.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
UNIX
Programování a správa systému I
Jan Kasprzak
<kas@fi.muni.cz>
http://www.fi.muni.cz/~kas/
Motto: Virtual memory is like a game you can’t win;
however, without VM there’s truly nothing to lose.
—Rik van Riel
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 1 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Úvod
Kapitola 1
Úvod
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 2 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Úvod
Předpoklady
Programování v C – syntaxe,
paměťový model, průběh
kompilace.
UNIX z uživatelského hlediska
– shell, soubory, procesy.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 3 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Úvod
Cíle kursu
Programování pod UNIXem
rozhraní dle Single UNIX Specification.
Jádro UNIXu
principy činnosti, paměťový model, procesy.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 4 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Úvod
Ukončení předmětu
Test: 20 otázek, výběr právě jedné správné
možnosti
Hodnocení: –1 až 2 body na otázku
Zápočet 12 bodů
Kolokvium 18 bodů
Zkouška E 24 bodů
Zkouška D 27 bodů
Zkouška C 30 bodů
Zkouška B 33 bodů
Zkouška A 36 bodů
Upozornění:
Naučit se zpaměti slidy nestačí!
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 5 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Úvod
Ukončení předmětu
Test: 20 otázek, výběr právě jedné správné
možnosti
Hodnocení: –1 až 2 body na otázku
Zápočet 12 bodů
Kolokvium 18 bodů
Zkouška E 24 bodů
Zkouška D 27 bodů
Zkouška C 30 bodů
Zkouška B 33 bodů
Zkouška A 36 bodů
Upozornění:
Naučit se zpaměti slidy nestačí!
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 5 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Úvod Obsah přednášky
Obsah přednášky – I.
Vývojové prostředí pod UNIXem – nástroje.
Normy API pro jazyk C pro UNIX
Program podle ANSI C – limity, start a ukončení
programu, argumenty, proměnné prostředí, práce
s pamětí, vzdálené skoky. Hlavičkové soubory a
knihovny. Sdílené knihovny.
Jádro – start jádra, architektura jádra, paměťový
model, komunikace s jádrem, paralelismus v jádře.
Proces – paměťový model, vznik a zánik procesu,
program na disku.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 6 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Úvod Obsah přednášky
Obsah přednášky – II.
Vstupní/výstupní operace – deskriptor, operace s
deskriptory.
Soubory a adresáře – i-uzel, atributy souboru,
přístupová práva, speciální soubory.
Komunikace mezi procesy – roura, signály.
Pokročilé I/O operace – zamykání souborů,
scatter-gather I/O, soubory mapované do paměti,
multiplexování vstupů a výstupů.
Vlákna
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 7 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Úvod Obsah přednášky
Typografické konvence
Specifická vlastnost pro Linux:
... pro BSD , Solaris
... pro IRIX , Red Hat/Fedoru
... pro GNU nástroje:
Úkol:
Doma se zkuste zamyslet a vyřešit.
Příklad: Tohle rozhodně nezkoušejte ^_~
root@eva01# rm -rf /
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 8 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Úvod Obsah přednášky
Další zdroje informací
Tato prezentace:
http://www.fi.muni.cz/~kas/pv065/
PB173 Tématický vývoj aplikací v jazyce C/C++
Skupina Systémové programování – Linux
Linux Weekly – https://lwn.net/
Experimentujte! – fakultní linuxové počítače, vlastní
stroj s Linuxem, https://stratus.fi.muni.cz/, ...
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 9 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Úvod Obsah přednášky
Další zdroje informací
Tato prezentace:
http://www.fi.muni.cz/~kas/pv065/
PB173 Tématický vývoj aplikací v jazyce C/C++
Skupina Systémové programování – Linux
Linux Weekly – https://lwn.net/
Experimentujte! – fakultní linuxové počítače, vlastní
stroj s Linuxem, https://stratus.fi.muni.cz/, ...
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 9 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Úvod Obsah přednášky
Další zdroje informací
Tato prezentace:
http://www.fi.muni.cz/~kas/pv065/
PB173 Tématický vývoj aplikací v jazyce C/C++
Skupina Systémové programování – Linux
Linux Weekly – https://lwn.net/
Experimentujte! – fakultní linuxové počítače, vlastní
stroj s Linuxem, https://stratus.fi.muni.cz/, ...
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 9 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Úvod Obsah přednášky
Další zdroje informací
Tato prezentace:
http://www.fi.muni.cz/~kas/pv065/
PB173 Tématický vývoj aplikací v jazyce C/C++
Skupina Systémové programování – Linux
Linux Weekly – https://lwn.net/
Experimentujte! – fakultní linuxové počítače, vlastní
stroj s Linuxem, https://stratus.fi.muni.cz/, ...
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 9 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vývojové prostředí
Kapitola 2
Vývojové prostředí
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 10 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vývojové prostředí Kompilátor jazyka C
Příklad: Rychlý start
$ cat > richie.c
#include <stdio.h>
main() { printf(”Hello, world!\n”); }
^D
$ cc richie.c
$ ./a.out
Hello, world!
$
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 11 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vývojové prostředí Kompilátor jazyka C
Kompilace C-programu
*.c *.h
*.i
*.s
*.o lib*.a
a.out
cpp
cc1
as
ld
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 12 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vývojové prostředí Kompilátor jazyka C
Kompilátor cc
GNU C/C++
LLVM/Clang
Spouští další programy – cpp(1), comp/cc1, as(1),
ld(1).
Lze spouštět i jen jednotlivé části překladu.
Start kompilace se řídí příponou souboru.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 13 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vývojové prostředí Kompilátor jazyka C
Kompilátor cc
GNU C/C++
LLVM/Clang
Spouští další programy – cpp(1), comp/cc1, as(1),
ld(1).
Lze spouštět i jen jednotlivé části překladu.
Start kompilace se řídí příponou souboru.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 13 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vývojové prostředí Kompilátor jazyka C
Konec kompilace:
-E – jen preprocesor.
-S – až po assembler.
-c – včetně assembleru.
-o jméno – jméno výstupního souboru.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 14 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vývojové prostředí Kompilátor jazyka C
Parametry preprocesoru:
-Dmakro
-Dmakro=hodnota – nadefinuje makro pro preprocesor.
-Umakro – ruší definici makra.
-Iadresář – adresář pro hlavičkové soubory.
-I- – vypíná standardní adresáře
(/usr/include).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 15 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vývojové prostředí Kompilátor jazyka C
Parametry kompilátoru:
-O[číslo] – zapíná optimalizaci.
-g – zapíná generování ladících informací.
-p – profilovací informace pro prof(1).
-pg – profilovací informace pro gprof(1).
Úkol:
Napište triviální program, který bude volat funkci
printf(3) se dvěma parametry. Program zkompilujte
s výstupem do assembleru bez optimalizace a
s optimalizacemi. Jaké změny udělal optimalizujicí
kompilátor? Vyzkoušejte dle možnosti různé verze
kompilátoru a různé platformy.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 16 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vývojové prostředí Kompilátor jazyka C
Parametry kompilátoru:
-O[číslo] – zapíná optimalizaci.
-g – zapíná generování ladících informací.
-p – profilovací informace pro prof(1).
-pg – profilovací informace pro gprof(1).
Úkol:
Napište triviální program, který bude volat funkci
printf(3) se dvěma parametry. Program zkompilujte
s výstupem do assembleru bez optimalizace a
s optimalizacemi. Jaké změny udělal optimalizujicí
kompilátor? Vyzkoušejte dle možnosti různé verze
kompilátoru a různé platformy.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 16 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vývojové prostředí Kompilátor jazyka C
Parametry linkeru:
-Ladresář – adresář pro knihovny.
-nostdlib – bez standardních knihoven.
-lknihovna – přidá soubor libknihovna.a, případně
.so.
-static – statické linkování.
-shared – sdílené knihovny.
-s – odstranit tabulku symbolů.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 17 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vývojové prostředí Opakování – jazyk C
Program v paměti
char znak;
int funkce(int argument) {
int cislo;
/* ... */
}
Text – vlastní strojový kód (obvykle jen pro
čtení/provádění). &funkce.
Data – čtení i zápis. &znak
Zásobník – čtení i zápis, zvětšuje se obvykle
směrem k nižším adresám. &cislo
Úkol:
Kam padne adresa &argument?
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 18 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vývojové prostředí Opakování – jazyk C
Program v paměti
char znak;
int funkce(int argument) {
int cislo;
/* ... */
}
Text – vlastní strojový kód (obvykle jen pro
čtení/provádění). &funkce.
Data – čtení i zápis. &znak
Zásobník – čtení i zápis, zvětšuje se obvykle
směrem k nižším adresám. &cislo
Úkol:
Kam padne adresa &argument?
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 18 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vývojové prostředí Opakování – jazyk C
Umístění proměnných v paměti
Na zásobníku – automatické, deklarované uvnitř
funkce.
