Kolejki FIFO (łącza nazwane)

Transkrypt

1 Kolejki FIFO (łącza nazwane) Systemy Operacyjne 2 laboratorium Mateusz Hołenko 6 listopada 2011

2 Plan zajęć 1 Łącza w systemie Linux kolejki FIFO vs. potoki specyfika łączy nazwanych schemat komunikacji przez łącza 2 Funkcje systemowe tworzenie łącza odczyt z łącza zapis do łącza zamykanie łącza 3 Zadania praktyczne Mateusz Hołenko Kolejki FIFO (łącza nazwane) [1/14]

3 Łącza w systemie Linux

4 Łącza nazwane i nienazwane łącza służą do komunikacji między procesami w systemie Linux wyróżnia się dwa rodzaje łączy: nienazwane, inaczej potoki nazwane, inaczej kolejki FIFO łącza są implementowane jako pliki specjalne posiadają swój i-węzeł posiadają bloki z danymi można do nich pisać i z nich czytać Mateusz Hołenko Kolejki FIFO (łącza nazwane) [3/14]

5 Łącza nazwane i nienazwane łącza służą do komunikacji między procesami w systemie Linux wyróżnia się dwa rodzaje łączy: nienazwane, inaczej potoki nazwane, inaczej kolejki FIFO łącza są implementowane jako pliki specjalne posiadają swój i-węzeł posiadają bloki z danymi można do nich pisać i z nich czytać Mateusz Hołenko Kolejki FIFO (łącza nazwane) [3/14]

6 Łącza nazwane i nienazwane łącza służą do komunikacji między procesami w systemie Linux wyróżnia się dwa rodzaje łączy: nienazwane, inaczej potoki nazwane, inaczej kolejki FIFO łącza są implementowane jako pliki specjalne posiadają swój i-węzeł posiadają bloki z danymi można do nich pisać i z nich czytać Mateusz Hołenko Kolejki FIFO (łącza nazwane) [3/14]

7 Ograniczenia łączy limit wielkości dostęp jedynie sekwencyjny (brak możliwości wykorzystania funkcji lseek) specyfika odczytu danych odczytywane dane są usuwane z łącza dane odczytywane są w takiej samej kolejności jak były zapisywane blokowanie operacji zapisu gdy łącze jest pełne odczytu gdy łącze jest puste, a otwarty jest jakiś deskryptor do zapisu otwarcia gdy łącze nie zostało otwarte komplementarnie Mateusz Hołenko Kolejki FIFO (łącza nazwane) [4/14]

8 Ograniczenia łączy limit wielkości dostęp jedynie sekwencyjny (brak możliwości wykorzystania funkcji lseek) specyfika odczytu danych odczytywane dane są usuwane z łącza dane odczytywane są w takiej samej kolejności jak były zapisywane blokowanie operacji zapisu gdy łącze jest pełne odczytu gdy łącze jest puste, a otwarty jest jakiś deskryptor do zapisu otwarcia gdy łącze nie zostało otwarte komplementarnie Mateusz Hołenko Kolejki FIFO (łącza nazwane) [4/14]

9 Ograniczenia łączy limit wielkości dostęp jedynie sekwencyjny (brak możliwości wykorzystania funkcji lseek) specyfika odczytu danych odczytywane dane są usuwane z łącza dane odczytywane są w takiej samej kolejności jak były zapisywane blokowanie operacji zapisu gdy łącze jest pełne odczytu gdy łącze jest puste, a otwarty jest jakiś deskryptor do zapisu otwarcia gdy łącze nie zostało otwarte komplementarnie Mateusz Hołenko Kolejki FIFO (łącza nazwane) [4/14]

10 Ograniczenia łączy limit wielkości dostęp jedynie sekwencyjny (brak możliwości wykorzystania funkcji lseek) specyfika odczytu danych odczytywane dane są usuwane z łącza dane odczytywane są w takiej samej kolejności jak były zapisywane blokowanie operacji zapisu gdy łącze jest pełne odczytu gdy łącze jest puste, a otwarty jest jakiś deskryptor do zapisu otwarcia gdy łącze nie zostało otwarte komplementarnie Mateusz Hołenko Kolejki FIFO (łącza nazwane) [4/14]

