os direitos do utilizador que o criou 10/1/2009 FSO 70
70 Atributos de um processo Identificador (process identifier) 10/1/2009 FSO 71
71 Atributos de um processo Identificador (process identifier) Imagem do programa em memória Código, dados e pilha (tabela de páginas) 10/1/2009 FSO 72
72 Atributos de um processo Identificador (process identifier) Imagem do programa em memória Código, dados e pilha (tabela de páginas) Estado do CPU (quando não executa) Conteúdo dos registos (PC, SP, ) 10/1/2009 FSO 73
73 Atributos de um processo Identificador (process identifier) Imagem do programa em memória Código, dados e pilha (tabela de páginas) Estado do CPU (quando não executa) Conteúdo dos registos (PC, SP, ) Estado do I/O Canais de I/O (ficheiros abertos e buffers com os dados em trânsito) 10/1/2009 FSO 74
74 Atributos de um processo Identificador (process identifier) Imagem do programa em memória Código, dados e pilha (tabela de páginas) Estado do CPU (quando não executa) Conteúdo dos registos (PC, SP, ) Estado do I/O Canais de I/O (ficheiros abertos e buffers com os dados em trânsito) Identificador do utilizador e seus direitos (ou permissões) 10/1/2009 FSO 75
75 Mais atributos Na realidade o processo tem um dono: identificador do utilizador (uid) e grupo (gid) as permissões estão associadas aos recursos 10/1/2009 FSO 76
76 Mais atributos Na realidade o processo tem um dono: identificador do utilizador (uid) e grupo (gid) as permissões estão associadas aos recursos Directoria corrente 10/1/2009 FSO 77
77 Mais atributos Na realidade o processo tem um dono: identificador do utilizador (uid) e grupo (gid) as permissões estão associadas aos recursos Directoria corrente "Atributos" extra: variáveis de ambiente São um conjunto de strings nome=valor 10/1/2009 FSO 78
78 Variáveis do ambiente Definem um ambiente "livre" (pode conter qualquer coisa na forma nome=valor) exemplos: HOME home directory (directoria base do utilizador) PATH lista de directorias (caminhos) onde procurar ficheiros executáveis LANG língua preferida pelo utilizador São definidas: automaticamente no login (HOME, USER, ) ou definidas num ficheiro de inicializações ou explicitamente pelo utilizador! 10/1/2009 FSO 79
79 main(argc, argv, environ); 10/1/2009 FSO 81
80 Exemplo de uso de processos A nível do Shell no Unix: -- ler e interpretar comandos do terminal 10/1/2009 FSO 82
81 Exemplo de uso de processos A nível do Shell no Unix: -- ler e interpretar comandos do terminal -- criar um processo por cada comando 10/1/2009 FSO 83
82 Exemplo de uso de processos A nível do Shell no Unix: -- ler e interpretar comandos do terminal -- criar um processo por cada comando -- destruir o processo no fim da execução de cada comando 10/1/2009 FSO 84
83 Ciclo de vida de um processo 10/1/2009 FSO 85
84 Executar um programa Processo Pedir a criação de um processo: o SO verifica todas as permissões e 10/1/2009 FSO 86
85 Executar um programa Processo Pedir a criação de um processo: o SO verifica todas as permissões e cria as estruturas para gerir o processo 10/1/2009 FSO 87
86 Executar um programa Processo Pedir a criação de um processo: o SO verifica todas as permissões e cria as estruturas para gerir o processo inicia todos os seus atributos inicia o mapa de memória com o programa (p. ex. a partir de um ficheiro executável) 10/1/2009 FSO 88
87 Executar um programa Processo Pedir a criação de um processo: o SO verifica todas as permissões e cria as estruturas para gerir o processo inicia todos os seus atributos inicia o mapa de memória com o programa (p. ex. a partir de um ficheiro executável) inicia o CPU, transferindo o controlo para o processo criado (PC, SP, ) 10/1/2009 FSO 89