V datové části – static nebo mimo funkce.
int jezek;
void funkce() {
int ptakopysk;
static int tucnak;
/* ... */
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 19 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vývojové prostředí Opakování – jazyk C
Viditelnost proměnných
Statické – static – jen uvnitř modulu.
Globální – mimo funkce a bez static – viditelné ze
všech modulů.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 20 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vývojové prostředí Opakování – jazyk C
Viditelnost proměnných
/* data.c */
int odpoved;
static char *otazka;
/* thought.c */
hlubina_mysleni() {
odpoved = 42;
sleep(60*60*24*365*10000000);
otazka = ”Co dostaneme, když ”
”vynásobíme šest devíti?”;
}
$ cc -c data.c
$ cc -c thought.c
$ cc -o hlubina data.o thought.o main.o
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 21 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vývojové prostředí Program make
Program make
Řízená kompilace z více modulů
Soubor Makefile nebo makefile
-f Makefile – soubor místo makefile nebo Makefile
-i – ignoruj chyby
-n – vypiš příkazy, ale neprováděj
-k – pokračuj i po chybě
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 22 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vývojové prostředí Program make
Proměnné
proměnná=hodnota
$(proměnná) – použití
Příklad:
CC=gcc -g
CFLAGS=$(OPT_FLAGS) $(DEBUG_FLAGS)
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 23 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vývojové prostředí Program make
Závislosti
cíl: zdroj…
ze kterých zdrojů se vyrobí příslušný cíl
implicitní závislosti podle přípon
Příklad:
program.o: program.c program.h
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 24 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vývojové prostředí Program make
Akce
Příklad:
$(CC) -c program.c
Prefix: tabulátor (ne mezery!)
Jak vyrobit nový cíl na základě změněných zdrojů?
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 25 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vývojové prostředí Program make
Příklad: Makefile
CFLAGS=-O2
LDFLAGS=-s
# CFLAGS=-g
# LDFLAGS=-g
all: program
clean:
-rm *.o a.out core
program: modul1.o modul2.o
$(CC) -o $@ modul1.o modul2.o $(LDFLAGS)
@echo ”Kompilace hotova.”
modul1.o: modul1.c program.h
modul2.o: modul2.c program.h
$(CC) -c $(CFLAGS) modul2.c
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 26 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vývojové prostředí Program make
Alternativní nástroje
GNU Autotools – autoconf, automake, libtool
cmake
scons
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 27 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vývojové prostředí Program make
Alternativní nástroje
GNU Autotools – autoconf, automake, libtool
cmake
scons
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 27 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vývojové prostředí Program make
Alternativní nástroje
GNU Autotools – autoconf, automake, libtool
cmake
scons
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 27 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vývojové prostředí Další programy
Další programy
nm(1) Výpis tabulky symbolů
$ nm program
$ nm richie.o
00000000 t gcc2_compiled.
00000000 T main
U printf # opravdu?
strip(1) Odstranění tabulky symbolů
$ strip executable
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 28 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vývojové prostředí Další programy
Další programy
nm(1) Výpis tabulky symbolů
$ nm program
$ nm richie.o
00000000 t gcc2_compiled.
00000000 T main
U printf # opravdu?
strip(1) Odstranění tabulky symbolů
$ strip executable
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 28 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vývojové prostředí Další programy
Další programy
size(1) Velikost objektového souboru
$ size objfile
$ size x.o
text data bss dec hex filename
20 3 0 23 17 x.o
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 29 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vývojové prostředí Další programy
Informace o objektovém souboru
objdump(1)
$ objdump -h richie.o
x.o: file format elf64-x86-64
Sections:
Idx Name Size VMA ...
0 .text 00000010 0000000000000000 ...
CONTENTS, ALLOC, LOAD, RELOC...
1 .data 00000000 0000000000000000 ...
CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA ...
...
Výpis informací nejen z objektového souboru (*.o).
Funguje i jako disassembler.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 30 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vývojové prostředí Knihovny
Knihovny
Sada funkcí a proměnných s pevně definovaným
rozhraním.
Definice rozhraní – hlavičkový soubor.
Umístění – adresáře /lib, /usr/lib.
Multiarch systémy – například lib64.
Statické versus sdílené.
Linkování v době kompilace versus v době běhu.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 31 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vývojové prostředí Knihovny
Statické knihovny
Statická knihovna – archív objektových souborů.
Linker – vytáhne z knihovny *.o soubory.
Spustitelný soubor – obsahuje kopii *.o z knihovny.
Staticky linkovaný program
větší než dynamicky linkovaný,
neumí sdílet kód s jinými programy,
ale je v podstatě nezávislý.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 32 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vývojové prostředí Knihovny
Formát statických knihoven
ar(1) Archivace souborů
$ ar rcs libknihovna.a *.o
$ ar t /usr/lib/libc.a
ar(1) je obecný archivátor, statické knihovny jsou jen
jedno z použití.
ranlib(1) Index archívu
$ ranlib soubor.a
index všech symbolů ve všech objektových
souborech archívu
V některých systémech – totéž co ar -s .
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 33 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vývojové prostředí Knihovny
Formát statických knihoven
ar(1) Archivace souborů
$ ar rcs libknihovna.a *.o
$ ar t /usr/lib/libc.a
ar(1) je obecný archivátor, statické knihovny jsou jen
jedno z použití.
ranlib(1) Index archívu
$ ranlib soubor.a
index všech symbolů ve všech objektových
souborech archívu
V některých systémech – totéž co ar -s .
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 33 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vývojové prostředí Knihovny
Sdílené knihovny
Dynamicky linkované knihovny/moduly
kód, přičleněný k programu až po spuštění
sdílené knihovny nebo plug-iny
Dynamický linker – /lib/ld.so
první načtená dynamická knihovna
stará se o přičlenění dalších knihoven
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 34 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vývojové prostředí Knihovny
Ovládání dynamického linkeru
LD_LIBRARY_PATH – seznam adresářů, oddělený
dvojtečkami. Určuje, kde se budou hledat
dynamicky linkované knihovny.
LD_PRELOAD – objekt, který bude přilinkován jako první.
Např. pro předefinování knihovní funkce.
U set-uid a set-gid programů dynamický
linker ignoruje výše uvedené proměnné.
/etc/ld.so.conf – globální konfigurace.
/etc/ld.so.conf.d/ – usnadnění práce správcům
balíčků.
ldconfig(8) – generuje symlinky podle
verzí a cache.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 35 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vývojové prostředí Knihovny
Linkování v době kompilace
Linux libc4 (a.out), SunOS 4, SVr3
Umístění – na pevně dané adrese v adresním
prostoru procesu.
Run-time – pouze přimapování sdílené knihovny.
Výhody – rychlý start programu.
Nevýhody:
složitá výroba
nemožnost linkování v době běhu
omezená velikost adresního prostoru (4GB pro
32-bitové systémy, musí vystačit pro všechny
existující sdílené knihovny)
problém s verzemi.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 36 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vývojové prostředí Knihovny
Linkování v době běhu – formát ELF
Extended Loadable Format
AT&T System V Release 4, Linux libc5+
Křížové odkazy – řešeny v době běhu.
Kód nezávislý na umístění (position independent
code, PIC).
Verze symbolů – při změně způsobu volání funkce
apod.
Výhody – dynamické linkování (např. plug-iny),
možnost předefinovat symbol v knihovně.
Nevýhody – pomalejší start programu, potenciálně
pomalejší běh PIC kódu (je nutno alokovat jeden
registr jako adresu začátku knihovny).
Problém – nesdílitelné části kódu (křížové odkazy).
viz též prelink(8)
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 37 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vývojové prostředí Knihovny
Použité knihovny
ldd(1) Loader dependencies
$ ldd [-dr] program
$ ldd /usr/bin/vi
libtermcap.so.2 => /lib/libtermcap.so.2.0.8
libc.so.5 => /lib/libc.so.5.4.36
-d Provede doplnění křížových odkazů a ohlásí
chybějící funkce.
-r Totéž, případné chyby hlásí nejen u funkcí, ale i
u datových objektů.
Úkol:
Zjistěte, které programy jsou v systémových adresářích
/bin a /sbin (nebo /etc) staticky linkované.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 38 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vývojové prostředí Knihovny
Použité knihovny
ldd(1) Loader dependencies
$ ldd [-dr] program
$ ldd /usr/bin/vi
libtermcap.so.2 => /lib/libtermcap.so.2.0.8
libc.so.5 => /lib/libc.so.5.4.36
-d Provede doplnění křížových odkazů a ohlásí
chybějící funkce.
-r Totéž, případné chyby hlásí nejen u funkcí, ale i
u datových objektů.
Úkol:
Zjistěte, které programy jsou v systémových adresářích
/bin a /sbin (nebo /etc) staticky linkované.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 38 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vývojové prostředí Hlavičkové soubory
Hlavičkové soubory
Definice rozhraní ke knihovnám – typové kontroly a
podobně.
