Теория вычислительных процессов и структур (стр. 5 из 8)
{
exit_status = WEXITSTATUS (status);
printf (“Статус завершения %d равен %d\n”, pid, exit_status);
}
exit (0);
}
Значение, возвращаемое родительскому процессу при помощи вызова exit, записывается в старшие 8 бит целочисленной переменной status. Чтобы оно имело смысл, младшие 8 бит должны быть равны нулю. Макрос WIFEXITED (определенный в файле <sys/wait.h>) проверяет, так ли это на самом деле. Если макрос WIFEXITED возвращает 0, то это означает, что выполнение дочернего процесса было остановлено (или прекращено) другим процессом при помощи межпроцессного взаимодействия, называемого сигналом.
Для ожидания завершения определенного дочернего процесса используется системный вызов waitpid. Его описание:
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
pid_t waitpid (pid_t pid, int *status, int options);
Первый аргумент pid определяет идентификатор дочернего процесса, завершения которого будет ожидать родительский процесс. Если этот аргумент установлен равным -1, а аргумент options установлен равным 0, то вызов waitpid ведет себя в точности так же, как и вызов wait, поскольку значение -1 соответствует любому дочернему процессу. Если значение pid больше нуля, то родительский процесс будет ждать завершения дочернего процесса с идентификатором процесса, равным pid. Во втором аргументе status будет находиться статус дочернего процесса после возврата из вызова waitpid.
Последний аргумент, options, может принимать константные значения, определенные в файле <sys/wait.h>. Наиболее полезное из них – константа WNOHANG. Задание этого значения позволяет вызывать waitpid в цикле без блокирования процесса, контролируя ситуацию, пока дочерний процесс продолжает выполняться. Если установлен флаг WNOHANG, то вызов waitpid будет возвращать 0 в случае, если дочерний процесс еще не завершился.
Следующий пример демонстрирует работу вызова waitpid:
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
main()
{
pid_t pid;
int status, exit_status;
if ((pid = fork ())<0)
fatal (“Ошибка вызова fork”);
if (pid ==0) /* Потомок*/
{
/*Вызов библиотечной процедуры sleep*/
/* для приостановки выполнения на 4 секунды*/
printf (“Потомок %d пауза …\n”, getpid ());
sleep (4);
exit (5);
}
/* Если мы оказались здесь, то это родительский процесс*/
/* Проверить, закончился ли дочерний процесс, и если нет, */
/* то сделать секундную паузу и потом проверить снова*/
while (waitpid (pid, &status, WNOHANG) == 0)
{
printf (“Ожидание продолжается …\n”);
sleep (1);
}
/* Проверка статуса завершения дочернего процесса*/
if (WIFEXITED (status))
{
exit_status = WEXITSTATUS (status);
printf (“Статус завершения %d равен %d\n”, pid, exit_status);
}
exit (0);
}
При запуске программы получим следующий вывод:
Ожидание продолжается…
Потомок 12857 пауза…
Ожидание продолжается…
Ожидание продолжается…
Ожидание продолжается…
Статус завершения 12857 равен 5
До сих пор предполагалось, что вызовы exit и wait используются правильно и родительский процесс ожидает завершения каждого процесса. Вместе с тем иногда могут возникать две другие ситуации. В момент завершения дочернего процесса родительский процесс не выполняет вызов wait. Завершающийся процесс как бы «теряется» и становится зомби-процессом. Зомби-процесс занимает ячейку в таблице, поддерживаемой ядром для управления процессами, но не использует других ресурсов ядра. В конце концов, он будет освобожден, если его родительский процесс вспомнит о нем и вызовет wait. Тогда родительский процесс сможет прочитать статус завершения процесса и ячейка освободится для повторного использования. Второй случай – родительский процесс завершается, в то время как один или несколько дочерних процессов продолжают выполняться. Родительский процесс завершается нормально, дочерние процессы (включая зомби-процессы) принимаются процессом init (процесс, идентификатор которого pid = 1, становится их новым родителем).
Порядок выполнения работы
1. Изучить теоретическую часть лабораторной работы.
2. Организовать функционирование процессов следующей структуры:
 |
2.1. Отец формирует нумерованные сообщения вида: N pid time (N –текущий номер сообщения, pid – pid процесса, time – время записи в формате мм.сс (минуты.секунды)) и через файл передаёт их сыновьям. Одновременно сообщение отображается на экране дисплея. Сыновья читают данные из общего файла и отображают их на экране в своей зоне вывода в виде: N pid time1 time2 (N – номер сообщения, pid – pid процесса сына, time1 – текущее время, time2 – время, считанное из файла). Все процессы начинают свою работу по записи/чтению файла одновременно.
2.2. Задание по условию 2.1, но отец отслеживает момент завершения какого-нибудь из сыновей и при обнаружении этого факта запускает новый процесс-сын.
3. Исследовать взаимодействие процессов, когда они используют общий указатель на файл, открываемый до размножения процессов, и когда процессы открывают свои указатели.
Лабораторная работа №4
Сигналы
Цель работы – изучение механизма взаимодействия процессов с использованием сигналов.