88 Executar um programa Processo Pedir a criação de um processo: o SO verifica todas as permissões e cria as estruturas para gerir o processo inicia todos os seus atributos inicia o mapa de memória com o programa (p. ex. a partir de um ficheiro executável) inicia o CPU, transferindo o controlo para o processo criado (PC, SP, ) Queremos algo como: CriarProcesso( ficheiro,canais-iniciais, atributos, ambiente, etc)?? 10/1/2009 FSO 90
89 Criar processos Exemplo MS-Windows (Win32): BOOL CreateProcess( LPCSTR AppName, LPTSTR CommLine, LPSECURITY_ATTRIBUTES ProcAttr, LPSECURITY_ATTRIBUTES ThAttr, BOOL InheritHandles, DWORD CreatFlags, LPVOID Environment, LPCSTR CurrDirectory, LPSTARTUPINFO StartupInf, LPPROCESS_INFORMATION ProcInfo ) 10/1/2009 FSO 91
90 Criar processos Exemplo MS-Windows (Win32): BOOL CreateProcess( LPCSTR AppName, LPTSTR CommLine, LPSECURITY_ATTRIBUTES ProcAttr, LPSECURITY_ATTRIBUTES ThAttr, BOOL InheritHandles, DWORD CreatFlags, LPVOID Environment, LPCSTR CurrDirectory, LPSTARTUPINFO StartupInf, LPPROCESS_INFORMATION ProcInfo ) Abordagem UNIX: int fork(void) int execve(char *path, char **argv,char **envp) 10/1/2009 FSO 92
91 Chamadas Unix para Processos Fork: cria um duplicado exacto do processo original incluindo informação sobre canais abertos 10/1/2009 FSO 93
92 Chamadas Unix para Processos Fork: cria um duplicado exacto do processo original incluindo informação sobre canais abertos Exec: nova imagem executável para o processo, a partir de um ficheiro executável -- um novo mapa de memória 10/1/2009 FSO 94
93 Chamadas Unix para Processos Fork: cria um duplicado exacto do processo original incluindo informação sobre canais abertos Exec: nova imagem executável para o processo, a partir de um ficheiro executável -- um novo mapa de memória Wait: permite a um processo aguardar pela terminação de um filho 10/1/2009 FSO 95
94 Chamadas Unix para Processos Fork: cria um duplicado exacto do processo original incluindo informação sobre canais abertos Exec: nova imagem executável para o processo, a partir de um ficheiro executável -- um novo mapa de memória Wait: permite a um processo aguardar pela terminação de um filho Exit /_exit: termina o processo corrente 10/1/2009 FSO 96
95 Chamadas Unix para Processos Fork: cria um duplicado exacto do processo original incluindo informação sobre canais abertos Exec: nova imagem executável para o processo, a partir de um ficheiro executável -- um novo mapa de memória Wait: permite a um processo aguardar pela terminação de um filho Exit /_exit: termina o processo corrente Getpid: indica o identificador do processo 10/1/2009 FSO 97
96 FORK: criar um processo no Unix 10/1/2009 FSO 98
97 Criação de processos cloning 10/1/2009 FSO 99
98 Como é que o clone sabe que é um clone? 10/1/2009 FSO 100
99 Como é que o clone sabe que é um clone? Como é que o pai sabe que é o processo original e não a cópia? 10/1/2009 FSO 101
100 Como é que o clone sabe que é um clone? Como é que o pai sabe que é o processo original e não a cópia? Será necessário distinguir entre eles? - em geral o pai é um supervisor ou gestor que coordena a criação de múltiplos processos 10/1/2009 FSO 102
101 Um novo processo: criar um clone int fork(void) 10/1/2009 FSO 103
102 Um novo processo: criar um clone int fork(void) cria um novo processo (filho) cópia exacta do original (pai) incluindo programa, atributos e informação sobre canais abertos (o pid é diferente, claro!) 10/1/2009 FSO 104
103 Um novo processo: criar um clone int fork(void) cria um novo processo (filho) cópia exacta do original (pai) incluindo programa, atributos e informação sobre canais abertos (o pid é diferente, claro!) devolve o pid do filho ao pai (no retorno de fork) 10/1/2009 FSO 105