Definice konstant – NULL, stdin, EAGAIN ...
Definice maker – isspace(), ntohl(), ...
Neobsahují vlastní definice funkcí, jen deklarace
prototypů.
Umístění: – adresář /usr/include a podadresáře.
Poznámka k privátním symbolům: Symboly začínjící
podtržítkem jsou privátní symboly systému.
Úkol:
Je v systému definována konstanta pro π? Ve kterém
hlavičkovém souboru? Jak se jmenuje tato konstanta?
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 39 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vývojové prostředí Hlavičkové soubory
Hlavičkové soubory
Definice rozhraní ke knihovnám – typové kontroly a
podobně.
Definice konstant – NULL, stdin, EAGAIN ...
Definice maker – isspace(), ntohl(), ...
Neobsahují vlastní definice funkcí, jen deklarace
prototypů.
Umístění: – adresář /usr/include a podadresáře.
Poznámka k privátním symbolům: Symboly začínjící
podtržítkem jsou privátní symboly systému.
Úkol:
Je v systému definována konstanta pro π? Ve kterém
hlavičkovém souboru? Jak se jmenuje tato konstanta?
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 39 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vývojové prostředí Ladění programu
Ladění programu
Symbolické ladící informace – přepínač -g
u kompilátoru.
Ladění na úrovni assembleru
Soubor core – obraz paměti procesu v době havárie.
Lze vytvořit i uměle například zasláním signálu
SIGQUIT (Ctrl-\). Slouží k posmrtné analýze
programu.
Pozor na ulimit -c
Pozor na systemd-coredump(8) a coredumpctl(1).
Ladění běžícího procesu probíhá přes službu jádra
ptrace(2) s pomocí souborového systému /proc.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 40 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vývojové prostředí Ladění programu
Debuggery
GNU debugger – gdb. Ovládání z příkazové řádky.
Grafické front-endy pro gdb: cgdb, ddd, kdbg,
nemiver, xxgdb, ...
Integrovaná vývojová prostředí – anjuta, eclipse,
geany, kdevelop, ...
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 41 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Normy API
Kapitola 3
Normy API
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 42 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Normy API Seznam norem
ANSI C
Schváleno 1989.
ANSI Standard X3.159–1989.
Jazyk C plus standardní knihovna.
15 sekcí knihovny podle 15 hlavičkových souborů
(stdlib.h, stdio.h, string.h, atd.
Základní přenositelnost programů v C.
Oproti UNIXu nedefinuje proces ani vztahy mezi
procesy.
Novější revize: ISO C99 (C++ komentáře, inline
funkce, atd.).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 43 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Normy API Seznam norem
IEEE POSIX
Portable Operating System Interface – IEEE 1003.
API UNIXu – POSIX.1, nejnovější revize 2004.
Rozhraní shellu – POSIX.2.
Real-time extenze – POSIX.1b (dříve POSIX.4).
Vlákna – POSIX.1c (dříve POSIX.4a).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 44 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Normy API Seznam norem
Single UNIX Specification
The Open Group – sloučení OSF a X/Open.
SUSv1 – 1994, „UNIX 95“.
SUSv2 – 1997, „UNIX 98“.
SUSv3 – 2002, „UNIX 03“.
SUSv4 – 2008, POSIX:2008, revize 2012, 2016,
2018.
Zahrnuje POSIX.1 a další standardy.
V současné době používaná „definice UNIXu“.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 45 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Normy API Seznam norem
Další normy
Viz sekce Conforming To v manuálových stránkách.
X/Open XPG3,4: X/Open Portability Guide – rozšíření
POSIX.1.
FIPS 151-1 a 151-2 – Federal Information Processing
Standard; upřesnění normy POSIX.1.
SVID3 – System V Interface Description – norma
AT&T (popisuje SVr4)
SVID4 – zahrnuje POSIX.1 1990.
BSD – označení pro extenze z 4.x BSD.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 46 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Normy API Limity a jejich typy
Volitelné vlastnosti v normách
Volby při kompilaci (podporuje systém řízení prací?)
Limity při kompilaci (jaká je maximální hodnota
proměnné typu int?)
Limity při běhu (kolik nejvíce znaků může mít
soubor v tomto adresáři?)
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 47 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Normy API Limity a jejich typy
ANSI C Limity
Všechny při kompilaci.
<limits.h>: INT_MAX, UINT_MAX, atd.
<float.h>: podobné limity pro reálnou aritmetiku.
<stdio.h>: – konstanta FOPEN_MAX.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 48 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Normy API Limity a jejich typy
POSIX.1 – detekce verzí
#define _POSIX_SOURCE ... nebo
#define _POSIX_C_SOURCE 200809L
#include <unistd.h>
Konstanta _POSIX_VERSION pak určuje verzi normy
POSIX, kterou systém splňuje.
Viz též feature_test_macros(7).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 49 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Normy API POSIX.1 limity
Globální limity v POSIX.1
sysconf(2) Globální limity
#include <unistd.h>
long sysconf(int name);
Globální limity.
Počet argumentů příkazové řádky.
Počet dostupných procesorů.
Velikost stránky.
Frekvence časovače.
... a další.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 50 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Normy API POSIX.1 limity
Souborové limity v POSIX.1
pathconf(2) Souborové limity
#include <unistd.h>
long pathconf(char *path, int name);
long fpathconf(int fd, int name);
Limity závislé na souboru.
Max. počet pevných odkazů.
Max. délka jména souboru.
Velikost bufferu roury.
... a další.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 51 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Normy API POSIX.1 limity
POSIX.1 compile-time limity
ARG_MAX
CHILD_MAX
PIPE_BUF
LINK_MAX
_POSIX_JOB_CONTROL
... a další.
Run-time limitům definovaným přes sysconf(2) a
[f]pathconf(2) odpovídají i compile-time konstanty.
Úkol:
Zjistěte a srovnejte POSIX.1 run-time a compile-time
limity různých systémů.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 52 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru
Kapitola 4
Program v uživatelském
prostoru
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 53 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Start a ukončení programu
Start programu
Linkování programu – crt0.o, objektové moduly,
knihovny, libc.a (nebo libc.so).
Vstupní bod – závislý na binárním formátu. Ukazuje
obvykle do crt0.o.
Mapování sdílených knihoven – namapování
dynamického linkeru do adresového prostoru
procesu; spuštění dynamického linkeru.
Inicializace – například konstruktory statických
proměnných v C++. V GCC voláno z funkce __main.
Nastavení globálních proměnných (environ).
Volání funkce main().
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 54 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Start a ukončení programu
Start uživatelského programu
main() Vstupní bod programu
int main(int argc, char **argv, char **envp);
argc – počet argumentů programu + 1.
argv – pole argumentů.
envp – pole proměnných z prostředí procesu
(jméno=hodnota).
Uložení stavu procesu do argv[] – nejčastěji
přepsáním argv[0]. Nutné u programů, které
akceptují heslo na příkazové řádce.
Platí argv[argc] == (char *)0.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 55 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Start a ukončení programu
Ukončení programu v C
Při ukončení procesu je návratová hodnota vrácena
rodičovskému procesu.
8-bitové číslo se znaménkem
0 – úspěšné ukončení.
Nenulová hodnota – chyba.
Ukončení procesu – návrat z main() nebo _exit(2).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 56 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Start a ukončení programu
Ukončení programu v C
exit(3) Ukončení programu
#include <stdlib.h>
#define EXIT_SUCCESS 0
#define EXIT_FAILURE 1
void exit(int status);
Knihovní funkce.
Uzavření otevřených souborů (i vylití bufferů).
Volání statických destruktorů (v C++).
Ukončení procesu.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 57 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Start a ukončení programu
Uživatelský úklid v programu
atexit(3) Vyvolání funkce při exit(3)
#include <stdlib.h>
int atexit(void (*function)(void));
Zařadí function() do seznamu funkcí, které se mají
vyvolat při ukončení procesu pomocí exit(3).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 58 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Start a ukončení programu
Ukončení procesu
_exit(2) Ukončení procesu
#include <unistd.h>
void _exit(int status);
Služba jádra pro ukončení procesu. Je volána například
z knihovní funkce exit(3).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 59 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Start a ukončení programu
Násilné ukončení programu
abort(3) Násilné ukončení
#include <stdlib.h>
void abort(void);
Ukončí proces zasláním signálu SIGABRT a uloží obraz
adresového prostoru procesu do souboru core.
Úkol:
Napište program, který zavolá nějakou interní funkci,
nastaví nějakou svoji proměnnou a zavolá abort(3).
Přeložte s ladícími informacemi a spusťte. Debuggerem
vyzkoušejte zjistit, ve které funkci a na kterém řádku
došlo k havárii a jaký byl stav proměnných.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 60 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Argumenty příkazové řádky
Práce s argumenty programu
Bývá zvykem akceptovat přepínače (volby) s následující
syntaxí:
-písmena (ls -lt).
