Linguagem de Programação IV

1. Linguagem de Programação IV Carlos Oberdan Rolim Ciência da Computação Sistemas de Informação

2. Criação de processos paralelos *baseado no material do Prof. Edison Ishikawa

3. 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

4. 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). • Não existe a criação de um novo processo mas sim a substituição do programa em execução • Com fork cria-se novos processos • Com exec inicia-se novos programas

5. Exec – Diferentes funções #include <unistd.h> extern char **environ; int execl( const char *path, const char *arg, ...); int execle( const char *path, const char *arg , ..., char* const envp[]); int execlp( const char *file, const char *arg, ...); int execv( const char *path, char *const argv[]); int execvp( const char *file, char *const argv[]);

6. Exec • Diferenças • os execl(), para o qual o número de argumentos do programa lançado é conhecido; • os execv(), para o qual esse número é desconhecido. • Em outras palavras, estes grupos de primitivas se diferenciam pelo número de parâmetros passados.

7. 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

8. 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

9. 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

10. execv – exemplo //gcc -o execv execv.c //Existem diversas chamadas execXXX #include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main(){ char *my_program[3] = {"/bin/ls", "-l“,NULL}; execv(my_program[0],my_program); printf("Cannot execute the command.\n"); return 0; }

11. 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

12. Processo 1 Processo 1 fork Processo 2 shell shell shell fork shell ps exec Fork PAI FILHO

13. 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

14. Exemplo de fork #include < stdio.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h> 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

15. Comportamento fork

16. Comportamento do fork

17. Sequencia fork() + execve()

18. Fork vs Execve()

19. O que acontece com o processo filho quando ele morre antes que o pai?

20. 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. Zombie • Os recursos usados pelo Zombie não são liberados! • Os processos zombie são rotulados como <defunct> na listagem do comando • ps -u username • Se o seu programa(pai) rodar por muito tempo, criando zombies, ele irá esgotar a memória • É obrigação do programador (sua) evitar isso

22. Exemplo de zombie # ./zombie I am parent. I loop here. My child pid is [2966] I am child. I become a zombie now. Saída do ps -ax 2965 pts/0 R+ 0:24 ./zombie 2966 pts/0 Z+ 0:00 [zombie] <defunct> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> 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. Como evitar o Zombie • Usando a system call wait e waitpid no processo pai para tomar conhecimento da morte do filho • A função wait suspende a execução do processo até a morte de seu filho. Se o filho já estiver morto no instante da chamada da primitiva (caso de um processo zumbi), a função retorna imediatamente. • A função waitpid suspende a execução do processo até que o filho especificado pelo argumento pid tenha morrido. Se ele já estiver morto no momento da chamada, o comportamento é idêntico ao descrito anteriormente.

24. Esperar pela terminação Chamado também de join

25. Wait: cenários possíveis

26. Waitpid

27. Exemplo

28. Exemplo

29. Exemplo # ./zombie2 I am parent. My child pid is [2982] I am child. Saída do ps -ax 2981 pts/0 R+ 0:04 ./zombie2 #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <sys/wait.h> 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; }

30. /* arquivo test_wait1.c */ #include <errno.h> #include <signal.h> #include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <sys/types.h> #include <sys/wait.h> int main() { int pid ; printf("\nBom dia, eu me apresento. Sou o processo %d.\n",getpid()) ; printf("Estou sentindo uma coisa crescendo dentro de minha barriga..."); printf("Sera um filho?!?!\n") ; if (fork() == 0) { printf("\tOi, eu sou %d, o filho de %d.\n",getpid(),getppid()) ; sleep(3) ; printf("\tEu sao tao jovem, e ja me sinto tao fraco!\n") ; printf("\tAh nao... Chegou minha hora!\n") ; exit(7) ; } else { int ret1, status1 ; printf("Vamos esperar que este mal-estar desapareca.\n") ; ret1 = wait(&status1) ; if ((status1&255) == 0) { printf("Valor de retorno do wait(): %d\n",ret1) ; printf("Parametro de exit(): %d\n",(status1>>8)) ; printf("Meu filho morreu por causa de um simples exit.\n") ; } else printf("Meu filho nao foi morto por um exit.\n") ;

31. printf("\nSou eu ainda, o processo %d.", getpid()); printf("\nOh nao, recomecou! Minha barriga esta crescendo de novo!\n"); if ((pid=fork()) == 0) { printf("\tAlo, eu sou o processo %d, o segundo filho de %d\n", getpid(),getppid()) ; sleep(3) ; printf("\tEu nao quero seguir o exemplo de meu irmao!\n") ; printf("\tNao vou morrer jovem e vou ficar num loop infinito!\n") ; for(;;) ; } else { int ret2, status2, s ; printf("Este aqui tambem vai ter que morrer.\n") ; ret2 = wait(&status2) ; if ((status2&255) == 0) { printf("O filho nao foi morto por um sinal\n") ; } else { printf("Valor de retorno do wait(): %d\n",ret2) ; s = status2&255 ; printf("O sinal assassino que matou meu filho foi: %d\n",s) ; } } } exit(0); }

32. # ./test_wait Bom dia, eu me apresento. Sou o processo 3015.Estou sentindo uma coisa crescendo dentro de minha barriga...Sera um filho?!?!Vamos esperar que este mal-estar desapareca. Oi, eu sou 3016, o filho de 3015. Eu sao tao jovem, e ja me sinto tao fraco! Ah nao... Chegou minha hora!Valor de retorno do wait(): 3016Parametro de exit(): 7Meu filho morreu por causa de um simples exit.Sou eu ainda, o processo 3015.Oh nao, recomecou! Minha barriga esta crescendo de novo!Este aqui tambem vai ter que morrer. Alo, eu sou o processo 3017, o segundo filho de 3015 Eu nao quero seguir o exemplo de meu irmao! Nao vou morrer jovem e vou ficar num loop infinito! Saída do ps –ax 3015 pts/0 S+ 0:00 ./test_wait 3017 pts/0 R+ 0:17 ./test_wait

33. Criando dados compartilhados - IPC

34. shmget vs mmap

35. 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