11 Łącza nazwane są widoczne w systemie plików jako pliki specjalne mogą być tworzone za pomocą funkcji systemowych lub w konsoli (polecenie mkfifo) wykorzystywane mogą być przez dowolne procesy mające dostęp do pliku specjalnego łącza Ważne! W odróżnieniu od łączy nienazwanych, kolejki FIFO mogą być wykorzystywane do komunikacji między dowolnymi procesami. Mateusz Hołenko Kolejki FIFO (łącza nazwane) [5/14]

12 Łącza nazwane są widoczne w systemie plików jako pliki specjalne mogą być tworzone za pomocą funkcji systemowych lub w konsoli (polecenie mkfifo) wykorzystywane mogą być przez dowolne procesy mające dostęp do pliku specjalnego łącza Ważne! W odróżnieniu od łączy nienazwanych, kolejki FIFO mogą być wykorzystywane do komunikacji między dowolnymi procesami. Mateusz Hołenko Kolejki FIFO (łącza nazwane) [5/14]

13 Łącza nazwane są widoczne w systemie plików jako pliki specjalne mogą być tworzone za pomocą funkcji systemowych lub w konsoli (polecenie mkfifo) wykorzystywane mogą być przez dowolne procesy mające dostęp do pliku specjalnego łącza Ważne! W odróżnieniu od łączy nienazwanych, kolejki FIFO mogą być wykorzystywane do komunikacji między dowolnymi procesami. Mateusz Hołenko Kolejki FIFO (łącza nazwane) [5/14]

14 Łącza nazwane są widoczne w systemie plików jako pliki specjalne mogą być tworzone za pomocą funkcji systemowych lub w konsoli (polecenie mkfifo) wykorzystywane mogą być przez dowolne procesy mające dostęp do pliku specjalnego łącza Ważne! W odróżnieniu od łączy nienazwanych, kolejki FIFO mogą być wykorzystywane do komunikacji między dowolnymi procesami. Mateusz Hołenko Kolejki FIFO (łącza nazwane) [5/14]

15 Schemat komunikacji przez potok Rysunek: Schemat użycia potoku nazwanego Mateusz Hołenko Kolejki FIFO (łącza nazwane) [6/14]

16 Problemy funkcje read, write, open są blokujące istnieje niebezpieczeństwo zakleszczenia należy uważać podczas korzystania z innych mechanizmów synchronizacji (np. funkcji wait) Mateusz Hołenko Kolejki FIFO (łącza nazwane) [7/14]

17 Problemy funkcje read, write, open są blokujące istnieje niebezpieczeństwo zakleszczenia należy uważać podczas korzystania z innych mechanizmów synchronizacji (np. funkcji wait) Mateusz Hołenko Kolejki FIFO (łącza nazwane) [7/14]

18 Problemy funkcje read, write, open są blokujące istnieje niebezpieczeństwo zakleszczenia należy uważać podczas korzystania z innych mechanizmów synchronizacji (np. funkcji wait) Mateusz Hołenko Kolejki FIFO (łącza nazwane) [7/14]

19 Funkcje systemowe

20 Tworzenie łącza tworzenie łącza nazwanego (kolejki FIFO) pathname ścieżka do pliku specjalnego łącza mode prawa dostępu do pliku int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode) otwieranie łącza pathname ścieżka do pliku specjalnego łącza flags tryb otwarcia łącza: O_RDONLY lub O_WRONLY int open(const char *pathname, int flags) Mateusz Hołenko Kolejki FIFO (łącza nazwane) [9/14]

21 Tworzenie łącza tworzenie łącza nazwanego (kolejki FIFO) pathname ścieżka do pliku specjalnego łącza mode prawa dostępu do pliku int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode) otwieranie łącza pathname ścieżka do pliku specjalnego łącza flags tryb otwarcia łącza: O_RDONLY lub O_WRONLY int open(const char *pathname, int flags) Mateusz Hołenko Kolejki FIFO (łącza nazwane) [9/14]