-písmeno argument (sed -f x.sed)
-- (ukončení přepínačů)
--slovo (ls --full-time).
--slovo argument (ls --color never).
--slovo=argument (ls --color=never).
Úkol:
Jak smažete soubor jménem -Z?
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 61 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Argumenty příkazové řádky
Zpracování přepínačů
getopt(3) Zpracování přepínačů
#include <unistd.h>
int getopt(int argc, char **argv,
char *optstring);
extern char *optarg;
extern int optind, opterr, optopt;
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 62 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Argumenty příkazové řádky
Příklad: getopt(3)
while((c=getopt(argc, argv, ”ab:--”))!=-1){
switch (c) {
case ’a’:
opt_a = 1;
break;
case ’b’:
option_b(optarg);
break;
case ’?’:
usage();
}
}
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 63 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Argumenty příkazové řádky
Zpracování dlouhých přepínačů
getopt_long(3)
#include <getopt.h>
int getopt_long(int argc, char * const argv[],
const char *optstring,
const struct option *longopts,
int *longindex);
Knihovna POPT
Modulární – např. vrstva Glib, GTK+ a GNOME.
Reentrantní
Uživatelské aliasy přepínačů
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 64 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Argumenty příkazové řádky
Zpracování dlouhých přepínačů
getopt_long(3)
#include <getopt.h>
int getopt_long(int argc, char * const argv[],
const char *optstring,
const struct option *longopts,
int *longindex);
Knihovna POPT
Modulární – např. vrstva Glib, GTK+ a GNOME.
Reentrantní
Uživatelské aliasy přepínačů
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 64 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Chybové stavy služeb jádra
Chybový stav služeb jádra
Služba jádra – v případě chyby vrací -1 nebo NULL.
Důvod chyby – v globální proměnné errno:
errno Chybová hodnota služby jádra
#include <errno.h>
extern int errno;
Hodnoty konstant v errno(3) nebo <sys/errno.h>
(popř. <linux/errno.h> ).
Seznam možných chyb – manpage služby jádra.
Hodnota errno platná jen do příští chyby.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 65 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Chybové stavy služeb jádra
Příklad: errno
retry: if (somesyscall(args) == -1) {
switch(errno) {
case EACCES:
permission_denied();
break;
case EAGAIN:
sleep(1);
goto retry;
case EINVAL:
blame_user();
break;
}
}
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 66 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Chybové stavy služeb jádra
Textový popis chyby
perror Tisk chybového hlášení
#include <stdio.h>
void perror(char *msg);
vytiskne zprávu msg a textovou informaci na základě
proměnné errno.
Příklad: perror(3)
if (somesyscall(args) == -1) {
perror(”somesyscall() failed”);
return -1;
}
Pro ENOENT vypíše následující:
somesyscall() failed: No such file or directory
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 67 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Chybové stavy služeb jádra
Získání chybové zprávy
strerror(3) Textový popis chyby
#include <string.h>
char *strerror(int errnum);
int strerror_r(int errnum, char *buf,
size_t len);
extern char *sys_errlist[];
extern int sys_nerr;
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 68 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Proměnné prostředí
Proměnné prostředí
Environment variables.
Pole řetězců tvaru jméno=hodnota.
Třetí argument funkce main()
... nebo přes globální proměnnou environ.
getenv(3) Získání obsahu proměnné
#include <stdlib.h>
char *getenv(char *name);
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 69 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Proměnné prostředí
Nastavení proměnných
putenv(3), setenv(3) Nastavení proměnné
#include <stdlib.h>
int putenv(char *str);
int setenv(char *name, char *value,
int rewrite);
Argumentem putenv(3) je řetězec tvaru
proměnná=hodnota.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 70 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Proměnné prostředí
Rušení proměnných
unsetenv(3), clearenv(3)Rušení proměnných
#include <stdlib.h>
int unsetenv(char *name);
int clearenv();
clearenv(3) není součástí POSIX.1-2001.
Úkol:
Zjistěte, ve které části adresového prostoru procesu
jsou uloženy jeho argumenty a jeho proměnné
prostředí. Mění se umístění proměnných, přidáváte-li do
prostředí nové proměnné? (Doporučení: použijte
formátovací znak %p funkce printf(3))
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 71 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Dynamická paměť
Alokace paměti
malloc(3) Alokace paměti
#include <stdlib.h>
void *malloc(size_t size);
Vrátí ukazatel na nový blok paměti.
Velikost: minimálně size bajtů.
Ukazatel je zarovnán pro libovolný typ proměnné.
calloc(3) Alokace pole
#include <stdlib.h>
void *calloc(size_t nmemb, size_t size);
Místo pro nmemb objektů velikosti size.
Inicializováno nulami.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 72 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Dynamická paměť
Alokace paměti
realloc(3) Změna alokovaného bloku
#include <stdlib.h>
void *realloc(void *ptr, size_t size);
Změna velikosti dříve alokovaného místa.
Může přemístit data na jiné místo (nepoužívat
původní ukazatel!).
free(3) Uvolnění dynamické paměti
#include <stdlib.h>
void free(void *ptr);
Pozor: Některé systémy neakceptují free(NULL).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 73 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Dynamická paměť
Alokace na zásobníku
alloca(3) Alokace na zásobníku
#include <alloca.h>
void *alloca(size_t size);
Po ukončení funkce je automaticky uvolněno.
Specifické pro kompilátor.
Nelze použít free(3).
Čtení na dobrou noc
Stack clash – třída bezpečnostních chyb.
https://www.qualys.com/2017/06/19/stack-clash/
stack-clash.txt
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 74 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Dynamická paměť
Alokace na zásobníku
alloca(3) Alokace na zásobníku
#include <alloca.h>
void *alloca(size_t size);
Po ukončení funkce je automaticky uvolněno.
Specifické pro kompilátor.
Nelze použít free(3).
Čtení na dobrou noc
Stack clash – třída bezpečnostních chyb.
https://www.qualys.com/2017/06/19/stack-clash/
stack-clash.txt
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 74 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Dynamická paměť
Nízkoúrovňová alokace
brk(2), sbrk(2) Velikost datového segmentu
#include <unistd.h>
int brk(void *end_of_data_segment);
void *sbrk(int increment);
Nastavení velikosti datového segmentu.
Používáno například funkcemi typu malloc(3).
Většina implementací malloc(3) neumí vracet
uvolněnou paměť zpět operačnímu systému.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 75 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Dynamická paměť
Problémy dynamické paměti
Častý zdroj chyb
Uvolnění dříve nealokované paměti.
Vícenásobné uvolnění.
Přetečení velikosti.
Podtečení velikosti.
Použití i po realloc(3).
... problematická detekce.
Ladící prostředky pro alokátor
Electric Fence – využívá MMU. I jako LD_PRELOAD.
Valgrind
Vestavěné kontroly v GNU libc .
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 76 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Nelokální skoky
Nelokální skoky
Podobné jako goto (OMG, rychle pryč! ^_~).
Ukončení vnořených funkcí.
Například v případě fatálních chyb.
setjmp(3) Inicializace skoku
#include <setjmp.h>
int setjmp(jmp_buf env);
Inicializuje návratové místo.
Při prvním volání vrací nulu.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 77 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Nelokální skoky
Volání nelokálního skoku
longjmp(3) Nelokální skok
#include <setjmp.h>
void longjmp(jmp_buf env, int retval);
Skok na místo volání setjmp().
Návratová hodnota je tentokrát retval.
Úkol:
Co obsahuje struktura jmp_buf?
Struktura jmp_buf – návratová adresa, vrchol
zásobníku.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 78 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Nelokální skoky
Volání nelokálního skoku
longjmp(3) Nelokální skok
#include <setjmp.h>
void longjmp(jmp_buf env, int retval);
Skok na místo volání setjmp().
Návratová hodnota je tentokrát retval.
Úkol:
Co obsahuje struktura jmp_buf?
Struktura jmp_buf – návratová adresa, vrchol
zásobníku.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 78 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Nelokální skoky
Volání nelokálního skoku
longjmp(3) Nelokální skok
#include <setjmp.h>
void longjmp(jmp_buf env, int retval);
Skok na místo volání setjmp().
Návratová hodnota je tentokrát retval.
Úkol:
Co obsahuje struktura jmp_buf?
Struktura jmp_buf – návratová adresa, vrchol
zásobníku.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 78 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Nelokální skoky
Příklad: Použití nelokálního skoku
#include <setjmp.h>
jmp_buf env;
int main()
{
if (setjmp(env) != 0)
dispatch_error();
...
somewhere_else();
}
void somewhere_else()
{
if (fatal_error)
longjmp(env, errno);
}
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 79 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Dynamické linkování
Dynamické linkování
Přidávání kódu k programu za běhu.
Sdílené knihovny, plug-iny.