104 Um novo processo: criar um clone int fork(void) cria um novo processo (filho) cópia exacta do original (pai) incluindo programa, atributos e informação sobre canais abertos (o pid é diferente, claro!) devolve o pid do filho ao pai (no retorno de fork) o filho, sendo uma cópia do pai, começa a executar na instrução apontada pelo mesmo valor do PC do pai: instrução logo a seguir ao fork! o SO devolve um resultado no retorno de fork, no novo processo filho (devolve zero) 10/1/2009 FSO 106
105 Exemplo de fork 10/1/2009 FSO 107
106 10/1/2009 FSO 108
107 pid = fork (); /* pid: resultado do fork*/ if (pid == 0) -- código executado pelo filho else if (pid > 0) /*pid = identifica o filho*/ -- código executado pelo pai else /* pid < 0 */ -- erro 10/1/2009 FSO 109
108 Exemplo: pid = fork(); switch (pid) { case 0: printf("filho: %d\n",getpid()); exit(0); case -1: perror("fork"); break; default:printf( Criei %d\n", pid); } 10/1/2009 FSO 110
109 Exemplo (cont.) Onde aparecem as mensagens? Filho "herda" os canais de i/o! descritores copiados, logo apontam os mesmos canais p1 p2 p3 1 Tabela global de fich. abertos Offset R Offset RW Offset R Offset R Offset R p3 filho de p2 Por que ordem? Quem executa primeiro? São dois processos concorrentes, o SO decide como os escalonar podem executar em simultâneo, se existirem vários CPU! 10/1/2009 FSO 111
110 Fork: com mais pormenor 10/1/2009 FSO 112
111 10/1/2009 FSO 113
112 10/1/2009 FSO 114
113 sequência de passos no fork() P 1 (pid=343) P 2 (pid=682) 5 5 fork() fork() Sistema de Operação 10/1/2009 FSO 115
114 Utilização do fork Criar várias instâncias do mesmo programa p. ex: lançar o login em vários terminais 10/1/2009 FSO 116
115 Utilização do fork Criar várias instâncias do mesmo programa p. ex: lançar o login em vários terminais Tirar partido da multiprogramação p. ex: um programa inclui diversas acções que podem ser executadas em concorrência 10/1/2009 FSO 117
116 Utilização do fork Criar várias instâncias do mesmo programa p. ex: lançar o login em vários terminais Tirar partido da multiprogramação p. ex: um programa inclui diversas acções que podem ser executadas em concorrência Combinar fork + exec para criar processos com novos programas (antes do exec, o novo processo pode alterar o ambiente para o novo programa) 10/1/2009 FSO 118
117 EXEC 10/1/2009 FSO 120
118 Executar um programa: exec Num processo existente: Cria um novo mapa de memória para o processo (substitui o antigo mapa) na prática, passa a executar um novo programa O restantes atributos do processo mantêm-se: atributos e canais de I/O (há excepções) Exemplo: execve("/bin/ls", argv, environ); 10/1/2009 FSO 121
119 Mapa de memória virtual do processo end. superior iniciado pelo SO com base no pedido de criação args. e var. ambiente stack SP obtido pelo SO do ficheiro executável dados não inicializados dados inicializados programa bibliotecas (bss) (data) (text) PC end. inferior 10/1/2009 FSO 122
120 Execução de novo programa 10/1/2009 FSO 123
121 Exemplo de exec 10/1/2009 FSO 124
122 Chamadas de fork e exec int fork(void); -- uma só função exec: uma família de funções que recorrem a uma única chamada ao SO execve() Só diferem no modo como especificam os argumentos e as variáveis de ambiente: execl: lista de argumentos execv: vector de apontadores p/ argumentos execp: variável PATH exece: vector para variáveis de ambiente 10/1/2009 FSO 125
123 execve e Companhia Funções de biblioteca: execl(char *path, char *arg0, char *arg1, ) execle(char *path, char *arg0, char *arg1,,0, char **envp) execv(char *path, char **argv) execlp(char *file, char *arg0, char *arg1, ) execvp(char *file, char **argv) as duas últimas usam as directorias indicadas em PATH (do ambiente corrente do processo) para procurar file 10/1/2009 FSO 126
