Реализация взаимодействия процессов

Взаимодействие процессов взаимодействие в рамках локальной ЭВМ (одной ОС) взаимодействие в рамках сети родственные процессы произвольные процессы неименованные каналы трассировка именованные каналы сигналы IPC сокеты MPI

Сигналы работа процесса приход сигнала Обработка сигнала по умолчанию Вызов функции- обработчика Игнорирование сигнала Примеры сигналов SIGINT (2) SIGQUIT (3) SIGKILL (9) SIGALRM (14) SIGCHLD (18) Сигнал – средство асинхронного уведомления процесса о наступлении некоторого события в системе.

#include int kill (pit_t pid, int sig); Работа с сигналами pid –идентификатор процесса, которому посылается сигнал sig – номер посылаемого сигнала При удачном выполнении возвращает 0, в противном случае возвращает -1

Работа с сигналами #include void (*signal ( int sig, void (*disp) (int))) (int) sig –номер сигнала, для которого устанавливается реакция disp – либо определенная пользователем функция – обработчик сигнала, либо одна из констант: SIG_DFL – обработка по умолчанию SIG_IGN - игнорирование При успешном завершении функция возвращает указатель на предыдущий обработчик данного сигнала.

#include int count=0; Пример. Обработка сигнала. void SigHndlr (int s) {printf("\n I got SIGINT %d time(s) \n", count ++); if (count==5) signal (SIGINT, SIG_DFL); /* ???? */ } int main(int argc, char **argv) {signal (SIGINT, SigHndlr); while (1);/*тело программы*/ return 0; }

Пример. Программа будильник. int main(int argc, char **argv) { char s[80]; signal(SIGALRM, alrm); alarm(5); printf(Введите имя \n); for (;;) { printf(имя:); if (gets(s) != NULL) break; }; printf(OK! \n); return 0; } void alrm (int s) { printf(\n жду имя \n); alarm(5); } #include

Пример. Двухпроцессный вариант программыбудильник. #include void alr(int s) { printf(\n Быстрее!!! \n); } int main(int argc, char **argv) { char s[80]; int pid; signal(SIGALRM, alr); if (pid=fork()) {/*отец*/} else {/*сын*/} return 0; }

Пример. Двухпроцессный вариант программыбудильник. /*отец*/ for (;;) { sleep(5); kill(pid, SIGALRM); } /*сын*/ printf(Введите имя \n); for (;;) { printf(имя:); if (gets(s) != NULL) break; } printf(OK!\n); kill(getppid(), SIGKILL);

Неименованные каналы.

#include int pipe (int *pipes); Неименованные каналы. Системный вызов pipe( ) pipes[1] – запись в канал pipes[0] – чтение из канала

Пример. Использование канала. int main(int argc, char **argv) { char *s=chanel; char buf[80]; int pipes[2]; pipe(pipes); write(pipes[1],s,strlen(s)+1); read(pipes[0],buf,strlen(s)+1); close(pipes[0]); close(pipes[1]); printf(%s\n,buf); }

Пример. Типовая схема взаимодействия процессов с использованием канала. int main(int argc, char **argv) { int fd[2]; pipe(fd); if(fork()) {close(fd[0]); write (fd[1], …); … close(fd[1]); … } else {close(fd[1]); while(read(fd[0],…)) {…} … }

Пример. Реализация конвейера. #include int main(int argc, char **argv) { int fd[2]; pipe(fd); if(fork()) { dup2(fd[1],1); close(fd[1]); close(fd[0]); execl(/usr/bin/print,print,0); } dup2(fd[0],0); close(fd[0]); close(fd[1]); execl(/usr/bin/wc,wc,0); }

#include #define MAX_CNT 100 int target_pid, cnt; int fd[2]; int status; Пример. Совместное использование сигналов и каналов – «пинг-понг».

void SigHndlr (int s) { if (cnt < MAX_CNT) { read(fd[0], &cnt, sizeof(int)); printf("%d \n", cnt); cnt++; write(fd[1], &cnt, sizeof(int)); kill(target_pid, SIGUSR1); } …

Пример. Совместное использование сигналов и каналов – «пинг-понг». … else if (target_pid == getppid()) /* процесс – сын*/ { printf("Child is going tobe terminated\n"); close(fd[1]); close(fd[0]); exit(0); } else /* процесс – родитель */ kill(target_pid, SIGUSR1); }

Пример. Совместное использование сигналов и каналов – «пинг-понг». int main(int argc, char **argv) { pipe(fd); signal(SIGUSR1, SigHndlr); cnt = 0; if (target_pid = fork()) { /* процесс – родитель*/ write(fd[1], &cnt, sizeof(int)); while(wait(&status)== -1); printf("Parent is going to be terminated\n"); close(fd[1]); close(fd[0]); return 0; …

Пример. Совместное использование сигналов и каналов – «пинг-понг». … } else { /* процесс – сын */ read(fd[0], &cnt, sizeof(int)); /* старт синхр*/ target_pid = getppid(); write(fd[1], &cnt, sizeof(int)); kill(target_pid, SIGUSR1); for(;;); }

Именованные каналы.