Knihovna libdl (přepínač -ldl při linkování).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 80 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Dynamické linkování
dlopen(3) Otevření dynamického objektu
#include <dlfcn.h>
void *dlopen(char *file, int flags);
Přidá objekt k procesu.
Vyřeší křížové odkazy.
Zavolá symbol _init (konstruktory, ...).
Parametr flags může být jedno z následujících:
RTLD_NOW – křížové odkazy řešit hned a vrátí chybu,
jsou-li nedefinované symboly.
RTLD_LAZY – křížové odkazy se řeší až při použití (jen
funkce).
RTLD_GLOBAL – globální symboly dány k dispozici
dalším později linkovaným objektům.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 81 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Dynamické linkování
dlclose(3) Uzavření dynamické knihovny
#include <dlfcn.h>
int dlclose(void *handle);
Počítadlo použití.
Zavolá symbol _fini (destruktory, ...).
dlsym(3) Získání symbolu z knihovny
#include <dlfcn.h>
void *dlsym(void *handle, char *symbol);
dlerror(3) Chybové hlášení libdl
#include <dlfcn.h>
char *dlerror();
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 82 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Dynamické linkování
Příklad: Knihovna libdl
#include <dlfcn.h>
#include <stdio.h>
main() {
void *knihovna = dlopen(”/lib/libm.so”,
RTLD_LAZY);
double (*kosinus)(double) =
dlsym(knihovna, ”cos”);
printf (”%f\n”, (*kosinus)(1.0));
dlclose(knihovna);
}
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 83 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Dynamické linkování
Úkol: knihovna libdl
Úkol: Knihovna libdl
Vytvořte následující program:
$ callsym knihovna symbol
Tento program načte jmenovanou knihovnu a zavolá
symbol jako funkci bez parametrů.
Doplňte program o testování návratových hodnot funkcí
dl* a v případě chyby vypisujte chybové hlášení
pomocí dlerror(3).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 84 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Lokalizace
Lokalizace
Přizpůsobení národnímu prostředí.
Bez rekompilace programu.
Možnost nastavovat na úrovni uživatele.
Možnost nastavovat různé kategorie.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 85 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Lokalizace
Kategorie lokalizace
LC_COLLATE – třídění řetězců.
LC_CTYPE – typy znaků (písmeno, číslice, nepísmenný
znak, převod velká/malá písmena, atd).
LC_MESSAGES – jazyk, ve kterém se vypisují zprávy (viz
též GNU gettext).
LC_MONETARY – formát měnových řetězců (znak měny,
jeho umístění, počet desetinných míst, atd).
LC_NUMERIC – formát čísla (oddělovač desetin,
oddělovač tisícovek apod.)
LC_TIME – formát času, názvy dní v týdnu, měsíců
atd.
... a další.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 86 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Lokalizace
Názvy locales
jazyk[_teritorium][.charset][@modifikátor]
Jazyk – dle ISO 639 (pro nás cs)
Teritorium – dle ISO 3166 (pro nás CZ)
Znaková sada – například (ISO8859-2 nebo UTF-8)
Modifikátor – například (EURO)
Příklad: Názvy locales
cs_CZ.UTF-8, cs, cs_CZ, en_GB, de@EURO
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 87 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Lokalizace
Proměnné prostředí
LANG – implicitní hodnota pro všechny kategorie.
LC_* – nastavení jednotlivých kategorií.
LC_ALL – přebíjí výše uvedená nastavení pro
všechny kategorie.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 88 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Lokalizace
Konfigurace lokalizace
setlocale(3) Nastavení lokalizace
#include <locale.h>
char *setlocale(int category, char *locale);
Pro locale == NULL jen vrátí stávající nastavení.
Pro locale == ”” nastaví hodnotu podle
proměnných prostředí.
Po startu programu je nastaveno locale „C“. Program
by měl po startu volat následující funkci:
Příklad: Inicializace locales
setlocale(LC_ALL, ””);
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 89 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Lokalizace
Lokalizované třídění
strcoll(3) Porovnávání řetězců podle locale
#include <string.h>
int strcoll(const char *s1, const char *s2);
Jako strcmp(3), bere ohled na LC_COLLATE.
strxfrm(3) Transformace řetězce podle locale
#include <string.h>
size_t strxfrm(char *dest,
char *src, size_t len);
Převede src na dest délky maximálně len.
Lze porovnávat pomocí strcmp(3).
Je-li třeba alespoň len znaků, je hodnota dest
nedefinována.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 90 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Lokalizace
České třídění
Příklad: Uspořádání podle ČSN
plagiát plaňka platno
plachta plankton plátno
pláně plášť platnost
plánička plat
Plánička plát
Úkol:
Napište pomocí strxfrm(3) program pro třídění
standardního vstupu (podobný programu sort(1)).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 91 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Lokalizace
České třídění
Příklad: Uspořádání podle ČSN
plagiát plaňka platno
plachta plankton plátno
pláně plášť platnost
plánička plat
Plánička plát
Úkol:
Napište pomocí strxfrm(3) program pro třídění
standardního vstupu (podobný programu sort(1)).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 91 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Lokalizace
Katalogy zpráv
Pro kategorii LC_MESSAGES.
GNU gettext – překladové tabulky, vyhledávání
řetězců.
Zdrojové soubory: .po.
Zkompilované soubory: .mo.
Příklad: Příklad katalogu zpráv
#. ../themes/smaker/theme.jl
msgid ”Height of title bar.”
msgstr ”Výška titulku.”
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 92 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Lokalizace
Katalogy zpráv
Pro kategorii LC_MESSAGES.
GNU gettext – překladové tabulky, vyhledávání
řetězců.
Zdrojové soubory: .po.
Zkompilované soubory: .mo.
Příklad: Příklad katalogu zpráv
#. ../themes/smaker/theme.jl
msgid ”Height of title bar.”
msgstr ”Výška titulku.”
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 92 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Lokalizace
Locales v programu v C
nl_langinfo(3) Zjištění informací o locale
#include <langinfo.h>
char *nl_langinfo(nl_item item);
item může být jedno z následujících:
CODESET – název znakové sady.
D_T_FMT – formát data a času (pro strftime(3)).
D_FMT, T_FMT
DAY_1-7 – název dne v týdnu.
ABDAY_1-7 – zkratka dne v týdnu.
MON_1-7, ABMON_1-7
RADIXCHAR – oddělovač desetinných míst.
YESEXPR, NOEXPR .
CRNCYSTR – symbol měny a umístění (+, –, .).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 93 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Lokalizace
Locales na příkazové řádce
locale(1) Lokalizačně specifické informace
$ locale
LANG=en_US.UTF-8
LC_CTYPE=”en_US.UTF-8”
...
LC_ALL=
$ locale -a
aa_DJ
...
zu_ZA.utf8
$ locale charmap
UTF-8
$ locale mon
leden;únor;březen;duben;květen;...
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 94 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Lokalizace
Znakové sady
iconv(3) Konverze znakových sad
#include <iconv.h>
iconv_t iconv_open(char *tocharset,
char *fromcharset);
size_t iconv(iconv_t convertor,
char **inbuf, size_t *inleft,
char **outbuf, size_t *outleft);
int iconv_close(iconv_t convertor);
Název cílového kódování: název znakové sady +
//TRANSLIT nebo //IGNORE. Viz též iconv(1).
Úkol:
Napište jednoduchý konvertor z aktuální znakové sady
(podle locale) do ASCII s transliterací.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 95 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Program v uživatelském prostoru Lokalizace
Definice locales
localedef(8) Definice locale
$ localedef [-f charmap] [-i inputfile] outdir
Vytvoří binární podobu locale pro přímé použití
v aplikacích.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 96 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému
Kapitola 5
Jádro systému
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 97 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Start systému
Start systému – firmware.
Uloženo v paměti ROM.
Na PC odpovídá BIOSu.
Test hardware.
Zavedení systému z vnějšího média.
Často poskytuje příkazový řádek (PROM monitor).
Sériová konzola?
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 98 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Start systému
Primární zavaděč systému
Program v boot bloku disku.
Pevná délka.
Zavádí sekundární zavaděč.
Na PC: master boot record – včetně tabulky oblastí.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 99 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Start systému
Sekundární zavaděč systému
Načítá jádro.
Předává jádru parametry.
Některé poskytují příkazový řádek.
Některé umí číst souborový systém (možnost
bootovat libovolný soubor).
Používá firmware k zavedení jádra.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 100 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Start systému
Start jádra: parametry jádra
Systémová konzola
Kořenový disk.
Parametry pro ovladače zařízení.
Ostatní parametry předány do uživatelského
prostoru.
bootparam(7)
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 101 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Start systému
Průběh inicializace jádra
Virtuální paměť – co nejdříve (Linux < 2.0 vs.
moduly).
Inicializace konzoly (někdy dvoufázová:
early_printk() ).
Inicializace CPU.
Inicializace sběrnic (autokonfigurovaná zařízení).
Inicializace zařízení.
