PB173 Perl
10 IPC
Roman Lacko xlacko1@fi.muni.cz
2023-07-13
Obsah
1. Medziprocesová komunikácia
2. Moduly IPC
3. Špeciality
Medziprocesová komunikácia
Medziprocesová komunikácia
Medziprocesová komunikácia (Inter-Process Communication)
Sadá techník na výmenu informácií medzi procesmi.
Typicky vyžaduje súčinnosť operačného systému:
• Súborový systém
• Pamäťový systém
• Sieťový systém
• …
1
IPC: Mechanizmy
Rôzne štandardy a mechanizmy v závislosti od platformy.
Zameriame sa na POSIX a Linux.
Nízkoúrovňové mechanizmy:
• Signály
• Zámky
• Rúry
• Sokety
• Mapovaná pamäť
• IPC SysV (semafory, správy, zdieľané segmenty)
2
IPC: Mechanizmy
Vysokoúrovňové mechanizmy:
• Remote Procedure Call (RPC)
• Platform Communication Stack
• Distributed Object Models
• …
3
IPC: Perl
Perl má zabudované niektoré nízkoúrovňové mechanizmy priamo..
Ostatné si vieme vyrobiť sami pomocou ‹syscall›:
require 'syscall.ph';
require 'sys/epoll.ph';
sub EPoll::new($class, $flags) {
my $fd = syscall(SYS_epoll_create1(), $flags)
or die "epoll_create: $!";
return bless, [$fd, IO::Handle->new_from_fd($fd)], $class;
}
sub EPoll::DESTROY($self) {
$self->[1]->close;
} 4
IPC: Perl
Pomocou ‹pack› a ‹unpack› vieme simulovať štruktúry v C:
# IP as list of values
my $sockaddr_in = pack "i! x![i] n x![n] C4",
AF_INET(), 80, 147, 251, 48, 1;
# IP as a string of bytes (using version notation)
my $sockaddr_in = pack "i! x![i] n x![n] a4",
AF_INET(), 80, v147.251.48.1;
5
IPC: Procesy
fork
Vytvorí klon procesu.
Návratový kód
• rodič dostane PID potomka
• potomok dostane 0, PID rodiča je možné zistiť volaním ‹getppid›
Pri chybevráti ‹undef› a nový proces nevznikne.
POSIX ‹fork(2)› vráti pri chybe -1.
6
IPC: Procesy
exec LIST
exec PROGRAM LIST
Nahradí vykonávaný obraz procesu iným obrazom zo súboru.
Použitím ‹PROGRAM› je možné zmeniť ‹argv[0]› nového procesu
exec "/bin/ls", "-l"; # argv[] = { "/bin/ls", "-l", NULL };
exec { "/bin/ls" } "ls", "-l"; # argv[] = { "ls", "-l", NULL };
‹exec› volá niektoré varianty POSIX ‹exec*(3)› (podľa argumentov).
7
IPC: Procesy
wait
waitpid PID, FLAGS
Počká na ukončenie potomka.
Návratový kód potomka sa uloží v premennej ‹$?›.
Pozor, je to hodnota priamo zo systémového volania!
use POSIX (); # Do not pollute the namespace
waitpid $pid, POSIX::WNOHANG
or die "waitpid $pid: $!";
die "Child was killed" if POSIX::WIFSIGNALED($?);
die "Child failed" if POSIX::WEXITSTATUS($?) != 0;
8
IPC: Procesy
exit [STATUS]
Ukončí proces s uvedeným kódom alebo 0.
9
IPC: Signály
Jednoduché (typicky) asynchrónne notifikácie o výnimočnom stave alebo udalosti.
• Signál je identifikovaný celým číslom.
• POSIX real-time signals navyše umožňujú preniesť jedno číslo.
$SIG{QUIT} = \&handler;
$SIG{CHLD} = 'IGNORE';
$SIG{USR2} = 'DEFAULT';
10
IPC: Signály
kill SIGNAL, LIST
Odošle signál ‹SIGNAL› procesom, ktorých PID sú v zozname.
Vráti zoznam PID, pre ktoré volanie uspelo.