int mkfifo (char *pathname, mode_t mode); Именованные каналы. Создание. pathname– имя создаваемого канала mode – права доступа + режимы открытия блокировка при подключении использование флагов: - O_RDONLY открытие «на чтение»; - O_RD WR открытие «на чтение+запись»; - O_NONBLOCK – открытие без блокирования;

Пример. «Клиент-сервер». Процесс-сервер: #include

Пример. «Клиент-сервер». Процесс-сервер: int main(int argc, char **argv) { int fd; int pid; mkfifo("fifo", FILE_MODE | 0666); fd = open ("fifo", O_RDONLY | O_NONBLOCK); while ( read (fd, &pid, sizeof(int) ) != -1) { printf ("Server %d got message from %d !\n", getpid(), pid); … } close (fd); unlink ("fifo"); }

Пример. «Клиент-сервер». Процесс-клиент: int main(int argc, char **argv) { int fd; int pid = getpid( ); fd = open ("fifo", O_RDWR); write (fd, &pid, sizeof(int)); close (fd); } #include

Взаимодействие «главный-подчинённый».

Главный - Подчиненный #include int ptrace(int cmd, int pid, int addr, int data); cmd – код выполняемой команды pid – идентификатор процесса-потомка addr – некоторый адрес в адресном пространстве процесса-потомка data – слово информации.

Главный - Подчиненный int ptrace(int cmd, int pid, int addr, int data); cmd – код команды: группа команд чтения (сегмент кода, сегмент данных, контекст процесса) группа команд записи (сегмент кода, сегмент данных, контекст процесса) группа команд управления (продолжить выполнение, продолжить выполнение с заданного адреса, включить «шаговый режим», завершить процесс, разрешить трассировку)

Системный вызов ptrace() #include int ptrace(int cmd, int pid, int addr, int data); cmd=PTRACE_TRACEME вызывает сыновний процесс, позволяя трассировать себя cmd=PTRACE_PEEKDATA чтение слова из адресного пространства отлаживаемого процесса cmd=PTRACE_PEEKUSER чтение слова из контекста процесса (из пользовательской составляющей, содержащейся в ) cmd=PTRACE_POKEDATA запись данных в адресное пространство процесса-потомка cmd=PTRACE_POKEUSER запись данных в контекст трассируемого процесса.

Системный вызов ptrace() #include int ptrace(int cmd, int pid, int addr, int data); cmd=PTRACE_GETREGS,PTRACE_GETFREGS чтение регистров общего назначения cmd=PTRACE_SETREGS,PTRACE_SETFREGS запись в регистры общего назначения cmd=PTRACE_CONT возобновление выполнения трассируемого процесса cmd=PTRACE_SYSCALL, PTRACE_SINGLESTEP возобновляется выполнение трассируемой программы, но снова останавливается после выполнения одной инструкции cmd=PTRACE_KILL завершение выполнения трассируемого процесса

Общая схема трассировки процессов Процесс-потомок ptrace(PTRACE_TRACEME, 0, 0, 0); exec(…);... Процесс-предок wait(…); for(;;) { … ptrace(PTRACE_SINGLESTEP, …); … wait(…); … } cигнал SIGTRAP cигнал SIGTRAP

Схема установки контрольной точки по адресу A BrPnt Установка контрольной точки Статус отлаживаемого процесса (ОП) ВЫПОЛНЕНИЕ послать Sigtrap ждем остановку ОП + анализ точки остановки (статус ОП ОЖИДАНИЕ) A BrPnt чтение в адресном пространстве ОП, сохранение (N BrPnt, ) A BrPnt запись BrPnt в A BrPnt продолжить с точки останова Приход в контрольную точку Статус (ОП) ВЫПОЛНЕНИЕ ждем остановки ОП, остановка (статус ОП ОЖИДАНИЕ) чтение информации из контекста, анализ точки остановки контрольная точка (совпадение адреса остановки + причины остановки) действия по отладке ОП в состоянии ОЖИДАНИЯ ……. Снятие контрольной точки Статус (ОП) ОЖИДАНИЕ A BrPnt A BrPnt восстанавливаем содержимое A BrPnt (N BrPnt, ) A BrPnt продолжить с адреса A BrPnt «Движение» через контрольную точку Статус (ОП) ОЖИДАНИЕ A BrPnt A BrPnt восстанавливаем содержимое A BrPnt (N BrPnt, ) включаем «шаговый» режим A BrPnt продолжить с адреса A BrPnt ждем остановки ОП (анализ точки остановки) A BrPnt запись BrPnt в A BrPnt продолжаем с точки остановки

Пример. int main(int argc, char **argv) { return argc/0; } #include

Пример. int main(int argc, char *argv[]) { pid_t pid; int status; struct user_regs_struct REG; if ((pid = fork()) == 0) { ptrace(PTRACE_TRACEME, 0, 0, 0); execl(son, son, 0); } …

while (1) { wait( &status ); ptrace(PTRACE_GETREGS, pid, &REG, &REG); printf("signal = %d, status = %#x, EIP=%#x, ESP=%#x\n, WSTOPSIG(status), status, REG.eip, REG.esp); if (WSTOPSIG(status) != SIGTRAP) { if (!WIFEXITED(status)) ptrace (PTRACE_KILL, pid, 0, 0); break; } ptrace (PTRACE_CONT, pid, 0, 0); } Пример.