Vytvoření procesu číslo 0 (idle task, swapper,
scheduler).
Start vláken jádra (kflushd, kswapd, ...).
Inicializace ostatních CPU a start idle procesů.
Připojení kořenového systému souborů.
Start procesu číslo 1 – obvykle /sbin/init.
... dále už uživatelský prostor.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 102 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Start systému
Inicializace zařízení
UNIX v7 – bloková/znaková zařízení, statické tabulky
(bdevsw[], cdevsw[]).
Linux – bloková/znaková/SCSI/síťová zařízení,
dynamické tabulky.
Obsluha zařízení – funkce pro otevření, čtení, zápis,
řídící operace, atd. Privátní data zařízení.
Rekonfigurace za běhu – hot-plug/hot-unplug (USB
apod.).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 103 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Start systému
Bootování s ramdiskem
Obsah ramdisku načten sekundárním zavaděčem
do paměti spolu s jádrem.
Jádro nemusí mít v sobě žádné ovladače kromě
konzoly a souborového systému, který je na
ramdisku.
Inicializace a přilinkování modulů.
Případné odmontování ramdisku.
Dále pokračuje start systému připojením
kořenového souborového systému a spuštěním
initu.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 104 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Start systému
Ramdisk v Linuxu
Komprimovaný soubor
Obraz souborového systému nebo cpio(1) archív.
Startovací skript /linuxrc.
Mimo jiné určení kořenového svazku
Po ukončení – přemontování jako /initrd nebo
zrušení.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 105 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Start systému
Bootovací zprávy jádra
Příkaz dmesg(8)
Uloženo ve /var/log/dmesg, /var/log/boot.msg
nebo podobně
Příklad:
bootovací zprávy reálného systému
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 106 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Architektura jádra
Konfigurace jádra
System V konfigurace jádra (/etc/system,
/etc/conf/).
BSD konfigurace jádra (/sbin/config, konfigurační
soubory, adresáře pro kompilaci).
Linux – jako jiné programy (používá make). .config
nebo /proc/config.gz.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 107 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Architektura jádra
Monolitické jádro
Jeden soubor na disku.
Všechny používané ovladače jsou uvnitř jádra.
Často bez autodetekce zařízení.
Paměť dostupná všem částem jádra stejně.
Jedna část jádra (ovladač) může rozbít druhou.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 108 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Architektura jádra
Mikrojaderné systémy
CMU Mach, OSF Mach, L4, minix, Windows NT HAL,
QNX, VxWorks, ...
Co nemusí být v jádře, dát mimo něj.
Procesy (servery) pro správu virtuální paměti,
ovládání zařízení, disků a podobně.
Dobře definovatelné podmínky činnosti (jen
teoreticky, protože: DMA, SMI, IOMMU a další
problémy).
Předávání zpráv – malá propustnost, velká latence.
Exkurze do historie
Linux is obsolete (1992)
http://oreilly.com/catalog/opensources/
/book/appa.html
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 109 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Architektura jádra
Mikrojaderné systémy
CMU Mach, OSF Mach, L4, minix, Windows NT HAL,
QNX, VxWorks, ...
Co nemusí být v jádře, dát mimo něj.
Procesy (servery) pro správu virtuální paměti,
ovládání zařízení, disků a podobně.
Dobře definovatelné podmínky činnosti (jen
teoreticky, protože: DMA, SMI, IOMMU a další
problémy).
Předávání zpráv – malá propustnost, velká latence.
Exkurze do historie
Linux is obsolete (1992)
http://oreilly.com/catalog/opensources/
/book/appa.html
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 109 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Architektura jádra
Modulární jádro
Části (moduly), přidávané do jádra za běhu
(odpovídá dynamicky linkovaným knihovnám
v uživatelském prostoru).
Ovladače, souborové systémy, protokoly, …
Přidávání ovladačů pouze při startu systému – AIX,
Solaris < 10.
Definovaná rozhraní, nikoliv adresní prostor.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 110 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Architektura jádra
Modulární jádro v Linuxu
Dynamické přidávání ovladačů podle potřeby.
Závislosti mezi moduly (depmod(8)).
Dynamická registrace ovladačů:
register_chrdev(), register_blkdev(),
register_netdev(), register_fs(),
register_binfmt() a podobně.
Dohledávání pomocí identifikátorů sběrnice (např.
PCI ID).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 111 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Procesy
Procesy v jádře
Při startu – kontext procesu číslo 0 – později idle
task.
Idle task nemůže být zablokován uvnitř čekací
rutiny.
Definice: Kontext
Stav systému, příslušný běhu jednoho procesu/vlákna.
Přepnutí kontextu – výměna právě běžícího procesu
za jiný.
Linux – struct task_struct, current .
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 112 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Procesy
Procesy uvnitř jádra
Otázka:
Pod jakým kontextem mají běžet služby jádra?
UNIX – použije se kontext volajícího procesu.
Dva režimy činnosti procesu – user-space a
kernel-space.
Mikrokernel – předá se řízení jinému procesu
(serveru).
Nutno vyřešit přístup do user-space (např. pro
write(2)).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 113 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Procesy
Procesy uvnitř jádra
Otázka:
Pod jakým kontextem mají běžet služby jádra?
UNIX – použije se kontext volajícího procesu.
Dva režimy činnosti procesu – user-space a
kernel-space.
Mikrokernel – předá se řízení jinému procesu
(serveru).
Nutno vyřešit přístup do user-space (např. pro
write(2)).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 113 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Přerušení
Přerušení
Žádost o pozornost hardwaru
Obsluha – nepřerušitelná nebo priority.
Horní polovina – co nejkratší, nepřerušitelná. Např.
přijetí packetu ze sítě, nastavení vyslání dalšího
packetu. Interrupt time.
Spodní polovina – náročnější úkoly, přerušitelné.
Obvykle se spouští před/místo předání řízení do
uživatelského prostoru. Například: směrování,
výběr dalšího packetu k odvysílání. Softirq time.
Preemptivní/nepreemptivní jádro – může dojít
k přepnutí kontextu kdekoli v jádře?
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 114 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Přerušení
Zpracování přerušení v jádře
Otázka:
Pod jakým kontextem lze provádět přerušení?
Zvláštní kontext – nutnost přepnutí kontextu −→
zvýšení doby odezvy (latence) přerušení. Navíc je
nutno případně mít více kontextů pro možná
paralelně běžící přerušení.
UNIX (ve většině implementací): Přerušení se
provádí pod kontextem právě běžícího procesu.
Obsluha přerušení nesmí zablokovat proces.
Linux bez samostatného kontextu, uvažuje se o
threaded handlers .
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 115 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Přerušení
Zpracování přerušení v jádře
Otázka:
Pod jakým kontextem lze provádět přerušení?
Zvláštní kontext – nutnost přepnutí kontextu −→
zvýšení doby odezvy (latence) přerušení. Navíc je
nutno případně mít více kontextů pro možná
paralelně běžící přerušení.
UNIX (ve většině implementací): Přerušení se
provádí pod kontextem právě běžícího procesu.
Obsluha přerušení nesmí zablokovat proces.
Linux bez samostatného kontextu, uvažuje se o
threaded handlers .
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 115 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Přerušení
Odložené vykonání kódu
Funkce, vykonaná později (po návratu z přerušení,
při volání scheduleru, atd.)
Spodní polovina obsluhy přerušení.
Časově nekritický kód
Může být přerušen
Linux – bottom half, tasklety, workqueues, ...
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 116 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Virtuální paměť
Virtuální paměť
Virtuální adresa – adresa z hlediska instrukcí CPU.
Překlad mezi virtuální a fyzickou adresou –
stránková tabulka.
Každý proces má svoji virtuální paměť: každý
proces má svoji stránkovou tabulku.
Výpadek stránky (page fault) – stránka není
v paměti, stránkový adresář neexistuje, stránka je
jen pro čtení a podobně.
Obsluha výpadku stránky – musí zjistit, jestli jde
(například) o copy-on-write, o žádost o natažení
stránky z odkládacího prostoru, o naalokování
stránky, nebo jestli jde o skutečné porušení ochrany
paměti procesem.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 117 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Virtuální paměť
Translation Look-aside Buffer
TLB – asociativní paměť několika posledních
použitých párů (virtuální adresa, fyzická adresa).
Přepnutí kontextu – vyžaduje vyprázdnění TLB,
v případě virtuálně adresované cache také
vyprázdnění cache.
Přepnutí mezi vlákny je rychlejší.
Softwarový TLB – OS-specifický formát stránkových
tabulek.
Lazy TLB switch – uvnitř jádra lze ušetřit.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 118 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Virtuální paměť
Prostor jádra a uživatelský prostor
Proces 1 Jádro
0 3 GB 4 GB
Proces 2
Proces 3
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 119 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Virtuální paměť
Prostor jádra a uživatelský prostor
Virtuální paměť jádra – obvykle mapována na
nejvyšších adresách.