22 Tworzenie łącza Ważne! Łącze musi być otwarte dwukrotnie raz z flagą O_RDONLY oraz drugi raz z flagą O_WRONLY. Do tego czasu proces wywołujący funkcję open zostaje zawieszony! Mateusz Hołenko Kolejki FIFO (łącza nazwane) [10/14]

23 Odczyt i zapis danych, zamykanie łącza odczyt danych funkcja read zapis danych funkcja write zamykanie deskryptora standardowa funkcja close zamykanie deskryptora do odczytu są inne deskryptory do odczytu nic się nie dzieje brak innych deskryptorów do odczytu procesy oczekujące na zapis (wiszące na write) otrzymują sygnał SIGPIPE zamykanie deskryptora do zapisu są inne deskryptory do zapisu nic się nie dzieje brak innych deskryptorów do zapisu procesy oczekujące na odczyt wychodzą z funkcji read, która zwraca wartość 0 Mateusz Hołenko Kolejki FIFO (łącza nazwane) [11/14]

24 Odczyt i zapis danych, zamykanie łącza odczyt danych funkcja read zapis danych funkcja write zamykanie deskryptora standardowa funkcja close zamykanie deskryptora do odczytu są inne deskryptory do odczytu nic się nie dzieje brak innych deskryptorów do odczytu procesy oczekujące na zapis (wiszące na write) otrzymują sygnał SIGPIPE zamykanie deskryptora do zapisu są inne deskryptory do zapisu nic się nie dzieje brak innych deskryptorów do zapisu procesy oczekujące na odczyt wychodzą z funkcji read, która zwraca wartość 0 Mateusz Hołenko Kolejki FIFO (łącza nazwane) [11/14]

25 Odczyt i zapis danych, zamykanie łącza odczyt danych funkcja read zapis danych funkcja write zamykanie deskryptora standardowa funkcja close zamykanie deskryptora do odczytu są inne deskryptory do odczytu nic się nie dzieje brak innych deskryptorów do odczytu procesy oczekujące na zapis (wiszące na write) otrzymują sygnał SIGPIPE zamykanie deskryptora do zapisu są inne deskryptory do zapisu nic się nie dzieje brak innych deskryptorów do zapisu procesy oczekujące na odczyt wychodzą z funkcji read, która zwraca wartość 0 Mateusz Hołenko Kolejki FIFO (łącza nazwane) [11/14]

26 Odczyt i zapis danych, zamykanie łącza odczyt danych funkcja read zapis danych funkcja write zamykanie deskryptora standardowa funkcja close zamykanie deskryptora do odczytu są inne deskryptory do odczytu nic się nie dzieje brak innych deskryptorów do odczytu procesy oczekujące na zapis (wiszące na write) otrzymują sygnał SIGPIPE zamykanie deskryptora do zapisu są inne deskryptory do zapisu nic się nie dzieje brak innych deskryptorów do zapisu procesy oczekujące na odczyt wychodzą z funkcji read, która zwraca wartość 0 Mateusz Hołenko Kolejki FIFO (łącza nazwane) [11/14]

27 Odczyt i zapis danych, zamykanie łącza odczyt danych funkcja read zapis danych funkcja write zamykanie deskryptora standardowa funkcja close zamykanie deskryptora do odczytu są inne deskryptory do odczytu nic się nie dzieje brak innych deskryptorów do odczytu procesy oczekujące na zapis (wiszące na write) otrzymują sygnał SIGPIPE zamykanie deskryptora do zapisu są inne deskryptory do zapisu nic się nie dzieje brak innych deskryptorów do zapisu procesy oczekujące na odczyt wychodzą z funkcji read, która zwraca wartość 0 Mateusz Hołenko Kolejki FIFO (łącza nazwane) [11/14]

