Pipes ARISO 2 Rubén Barrio Guerrero Escola Tècnica Superior d’Enginyeria de Telecomunicació de Barcelona (Universitat Politècnica de Catalunya)

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Pipes Comunicación entre Procesos

Comunicación entre procesos Los procesos no comparten memoria Interesa que los procesos puedan pasarse información El SO debe ofrecer mecanismos para: Envío/Recepción de información Sincronización Código P1 Datos P1 Pila P2 Código P2 Datos P2 Pila P2 Memoria

Comunicación entre procesos Envío/recepción de información Un proceso envía información a otro proceso Ambos procesos conocen el formato de la información SO: ficheros, pipes, named pipes, sockets Sincronización Un proceso avisa de la finalización de una tarea necesaria para que otro proceso (o él mismo) puedan realizar otra tarea No hay información relacionada, solamente es un aviso (evento) SO: signals, pipes, sockets

Pipes Teoría

Pipe Una pipe es un buffer circular de bytes Sirve para comunicar 2+ procesos entre sí Los datos que se leen de la pipe desaparecen Dependiendo de la implementación pueden ser: Unidireccionales: solo se puede leer o solo escribir Bidireccionales: se puede leer y escribir PIPE desaparece crece lectura escritura

Pipe Tipos de Pipes Procesos emparentados Procesos NO emparentados Named Pipes [Unnamed] Pipes Procesos emparentados Pipes Named pipes Procesos NO emparentados

Named Pipes Utilizadas por dos procesos cualquiera Emparentados o no Tienen una representación en el sistema de ficheros Crear un fichero especial (named_pipe) Solamente es necesario crear una vez este fichero Se abre como un fichero normal (open) Se trabaja con él como si fuese un fichero normal (read, write, close)

Named Pipes int mknod (char *nompipe, int mode, dev_t device) Crea un dispositivo (genérico), lo usaremos sólo para pipes nompipe: nombre que tendrá el fichero tipo pipe mode: indica que es una pipe y las protecciones del fichero device: no es necesario ponerlo en el caso de una pipe Devuelve 0 si OK y –1 si ERROR Ejemplo: mknod(“mi_pipe”,S_IFIFO|0666,0) Después ya se puede abrir como un fichero normal: Ejemplo: open(“mi_pipe”, O_RDONLY)

Tabla de i-nodos virtuales Named Pipes Necesitan 1+ lector y 1+ escritor 2 opens en 2 procesos diferentes open (“nam_pip”, O_RDONLY) open (“nam_pip”, O_WRONLY) struct files_struct Tabla de i-nodos virtuales Tabla de ficheros abiertos struct file f_count f_pos, f_mode, 1 RD WR struct dentry d_count d_iname 2 struct inode d_count d_iname 1 Tabla de canales struct files_struct I-nodo especial para NAMED PIPES

Pipes [Unnamed] Utilizadas por dos procesos emparentados Padre-hijo, padre-nieto, hermano-hermano No tienen representación en el sistema de ficheros Son buffers en memoria del SO Se crea y se abre a la vez

Pipes [Unnamed] int pipe (int fd[2]); Llamada a sistema que devuelve dos canales ya abiertos Abre dos canales de acceso a una pipe fd[0] canal de sólo lectura fd[1], canal de sólo escritura Devuelve 0=OK, -1=Error Lo que se escribe en fd[1] se lee por fd[0] write(fd[1],...) read(fd[0],...)

Pipes [Unnamed] Necesitan 1+ lector y 1+ escritor int fds[2]; pipe(fds); Tabla de ficheros abiertos Tabla de canales struct file f_count f_pos, f_mode, 1 RD WR struct files_struct Buffers de SO

Llamadas a sistema E/S Open: bloquea hasta que exista la pareja Solo se usa open con named pipes Read (Si la pipe está vacía): Si ningún proceso la tiene abierta para escritura devuelve 0 Si existe ESCRITOR nos bloqueamos hasta: Alguien escriba Se desbloquea y lee lo escrito Los ESCRITORES desaparecen Devuelve 0

Llamadas a sistema E/S Write: Lseek Si escribimos en una pipe que no tiene lectores devuelve –1 y errno=EPIPE y el proceso recibe un evento (signal) SIGPIPE Si la pipe está llena el proceso se bloquea Lseek No se aplica a las pipes

Pipes Ejercicios solucionados

Ejercicio 1 Escribe un programa donde un proceso reciba 2 ficheros como parámetros. Este leerá el fichero de entrada (1er parámetro) y enviará todos los bytes leídos a un segundo proceso mediante una PIPE. El segundo proceso escribirá un fichero (2º parámetro) solo con las vocales que reciba por la pipe, desechando las demás.