124 execl: args como uma lista terminada por NULL e um pathname para o executável int execl (char *path, char *arg1,..., char *argn, (char *) 0); execlp: só precisa do filename para o executável int execlp (char *file, char *arg1,..., char *argn, (char *) 0); 10/1/2009 FSO 127
125 execv: um array de argumentos e um pathname para o executável int execv(char *path, char *argv[ ]); execvp: só um filename para o executável int execvp(char *file, char *argv[ ]); 10/1/2009 FSO 128
126 main() { printf( executing ls\n ); execl( /bin/ls, ls, -l, (char `)0); } /*se retorna aqui: houve um erro*/ perror( execl failed to run ls ): exit(1); 10/1/2009 FSO 129
127 main() { char *av[ ] = { ls, - l, (char *)0); ou av[0] = ls av[1] = - l av[2] = NULL } /* os argumentos num array de strings */ execv( /bin/ls, av); /*se retorna aqui: houve um erro*/ perror( execv failed to run ls ): exit(1); 10/1/2009 FSO 130
128 10/1/2009 FSO 133
129 fork + exec* pid = fork(); switch (pid) { case 0: execl("/bin/ls","ls","/bin",0); perror("ls"); exit(1); case -1: perror("fork"); break; default: printf("criei o %d\n", pid); } p1 fork() switch printf( ) p2 switch execl( ) main( ) do "ls" 10/1/2009 FSO 134
130 sequência fork() + execve() P 1 (pid=343) P 2 (pid=682) 5 5 fork() 1 3 execve() fork() Sistema de Operação 7 9 exec() 10/1/2009 FSO 135
131 10/1/2009 FSO 136
132 fork vs. execve fork mapa mem. pai copiado para filho retorna pid do filho ao pai (filho recebe zero) pid filho diferente do do pai (processos diferentes!) filho herda uma copia dos canais de i/o execve mapa de mem. substituído pelo novo programa nunca retorna (só em caso de erro) o pid mantém-se (mesmo processo!) mantém os mesmos canais (mesmo processo!) 10/1/2009 FSO 137
133 Wait e waipid int wait(int *status); Aguarda a terminação de um dos filhos int waitpid(int pid, int *status, int options); Se pid == -1 waitpid é igual a wait Se pid > 0 aguarda o filho indicado por pid Options: WNOHANG: (wait with no hang) devolve 0 e retorna de imediato, se filho ainda não acabou 10/1/2009 FSO 138
134 bloqueado Esperar pela terminação int wait(int *status) aguarda pela terminação de um dos filhos status: código de terminação do processo: se terminou com _exit pode-se obter o exit status fork() wait(&status) execve( ) main( ) _exit( 0 ) WEXITSTATUS(status) == 0 10/1/2009 FSO 139
135 Pai aguarda terminação do filho 10/1/2009 FSO 140
136 wait: cenários possíveis O pai e o filho: executados concorrentemente em multiprogramação. Cenários possíveis: 1. Pai chega primeiro à chamada de wait fica bloqueado até o filho chamar _exit 2. Filho chama _exit antes do pai chamar wait o filho fica ZOMBIE (defunct) quando pai chamar wait, não bloqueia, e o resíduo do filho é eliminado. 3. Pai não chama wait e termina o filho fica ÓRFÃO: é adoptado pelo init 10/1/2009 FSO 141
137 Árvore de processos no Unix 10/1/2009 FSO 142
138 Exemplo de fork e exec 10/1/2009 FSO 143
139 Exemplo com execl pid = fork(); switch (pid) { case 0: chdir("/bin"); execl("/bin/ls","ls",0); printf(stderr,"erro no execl\n");! case -1: perror("fork"); break; default: printf("criei o %d\n", pid); wait( &st ); if ( WIFEXIT(st) ) printf("exit status: %d\n", WEXITSTATUS(st) ); } 10/1/2009 FSO 144
140 Exemplo com execvp pid = fork(); switch (pid) { case 0: { char *av[3]; } av[0]="ls"; av[1]="/bin"; av[2]=null; execvp( "ls", av ); perror( "exec ls" ); exit(1); } case -1: perror("fork"); break; default: wait( &st ); 10/1/2009 FSO 145
141 Shell: recebe comandos do teclado 10/1/2009 FSO 146
142 Um Shell simplificado while (true) { read_command(command, params); if (fork () > 0) -- cria wait (&status); -- o pai espera else -- o filho executa o comando execv(command,params); } cp file1 file2 na linha de comandos main(argc, argv) no programa 10/1/2009 FSO 147
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