28 Zadania praktyczne

29 Zadania Zadanie 1 Napisać program który tworzy dwa procesy zapisujący do kolejki FIFO i odczytujący z niej napis HALLO!. Zadanie 2 Zrealizować następujące potoki: (1) ls wc oraz (2) ps -ef tr -s : cut -d: -f1 sort uniq -c sort -n Zadanie 3 Napisać program tworzący dwa procesy: klienta i serwera. Serwer tworzy ogólnodostępną kolejkę FIFO, i czeka na zgłoszenia klientów. Każdy klient tworzy własną kolejkę, poprzez którą będą przychodzić odpowiedzi serwera. Zadaniem klienta jest przesłanie nazwy stworzonej przez niego kolejki, a serwera odesłaniem poprzez kolejkę stworzoną przez klienta wyniku polecenia ls. Mateusz Hołenko Kolejki FIFO (łącza nazwane) [13/14]

30 Zadania Zadanie 1 Napisać program który tworzy dwa procesy zapisujący do kolejki FIFO i odczytujący z niej napis HALLO!. Zadanie 2 Zrealizować następujące potoki: (1) ls wc oraz (2) ps -ef tr -s : cut -d: -f1 sort uniq -c sort -n Zadanie 3 Napisać program tworzący dwa procesy: klienta i serwera. Serwer tworzy ogólnodostępną kolejkę FIFO, i czeka na zgłoszenia klientów. Każdy klient tworzy własną kolejkę, poprzez którą będą przychodzić odpowiedzi serwera. Zadaniem klienta jest przesłanie nazwy stworzonej przez niego kolejki, a serwera odesłaniem poprzez kolejkę stworzoną przez klienta wyniku polecenia ls. Mateusz Hołenko Kolejki FIFO (łącza nazwane) [13/14]

31 Zadania Zadanie 1 Napisać program który tworzy dwa procesy zapisujący do kolejki FIFO i odczytujący z niej napis HALLO!. Zadanie 2 Zrealizować następujące potoki: (1) ls wc oraz (2) ps -ef tr -s : cut -d: -f1 sort uniq -c sort -n Zadanie 3 Napisać program tworzący dwa procesy: klienta i serwera. Serwer tworzy ogólnodostępną kolejkę FIFO, i czeka na zgłoszenia klientów. Każdy klient tworzy własną kolejkę, poprzez którą będą przychodzić odpowiedzi serwera. Zadaniem klienta jest przesłanie nazwy stworzonej przez niego kolejki, a serwera odesłaniem poprzez kolejkę stworzoną przez klienta wyniku polecenia ls. Mateusz Hołenko Kolejki FIFO (łącza nazwane) [13/14]

32 Zadania Zadanie 4 Zmodyfikować program 3, tak, by kolejka utworzona przez klienta była dwukierunkowa, klient publiczną kolejką powinien przesyłać nazwę stworzonej przez siebie kolejki. Dalsza wymiana komunikatów powinna odbywać się poprzez kolejkę stworzoną przez klienta. Klient kolejką tą powinien wysyłać polecenia, zadaniem serwera jest wykonywanie tych poleceń i odsyłanie wyników. Zadanie 5 Napisać program tworzący pierścień procesów połączonych za pomocą kolejki FIFO. Liczbę procesów w pierścieniu podaje użytkownik. Jeden z procesów ma zainicjalizować wysłanie komunikatu, a pozostałe odczytać go, wyświetlić na ekranie i wysłać dalej, dopisując do komunikatu własny identyfikator. Mateusz Hołenko Kolejki FIFO (łącza nazwane) [14/14]

33 Zadania Zadanie 4 Zmodyfikować program 3, tak, by kolejka utworzona przez klienta była dwukierunkowa, klient publiczną kolejką powinien przesyłać nazwę stworzonej przez siebie kolejki. Dalsza wymiana komunikatów powinna odbywać się poprzez kolejkę stworzoną przez klienta. Klient kolejką tą powinien wysyłać polecenia, zadaniem serwera jest wykonywanie tych poleceń i odsyłanie wyników. Zadanie 5 Napisać program tworzący pierścień procesów połączonych za pomocą kolejki FIFO. Liczbę procesów w pierścieniu podaje użytkownik. Jeden z procesów ma zainicjalizować wysłanie komunikatu, a pozostałe odczytać go, wyświetlić na ekranie i wysłać dalej, dopisując do komunikatu własny identyfikator. Mateusz Hołenko Kolejki FIFO (łącza nazwane) [14/14]