Теоретическая часть
Сигналы не могут непосредственно переносить информацию, что ограничивает их применимость в качестве общего механизма межпроцессного взаимодействия. Тем не менее, каждому типу сигналов присвоено мнемоническое имя (например, SIGINT), которое указывает, для чего обычно используется сигнал этого типа. Имена сигналов определены в стандартном заголовочном файле <signal.h> при помощи директивы препроцессора #define. Как и следовало ожидать, эти имена соответствуют небольшим положительным целым числам.
Большинство типов сигналов UNIX предназначены для использования ядром, хотя есть несколько сигналов, которые посылаются от процесса к процессу:
SIGABRT – сигнал прерывания процесса (process abort signal). Посылается процессу при вызове им функции abort. В результате сигнала произойдет аварийное завершение. Следствием этого в реализациях UNIX является сброс образа памяти с выводом сообщения Quit – core dumped;
SIGALRM – сигнал таймера (alarm clock). Посылается процессу ядром при срабатывании таймера. Каждый процесс может устанавливать не менее трех таймеров. Первый из них измеряет прошедшее реальное время. Этот таймер устанавливается самим процессом при помощи системного вызова alarm;
SIGBUS – сигнал ошибки на шине (bus error). Этот сигнал посылается при возникновении некоторой аппаратной ошибки и вызывает аварийное завершение;
SIGCHLD – сигнал останова или завершения дочернего процесса (child process terminated or stopped). Если дочерний процесс останавливается или завершается, то ядро сообщит об этом родительскому процессу, послав ему данный сигнал. По умолчанию родительский процесс игнорирует этот сигнал, поэтому, если в родительском процессе необходимо получать сведения о завершении дочерних процессов, то нужно перехватывать этот сигнал;
SIGCONT – продолжение работы остановленного процесса (continue executing if stopped). Это сигнал управления процессом, который продолжит выполнение процесса, если он был остановлен; в противном случае процесс будет игнорировать этот сигнал. Данный сигнал обратный сигналу SIGSTOP;
SIGHUP – сигнал освобождения линии (hangup signal). Посылается ядром всем процессам, подключенным к управляющему терминалу (control terminal) при отключении терминала. Он также посылается всем членам сеанса, если завершает работу лидер сеанса (обычно процесс командного интерпретатора), связанного с управляющим терминалом;
SIGIIL – недопустимая команда процессора (illegal instruction). Посылается операционной системой, если процесс попытается выполнить недопустимую машинную команду;
SIGINT – сигнал прерывания программы (interrupt). Посылается ядром всем процессам сеанса, связанного с терминалом, когда пользователь нажимает клавишу прерывания. Это также обычный способ остановки выполняющейся программы;
SIGKILL – сигнал уничтожения процесса (kill). Это довольно специфический сигнал, который посылается от одного процесса к другому и приводит к немедленному прекращению работы получающего сигнал процесса;
SIGPIPE – сигнал о попытке записи в канал или сокет, для которых принимающий процесс уже завершил работу (write on a pipe or socket when recipent is terminated);
SIGPOLL – сигнал о возникновении одного из опрашиваемых событий (pollable event). Этот сигнал генерируется ядром, когда некоторый открытый дескриптор файла становится готовым для ввода или вывода;
SIGPROF – сигнал профилирующего таймера (profiling time expired). Как было упомянуто для сигнала SIGALRM, любой процесс может установить не менее трех таймеров. Второй из этих таймеров может использоваться для измерения времени выполнения процесса в пользовательском и системном режимах. Этот сигнал генерируется, когда истекает время, установленное в этом таймере, и поэтому может быть использован средством профилирования программы;
SIGQUIT – сигнал о выходе (quit). Очень похожий на сигнал SIGINT, этот сигнал посылается ядром, когда пользователь нажимает клавишу выхода используемого терминала. В отличие от SIGINT, этот сигнал приводит к аварийному завершению и сбросу образа памяти;
SIGSEGV – обращение к некорректному адресу памяти (invalid memory reference). Сокращение SEGV в названии сигнала означает нарушение границ сегментов памяти (segmentation violation). Сигнал генерируется, если процесс пытается обратиться к неверному адресу памяти;
SIGSTOP – сигнал останова (stop executing). Это сигнал управления заданиями, который останавливает процесс. Его, как и сигнал SIGKILL, нельзя проигнорировать или перехватить;
SIGSYS – некорректный системный вызов (invalid system call). Посылается ядром, если процесс пытается выполнить некорректный системный вызов;
SIGTERM – программный сигнал завершения (software termination signal). Программист может использовать этот сигнал для того, чтобы дать процессу время для «наведения порядка», прежде чем посылать ему сигнал SIGKILL;
SIGTRAP – сигнал трассировочного прерывания (trace trap). Это особый сигнал, который в сочетании с системным вызовом ptrace используется отладчиками, такими как sdb, adb, gdb;
SIGTSTP – терминальный сигнал остановки (terminal stop signal). Он формируется при нажатии специальной клавиши останова;