Programowanie współbieżne i rozproszone/PWR Ćwiczenia 2
Tematyka laboratorium
- Przypomnienie zasad tworzenia plików Makefile
- Kompilacja programów w środowisku Unix
- Procesy w systemie Unix: tworzenie, kończenie,
Literatura uzupełniająca
- M. K. Johnson, E. W. Troan, Oprogramowanie użytkowe w systemie Linux, rozdz. 9.2.1 i 9.4.1-9.4.5
- W. R. Stevens, Programowanie zastowań sieciowych w systemie UNI, rozdz. 2.5.1-2.5.4
- M. J. Bach, Budowa systemu operacyjnego UNIX, rozdz. 7.1, 7.3-7.5
- man do poszczególnych funkcji systemowych
Scenariusz zajęć
Identyfikator procesu
Każdy proces w systemie ma jednoznaczny identyfikator nazywany potocznie PID (od angielskiego: Process ID). Identyfikatory aktualnie wykonujących się procesów możesz poznać wykonując w Linuksie polecenie ps.
- Ćwiczenie
- Wykonaj polecenie ps. Zobaczysz wszystkie uruchomione przez Ciebie procesy w tej sesji. Znajdzie się wsród nich proces ps i bash (lub inny stosowany przez Ciebie interpreter poleceń), który analizuje i wykonuje Twoje polecenia. Pierwsza kolumna to PID procesu, a ostatnia to polecenie, które dany proces wykonuje. Więcej informacji na temat polecenia ps uzyskasz wywołując man ps.
Z poziomu programisty, proces może poznać swój PID wywołując funkcję systemową:
- pid_t getpid();
Wartości typu pid_t reprezentują PIDy procesów. Najczęściej jest to długa liczba całkowita (long int), ale w zależności od wariantu systemu operacyjnego definicja ta może być inna. Dlatego lepiej posługiwać się nazwą pid_t.
Tworzenie nowego procesu
W Linuksie, tak jak we wszystkich systemach uniksowych, istnieje hierarchia procesów. Każdy proces poza pierwszym procesem w systemie (procesem init o PIDzie 1) jest tworzony przez inny proces. Nowy proces nazywamy procesem potomnym, a proces który go stworzył nosi nazwę procesu macierzystego.
Do tworzenia procesów służy funkcja systemowa:
- pid_t fork();
Powrót z wywołania tej funkcji następuje dwa razy:
- w procesie macierzystym, w którym wartością przekazywaną przez funkcję fork jest PID nowo utworzonego potomka,
- w procesie potomnym, w którym funkcja przekazuje w wyniku 0.
Jak dokładnie działa funkcja systemowa fork()? Proces w systemie Unix jest wygodnie wyobrażać sobie jako obiekt składający się z trzech części:
| Wykonywany kod | Dane (czyli w szczególności wszystkie zmienne procesu) | Dane systemowe (PID, PID ojca) |
Funkcja systemowa fork tworzy nowy proces i kopiuje do niego wszystkie powyższe elementy, zmieniając jedynie te elementy, który muszą zostać zmienione (na przykład PID). Zatem nowy proces potomny:
- wykonuje taki sam kod jak proces macierzysty;
- dziedziczy po procesie macierzystym całą historię wykonania, bo stos wykonania jest także kopiowany; oznacza to w szczególności, że
wykonanie w procesie potomnym zaczyna się od następnej instrukcji po fork().
- ma te same zmienne co proces macierzysty i do tego zmienne te mają te same wartości co w procesie macierzystym. Jednak przestrzenie adresowe tych procesów są rozłączne: każdy ma swoją kopię zmiennych. Oznacza to m.in. to, że zmiana wartości zmiennej w procesie potomnym nie jest odzwierciedlana w procesie macierzystym i na odwrót.
- ma te same uprawnienia, te same otwarte pliki itd. (tym zajmiemy się w kolejnym laboratorium)