Signály uvádzajte menom (‹KILL› alebo ‹SIGKILL›), nie číslom.
kill TERM => @children; # OK
kill SIGKILL => $pid1; # OK
kill 9, @pids; # WRONG: Not portable
11
IPC: Signály
POSIX Real-Time Signals
‹%SIG› nepozná ‹RTMIN+N› syntax!
Alternatívy pre spoľahlivé signály v Perli:
• Zistiť meno signálu z ‹$Config{sig_name}›
• ‹POSIX::sigaction()›
‹Config› je modul s nastaveniami, s ktorými sa prekladal interpret
12
IPC: Rúry
Rúra umožňuje (obvykle) jednosmerný tok bajtov z jedného konca do druhého
pipe READHANDLE, WRITEHANDLE
Vytvorí rúru a jej konce umiestni do zadaných premennýhc.
pipe my $rd, my $wr
or die "pipe: $!";
Typicky sa používa pred ‹fork›, pričom po tomto volaní:
• Rodič zatvorí jeden koniec.
• Potomok zatvorí druhý koniec.
Ak chce jeden z nich zavolať ‹exec›,
najprv nahradí rúrou niektorý štandardný deskriptor. 13
IPC: Rúry
IO::Pipe
Objektová reprezentácia rúry.
Po vytvorení (‹IO::Pipe->new›) a ‹fork› sa designácia konca nastaví metódami:
$pipe->reader
$pipe->writer
Obe metódy zatvoria nevyužitý koniec rúry.
Objekt od toho momentu je možné používať ako inštanciu ‹IO::Handle›.
14
IPC: Rúry
my $pipe = IO::Pipe->new;
# fork() and call parent($pipe) or child($pipe) depending on the value
sub parent($pipe) {
$pipe->reader;
# We can read from ‹$pipe› now.
...
}
sub child($pipe) {
$pipe->writer;
# We can write into ‹$pipe› now.
...
} 15
IPC: Sokety
Sokety sú podobné rúram v tom, že predstavujú abstrakciu prúdu dát
medzi dvoma procesmi, pričom
• komunikácia môže byť obojsmerná,
• procesy môžu byť na tom istom počítači (UNIX sokety)
alebo na iných počítačoch (sieťové sokety)
16
IPC: Sieťové sokety
use Socket;
socket SOCKET, DOMAIN, TYPE, PROTOCOL
bind SOCKET, NAME
listen SOCKET, QUEUESIZE
accept NEWSOCKET, SOCKET
Vysokoúrovňové rozhrania:
• ‹IO::Socket›
• ‹AnyEvent›, ‹Coro›, ‹EV›, ‹UV›, …
Pokročilá téma
Sieťového programovania sa trochu dotkneme na 12. seminári.
17
IPC: UNIX sokety
use Socket qw{AF_UNIX};
socketpair SOCKET1, SOCKET2, DOMAIN, TYPE, PROTOCOL
Vytvorí anonymný UNIX soket.
Typicky sa používa na obojsmernú komunikáciu s potomkom.
Pomenované UNIX sokety je možné vytvoriť rovnakým mechanizmom ako sieťové,
pričom ‹DOMAIN› sa nastaví na ‹AF_UNIX›.
18
IPC: Sokety: Objektové rozhranie
my $socket = IO::Socket->new(
Domain => Socket::AF_INET,
Type => Socket::SOCK_STREAM,
PeerAddr => 'google.com',
PeerPort => 'http(80)',
);
Konštruktor ‹IO::Socket›, ktorý kombinuje ‹socket›, ‹bind›, ‹connect›.
Pre všetky možnosti viď ‹perldoc IO::Socket›.
my ($s1, $s2) = IO::Socket->socketpair(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);
Nadstavba nad ‹CORE::socketpair›.
19
IPC: Backticks Operator
`COMMAND…`
qx{COMMAND…}
Kombinuje ‹fork›, ‹exec› a ‹waitpid› podobne ako ‹system›.
Navyše však použije rúru a vráti to, čo program vypísal na svoj výstup. Návratový kód
programu je dostupný v ‹$?›.
