PipesARISO 2

Rubén Barrio GuerreroEscola Tècnica Superior d’Enginyeria de Telecomunicació de Barcelona

(Universitat Politècnica de Catalunya)

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PipesComunicación 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

Comunicación entre procesos

CódigoP1

Datos P1

Pila P2

Memoria

CódigoP2

Datos P2

Pila P2

Comunicación

◦ 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

Comunicación entre procesos

PipesTeoría

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

escrituralectura

PIPE

Tipos de Pipes◦ Named Pipes◦ [Unnamed] Pipes

Procesos emparentados◦ Pipes◦ Named pipes

Procesos NO emparentados◦ Named pipes

Pipe

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)

Named Pipes

Necesitan 1+ lector y 1+ escritor 2 opens en 2 procesos diferentes

◦ open (“nam_pip”, O_RDONLY)◦ open (“nam_pip”, O_WRONLY)

Named Pipes

struct files_stru

ct

struct files_stru

ct

struct dentry

d_count d_iname

2

struct inode

d_count d_iname

1Tabla de canales

Tabla de ficheros abiertos Tabla de i-nodos virtuales

struct file

f_count f_pos, f_mode,

1 RD

1 WR

I-nodo especial para

NAMED PIPES

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]

Pipes [Unnamed]

write(fd[1],...) read(fd[0],...)

Necesitan 1+ lector y 1+ escritor◦ int fds[2];◦ pipe(fds);

Pipes [Unnamed]

struct files_stru

ct

Tabla de ficheros abiertos

struct file

f_count f_pos, f_mode,

1 RD

1 WR

Tabla de canales

Buffers de SO

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:◦ 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

Llamadas a sistema E/S

PipesEjercicios solucionados

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

Ejercicio 1main(){ 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 1else {

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]);

}}

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

Ejercicio 2main(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 2close(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);}

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

Ejercicio 3int 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); } if (fork() == 0) { close(1); dup(fd[1]); close(fd[0]); close(fd[1]); execlp(argv[1], argv[1], NULL); exit(0); }

close(fd[0]); close(fd[1]); wait(NULL); wait(NULL);}

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

Ejercicio 1 v. Namedmain(){ 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. Namedelse {

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);

}}

Como pasarías información de un proceso a otro lanzados en shells diferentes? Queriendo simular la siguiente operación.

> ls –lisa | sort

Ejercicio 4

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

Ejercicio 5int 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);

}

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?

Ejercicio 5