Paměť jádra – mapována do všech procesů stejně.
Přepnutí do režimu jádra – zpřístupnění horních
(virtuálních) adres.
Alternativa – jádro má samostatnou VM (ale: TLB
flush při volání jádra nebo přerušení); 4:4 GB split.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 120 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Virtuální paměť
Meltdown
Postranní kanál úniku informací
Spekulativní vykonávání instrukcí
Intel – odkládá kontrolu práv na
později
Načte do cache paměť jádra
Obsah zjistitelný sledováním času
Obrana – nemít namapované jádro
(zpomalení)
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 121 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Virtuální paměť
Meltdown
Postranní kanál úniku informací
Spekulativní vykonávání instrukcí
Intel – odkládá kontrolu práv na
později
Načte do cache paměť jádra
Obsah zjistitelný sledováním času
Obrana – nemít namapované jádro
(zpomalení)
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 121 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Virtuální paměť
Meltdown
Postranní kanál úniku informací
Spekulativní vykonávání instrukcí
Intel – odkládá kontrolu práv na
později
Načte do cache paměť jádra
Obsah zjistitelný sledováním času
Obrana – nemít namapované jádro
(zpomalení)
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 121 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Virtuální paměť
Meltdown
Postranní kanál úniku informací
Spekulativní vykonávání instrukcí
Intel – odkládá kontrolu práv na
později
Načte do cache paměť jádra
Obsah zjistitelný sledováním času
Obrana – nemít namapované jádro
(zpomalení)
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 121 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Virtuální paměť
Meltdown
Postranní kanál úniku informací
Spekulativní vykonávání instrukcí
Intel – odkládá kontrolu práv na
později
Načte do cache paměť jádra
Obsah zjistitelný sledováním času
Obrana – nemít namapované jádro
(zpomalení)
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 121 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Virtuální paměť
Meltdown
Postranní kanál úniku informací
Spekulativní vykonávání instrukcí
Intel – odkládá kontrolu práv na
později
Načte do cache paměť jádra
Obsah zjistitelný sledováním času
Obrana – nemít namapované jádro
(zpomalení)
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 121 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Virtuální paměť
Virtuální paměť uvnitř jádra
Proces
Prostor jádra
0 3 GB 4 GB
3 GB 4 GB
Zásobníky
Text Data Data
Zásobník v jádře – pro každý thread/kontext.
Linux – 1 stránka/thread, nastavitelné
2 stránky/thread .
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 122 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Virtuální paměť
Jádro a fyzická paměť
Fyzická paměť – mapována také 1:1 do paměťové
oblasti jádra (Linux bez CONFIG_HIGHMEM).
Použití víc než 4 GB paměti na 32-bitových
systémech – Intel PAE, 36-bitová fyzická adresa.
Virtuální alokace – dočasné zpřístupnění fyzické
paměti uvnitř jádra.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 123 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Virtuální paměť
Jádro a fyzická paměť
0 3 GB
Text Data Zásobník
Procesy
0 3 GB
Text Data Zásobník
3 GB 4 GB
Jádro
Fyzické adresy
0 512 MB
PCI
vmalloc()
3,5 GB
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 124 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Virtuální paměť
Fyzická paměť 32-bitového Linuxu
Úkol:
Kolik fyzické paměti může obsloužit 32-bitový Linux bez
CONFIG_HIGHMEM, má-li 128 MB vyhrazeno pro virtuální
alokace?
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 125 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Virtuální paměť
Paměť z hlediska hardwaru
Fyzická adresa – adresa na paměťové sběrnici,
vycházející z CPU (0 je to, co CPU dostane, vystaví-li
nuly na všechny bity adresové sběrnice).
Virtuální adresa – interní v CPU. Instrukce adresují
paměť touto adresou.
Sběrnicová adresa – adresa místa v paměti tak, jak
je vidí ostatní zařízení.
IOMMU – překlad adres mezi sběrnicí a operační
pamětí. Příklad: AGP GART, AMD Opteron IOMMU.
Úkol:
K čemu může sloužit IOMMU? Proč mít odlišné fyzické a
sběrnicové adresy?
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 126 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Virtuální paměť
Paměť z hlediska hardwaru
Fyzická adresa – adresa na paměťové sběrnici,
vycházející z CPU (0 je to, co CPU dostane, vystaví-li
nuly na všechny bity adresové sběrnice).
Virtuální adresa – interní v CPU. Instrukce adresují
paměť touto adresou.
Sběrnicová adresa – adresa místa v paměti tak, jak
je vidí ostatní zařízení.
IOMMU – překlad adres mezi sběrnicí a operační
pamětí. Příklad: AGP GART, AMD Opteron IOMMU.
Úkol:
K čemu může sloužit IOMMU? Proč mít odlišné fyzické a
sběrnicové adresy?
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 126 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Přístup do uživatelského prostoru
Přístup do uživatelského prostoru
Přístup do user-space: proces předá jádru ukazatel
(např. buffer pro read(2)).
Robustnost – user-space nesmí způsobit pád jádra.
Validace před použitím? Problémy ve
vícevláknových programech (přístup versus změna
mapování v jiném vlákně).
Úkol:
Přístup do uživatelského prostoru není možný uvnitř
ovladače přerušení (proč?).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 127 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Přístup do uživatelského prostoru
Přístup do uživatelského prostoru
Přístup do user-space: proces předá jádru ukazatel
(např. buffer pro read(2)).
Robustnost – user-space nesmí způsobit pád jádra.
Validace před použitím? Problémy ve
vícevláknových programech (přístup versus změna
mapování v jiném vlákně).
Úkol:
Přístup do uživatelského prostoru není možný uvnitř
ovladače přerušení (proč?).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 127 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Přístup do uživatelského prostoru
Přístup do user-space v Linuxu
status = get_user(result, pointer);
status = put_user(result, pointer);
get_user_ret(result, pointer, retval);
put_user_ret(result, pointer, retval);
copy_user(to, from, size);
copy_to_user(to, from, size);
copy_from_user(to, from, size);
...
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 128 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Přístup do uživatelského prostoru
Implementace v Linuxu
Využití hardwaru CPU – kontrola přístupu do paměti.
Přidání kontroly do do_page_fault().
Tabulka výjimek – adresa instrukce, která může
způsobit chybu, opravný kód.
Normální běh – cca 10 instrukcí bez skoku.
ELF sekce – pro generování druhého toku instrukcí.
Viz též linux/arch/x86/include/asm/uaccess.h,
např. __put_user_asm_u64().
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 129 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Přístup do uživatelského prostoru
Použití uživatelského ukazatele
Porovnání s PAGE_OFFSET (3 GB na 32-bitovém
systému). Je-li větší, chyba.
Použití ukazatele – není-li platný, výjímka CPU.
Obsluha výjimky – je adresa instrukce v tabulce
výjimek? Ano: zavolat opravný kód.
Jinak: interní chyba jádra (kernel oops).
Problém: volání služby jádra zevnitř
jádra
Nutno předem oznámit. Linux: set_fs(KERNEL_DS)
Například: net/socket.c: kernel_sendmsg().
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 130 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Paralelní stroje
Paralelní stroje
SMP – symetrický multiprocesing. Společný přístup
všech CPU k paměti.
NUMA – hierarchická paměť – z určitých CPU
rychlejší přístup než z jiných (cc-NUMA – cache
coherent).
Multipočítače – na částech systému běží zvláštní
kopie jádra (clustery a podobně).
Problémy – cache ping-pong, zamykané přístupy na
sběrnici, afinita přerušení.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 131 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Paralelní stroje
Paralelní stroje
CPU
CPUCPU
CPU CPU CPU CPU
CPU CPU
CPU
Cluster
SMP NUMA
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 132 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Zámky
Zamykání kódu
Paralelismus – v jednom okamžiku mohou tytéž
data modifikovat různé procesy (kontexty).
Na jednom CPU – v kterémkoli okamžiku může být
proces přerušen a tentýž kód může provádět i jiný
proces.
Problém – manipulace s globálními datovými
strukturami (alokace paměti, seznam volných i-uzlů,
atd.).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 133 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Zámky
Zamykání a jednom CPU
Postačí ochrana proti přerušení
Zákaz přerušení na CPU – instrukce cli a sti,
v Linuxu funkce cli() a sti() .
Problém – proměnná doba odezvy systému.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 134 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Zámky
Na paralelním systému
Large-grained (hrubozrnný) paralelismus – jeden
zámek kolem celého jádra (Linux: lock_kernel(),
unlock_kernel()). Paralelismus možný pouze
v uživatelském prostoru. Jednodušší na
implementaci, méně výkonný.
Fine-grained paralelismus – zámky kolem
jednotlivých kritických sekcí v jádře. Náročnější na
implementaci, možnost vzniku netriviálně
detekovatelných chyb. Vyšší výkon (několik IRQ
může běžet paralelně, několik procesorů zároveň
běžících v kernelu).