V skalárnom kontexte vráti celý výstup, v zoznamovom zoznam riadkov.
Pri chybe vráti ‹undef› resp. prázdny zoznam.
Používajte opatrne, ak vôbec
• Ak ‹COMMAND…› obsahuje metaznaky shellu, spustí sa shell.
Nemusí byť na každej platforme rovnaký!
• Premenné v ‹COMMAND…› môžu podliehať interpolácii (okrem ‹qx''›).
Aký je rozdiel medzi ‹say qx"echo $$"› a ‹say qx'echo $$'›?
20
Moduly IPC
‹IPC::Open2›, ‹IPC::Open3›
Spustí nový proces a pripojí vstup, výstup či chybový výstup.
use IPC::Open2;
my $pid = open2 my $child_out, my $child_in, @COMMAND;
use IPC::Open3;
my $pid = open3 my $child_in, my $child_out, my $child_err, @COMMAND;
• Namiesto rúr je možné povedať aj ‹"<&STDIN"›, ‹">&STDOUT"› a ‹">&STDERR"›.
• Ak je ‹@COMMAND› jeden prvok ‹-›, správa sa ako ‹fork› s rúrami.
21
‹IPC::System::Simple› (CPAN)
Nahrádza ‹system› a pridáva ‹capture›. Automaticky kontroluje návratové kódy.
use IPC::System::Simple qw{system capture};
system(COMMAND); # Die on error
system(COMMAND, @ARGS); # Avoid shell
my @output = capture(@COMMAND); # Get standard output
system([0 .. 5], COMMAND); # Allowed exit statuses
22
‹IPC::Simple› (CPAN)
Obal na jednoduchú komunikáciu s potomkom.
use IPC::Simple qw{spawn};
my $ssh = spawn ['ssh', "$USER\@aisa.fi.muni.cz"];
die "Cannot spawn ssh" unless $ssh->launch;
$ssh->send("ls -l");
while (my $msg = $ssh->recv) {
die $msg if $msg->error;
say $msg;
}
‹IPC::Simple::process_group()›
23
‹IPC::Run› (CPAN)
„Swiss Army knife of Unix I/O gizmos“
Interaktívna komunikácia s potomkom
use IPC::Run qw{run};
run [@COMMAND], "in.txt", "out.txt"; # Filenames
run [@COMMAND], \"input", \$output; # Scalars
run [@COMMAND], undef, \undef; # Throw away vs inherit
run \@A, '|', \@B, $in, $out; # Pipes
… a mnoho ďalších možností.
24
‹IPC::Run3› (CPAN)
Osekaná verzia ‹IPC::Run›, ale s podporou pre chybový výstup.
use IPC::Run3;
run3 [@COMMAND], "in.txt", \$out, \$err;
25
Špeciality
Znečistený režim
Taint mode je režim interpretu zameraný na zvýšenie bezpečnosti.
V tomto režime vykonáva kontroly navyše:
• Cesty v ‹$ENV{PATH}› nesmú mať ‹o+w› právo.
• Hodnoty zo vstupov sú označené ako „špinavé“ (tainted).
Nedajú sa použiť pri niektorých potenciálne nebezpečných operáciách.
Zniečistený režim sa zapína
• automaticky, ak má skript ‹RUID› ≠ ‹EUID› alebo ‹RGID› ≠ ‹EGID›,
• prepínačom ‹-t› (varovania) alebo ‹-T› (chyby).
26
Znečistený režim
#!/usr/bin/env perl -T
die "usage: $0 FILE\n" unless @ARGV == 1;
open my $fh, '>:raw', $ARGV[0]
or die "$ARGV[0]: $!";
...
Insecure dependency in open while running with -T switch at line 5.
27
Znečistený režim
Znečistenie je možné zrušiť výberom hodnoty z regulárneho výrazu;
alternatívne použitím ako kľúč v asociatívnom poli.
#!/usr/bin/env perl -T
die "Usage: $0 FILE\n" unless @ARGV == 1;
die "Insecure file name" unless $ARGV[0] =~ /^([a-zA-Z0-9\.]+)$/;
open my $fh, '>:raw', $1
or die "$1: $!";
...
28