Ejercicio 1 main() { int pid,fd1,fd2,pipefd[2]; char c; pipe(pipefd); pid = fork(); if (pid > 0) close(pipefd[0]); fd1 = open(argv[1], O_RDONLY); while(read(fd1, &c, 1)>0) { write(pipefd[1], &c, 1); } close(fd1); close(pipefd[1]); }

Ejercicio 1 else { close(pipefd[1]); fd2 = open(argv[2],O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,0600); while (read(pipefd[0],&c,1) > 0) if ((c=='a')||(c=='e') /* || .. */ ) { write(fd2,&c,1); } } close(fd2); close(pipefd[0]);

Ejercicio 2 Escribe un programa que cree tantos hijos como se le indique (1er parámetro). Cada hijo le enviará al padre su PID mediante una PIPE y luego morirá. El padre escribirá en un fichero (2º parámetro) de manera explicativa todos los identificadores que le lleguen por la PIPE.

Ejercicio 2 main(int argc, char *argv[]) { int fd[2], hijos, i, fd2, pid; char s[80]; hijos=atoi(argv[1]); if (pipe(fd) < 0) { exit(0); } for (i=0; i<hijos; i++) switch (fork()) case -1: printf(“Error fork”); exit(0); case 0: pid=getpid(); write(fd[1], &pid, sizeof(pid)); close(fd[0]);close(fd[1]); exit(0); }

Ejercicio 2 close(fd[1]); fd2=open(argv[2], O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,0600); for (i=0; i<hijos; i++) { read(fd[0], &pid, sizeof(pid)); sprintf(s, "Pid leido = %d\n", pid); write(fd2, s, strlen(s)); } close(fd[0]); close(fd2);

Ejercicio 3 Escribe un programa que emule el comportamiento del shell de manera que pueda enlazar con una PIPE dos comandos. > comando1 | comando2 > ./ejer1 comando1 comando2

Ejercicio 3 int main(int argc,char **argv) { int fd[2]; pipe(fd); if (fork() == 0) { close(0); dup(fd[0]); close(fd[0]); close(fd[1]); execlp(argv[2], argv[2], NULL); exit(0); } { close(1); dup(fd[1]); execlp(argv[1], argv[1], NULL); wait(NULL); wait(NULL); }

Ejercicio 1 v. Named Escribe un programa donde un proceso reciba 2 ficheros como parámetros. Este leerá el fichero de entrada (1er parámetro) y enviará todos los bytes leídos a un segundo proceso mediante una NAMED_PIPE. El segundo proceso escribirá un fichero (2º parámetro) solo con las vocales que reciba por la pipe, desechando las demás.

Ejercicio 1 v. Named main() { int pid,fd1,fd2,fdpipe; char c; mknod("ej1.pipe",S_IFIFO|0666,0); pid = fork(); if (pid > 0) fd1 = open(argv[1], O_RDONLY); fdpipe = open("ej1.pipe", O_WRONLY); while(read(fd1, &c, 1)>0) { write(fdpipe, &c, 1); } close(fd1); close(fdpipe); }

Ejercicio 1 v. Named fdpipe = open("ej1.pipe", O_RDONLY); else { fd2 = open(argv[2],O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,0600); fdpipe = open("ej1.pipe", O_RDONLY); while (read(fdpipe,&c,1) > 0) if ((c=='a')||(c=='e') /* || .. */ ) { write(fd2,&c,1); } } close(fd2); close(fdpipe);

Ejercicio 4 Como pasarías información de un proceso a otro lanzados en shells diferentes? Queriendo simular la siguiente operación. > ls –lisa | sort

Ejercicio 5 Escribe un programa donde un padre (viejo) genere tantos hijos (palomas) como reciba en su primer parámetro. El viejo tirará 100 granos de maíz para alimentar a las palomas. Las palomas deben competir por el alimento, de manera que cada grano de maíz solo puede ser “comido” por una paloma. Al final, el abuelo espera a que las palomas se coman todo el maíz antes de irse. Cada paloma se quedará comiendo hasta que no haya más maíz, una vez finalizada la papelina, anunciará cuantos granos ha comido y emprenderá el vuelo.

Ejercicio 5 int main (int arvc, char *argv[]) { int num,pipefd[2],i,val,total=0,pid; char c; num=atoi(argv[1]); pipe(pipefd); for(i=0;i<num;i++) { pid = fork(); if (pid==0) { close(pipefd[1]); do { num=read(pipefd[0],&val,sizeof(int)); if(num>0) total=total+val; } while(num>0); close(pipefd[0]); printf("Hijo %d (%d): %d\n",i,getpid(),total); exit(0); }

Ejercicio 5 close(pipefd[0]); val=1; for(i=0;i<100;i++) { write(pipefd[1],&val,sizeof(int)); } close(pipefd[1]); for(i=0;i<num;i++) wait(NULL);

Ejercicio 5 Que habría que cambiar para que las palomas no dijesen nada (printfs), y fuese el viejo el que escribiese cuantos granos ha comido cada paloma?