Zamykání v SMP – nutnost atomických instrukcí
(test-and-set) nebo detekce změny nastavené
hodnoty (MIPS). Zamčení sběrnice (prefix lock na
i386).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 135 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Zámky
Semafory
Exkluzivní přístup ke kritické sekci
Určeno i pro dlouhodobé čekání
Lze volat pouze s platným uživatelským kontextem
Linux – up(), down(), down_interruptible().
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 136 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Zámky
Spinlocky
Krátkodobé zamykání
Nezablokuje proces – proces čeká ve smyčce, až se
zámek uvolní.
V Linuxu – spin_lock_init(lock),
spin_lock_irqsave(lock),
spin_unlock_irqrestore(lock) a podobně.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 137 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Zámky
R/W zámky
Paralelní čtení – exkluzivní zápis
Linux – struct rwlock, struct rwsem.
Problémy – priority? upgrade r-zámku na w-zámek
(deadlock).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 138 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Read-copy-update
Read-copy-update
RCU – původně Sequent (Dynix/PTX), později IBM,
implementace i v Linuxu.
Atomické instrukce – pomalé (stovky taktů; přístup
do hlavní paměti).
Obvyklá cesta (např. čtení) by měla být rychlá.
Princip činnosti RCU
Vytvoření kopie struktury.
Publikování nové verze (změna ukazatele).
Uvolnění původní verze.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 139 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Read-copy-update
Příklad: Seznamy a RCU
A B C
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 140 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Read-copy-update
Příklad: Seznamy a RCU
A B C
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 140 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Read-copy-update
Příklad: Seznamy a RCU
A B C
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 140 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Read-copy-update
Příklad: Seznamy a RCU
A C
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 140 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Read-copy-update
Jak implementovat RCU?
Slabě uspořádané architektury – instrukce čtení
(nebo i zápisu) mohou být přeuspořádány.
Nutnost explicitních paměťových bariér (speciální
instrukce CPU nebo direktivy kompilátoru).
Omezující podmínka – kdy lze uvolnit starou verzi?
Linux: omezující podmínka – přepnutí kontextu na
všech procesorech. Odložené vykonání funkce po
splnění podmínky.
Vyzkoušejte v user-space
https://liburcu.org/
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 141 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Alokace paměti v jádře
Alokátor paměti v jádře
Alokace paměti – z globálních zdrojů (paměť jádra
je ve všech procesech stejná).
Různé nároky – malé/velké bloky, požadavek na
fyzicky spojitý prostor, zákaz zablokování, atd.
Alokace během přerušení – nesmí uspat proces.
Vyhrazený předem uvolněný prostor. Linux:
GFP_ATOMIC .
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 142 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Alokace paměti v jádře
Alokace paměti v jádře Linuxu
Nejnižší úroveň: get_free_pages(). Alokátor
stránek.
Malé alokace: kmalloc(size, flags) – alokace do
velikosti stránky. Fyzicky souvislá.
Větší alokace: vmalloc(size, flags) – zásah do
stránkových tabulek, ne nutně fyzicky souvislé.
Alokace sběrnicového prostoru: ioremap(). Na
některých architekturách nelze přímý přístup.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 143 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Alokace paměti v jádře
Cache alokovaných objektů
V jádře: velké množství stejných objektů (i-uzly,
adresářové položky, hlavičky packetů, ...).
Problémy velkého množství alokací
Stejné zarovnání v cache.
Zbytečné inicializace.
Studené (cache-cold) objekty.
Zamykání při alokaci.
Reakce na tlak ve virtuální paměti.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 144 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Alokace paměti v jádře
SLAB alokátor
Objektový alokátor – Jeff Bonwick (1994), SunOS.
Slab – struktura uvnitř stránky: metadata, objekty.
Volné místo – využito pro cache coloring.
Stav slabu – obsazený, částečně obsazený, volný.
VM pressure – uvolnění volných slabů.
Paralelizace – částečně volný slab pro každý
procesor.
Cache-cold/hot objekty – lze specifikovat při alokaci
i uvolnění.
Konstruktor, destruktor (volitelné).
Linux – /proc/slabinfo .
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 145 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Další prostředky uvnitř jádra
Časovače
Časovač – nutnost vyvolat přerušení po určité době.
Atributy – čas a funkce, která se vyvolá po vypršení
času.
Funkce v Linuxu – add_timer(), del_timer().
Zablokování procesu – current->timeout.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 146 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Jádro systému Další prostředky uvnitř jádra
Čekací fronty
Wait queues – seznam procesů, zablokovaných
čekáním na určitou událost (načtení bufferu,
dokončení DMA, atd.)
Čekající proces – zařazen do fronty pomocí funkce
sleep_on(q) nebo interruptible_sleep_on(q).
Probuzení procesů – wake_up(q) které zavolá jiný
proces nebo IRQ handler. Probudí všechny procesy
ve frontě.
Problém thundering herd a wake_one().
Přepnutí kontextu – funkce schedule().
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 147 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy
Kapitola 6
Procesy
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 148 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Co je proces?
Procesy
Proces – běžící program.
Proces – kontext procesoru se samostatnou VM.
Vlákna (threads) – kontexty sdílející VM.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 149 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Co je proces?
Paměť procesu:
Text Data Knihovny Zásobník Jádro
0 3 GB 4 GB
Paměť jádra – přístupná pouze v režimu jádra.
Zero page – zachycení použití neplatných pointerů.
U 64-bitových systémů obvykle mezi 0 a 4 GB.
Hlavička procesu – System V (Bach):
Záznam v tabulce procesů (viditelný z jádra všem
procesům),
u-oblast – viditelná jen procesu samotnému.
Vlákna – každé má svůj zásobník.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 150 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Atributy procesu
Atributy procesu
Čtení – např. programem ps(1).
Implementace – nad virtuálním souborovým
systémem /proc nebo nad /dev/mem.
Atributy procesu jsou:
Stav procesu – viz dále.
Program counter – čítač instrukcí; místo, kde je
proces zablokován (WCHAN).
Číslo procesu – PID.
Rodič procesu – PPID (rovno 1, pokud neexistuje).
Priorita procesu
(pokračování)
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 151 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Atributy procesu
Další atributy procesu
Vlastník procesu – (real) UID.
Skupina procesu – (real) GID.
Skupina procesů, session – seskupování procesů do
logických celků.
Reakce na signály, Čekající signály
Časy běhu
Pracovní a kořenový adresář
Tabulka otevřených souborů
Odkazy na potomky
Limity – na velikost souboru, max. spotřebovaný
čas, max. počet otevřených souborů atd
(setrlimit(2)).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 152 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Atributy procesu
Stavy procesu
Kernel space
Zombie
User space
Traced
Delayed
Runnable Sleeping
fork() schedule()
sleep_on()
wakeup()
wakeup()
interruptible_
sleep_on()
wait()
_exit(), SIG
syscall, IRQ
return
ptrace()
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 153 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Služba jádra vs. knihovní funkce
Služba jádra
Kód definován v jádře
Přepnutí oprávnění CPU
Charkaterizována svým číslem
Glue funkce v knihovně.
Mechanismus – software interrupt, call gate.
Nastavení errno
Přerušitelné/nepřerušitelné služby jádra – EINTR.
Druhá kapitola referenční příručky
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 154 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Služba jádra vs. knihovní funkce
Knihovní funkce
Kód definován v adresním prostoru procesu
Lze předefinovat (napsat vlastní funkci)
Možnost příchodu signálu během provádění
Nemusí být reentrantní
Třetí kapitola referenční příručky
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 155 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Vznik a zánik procesu
Vznik procesu
fork(2) Vytvoření procesu
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
pid_t fork();
Vytvoří potomka procesu.
Rodiči vrátí číslo potomka.
Potomkovi vrátí nulu.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 156 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Vznik a zánik procesu
Potomek versus rodič
Potomek dědí téměř vše od rodiče. Výjimky jsou:
PID
PPID
Zámky na souborech.
Návratová hodnota fork(2).
Signál od časovače.
Čekající signály.
Hodnoty spotřebovaného strojového času.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 157 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Vznik a zánik procesu
Optimalizace vfork(2)
vfork(2) Virtuální fork()
#include <sys/types.h>
#include <vfork.h>
pid_t vfork();
Vytvoří potomka bez kopírování adresového
prostoru.
Rodič je pozastaven dokud potomek nevyvolá
exec(2) nebo _exit(2).
Zavedeno původně jako BSD extenze.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 158 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Vznik a zánik procesu
Čekání na ukončení potomka
wait*(2) Zjištění stavu potomka
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
pid_t wait(int *status);
pid_t waitpid(pid_t pid, int *status,
int options);
Počká na ukončení potomka.
Pokud je status nenulový ukazatel, uloží do něj
informace o změně stavu potomka.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 159 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Vznik a zánik procesu
Informace o stavu potomka
WIFEXITED(status) – proces skončil pomocí _exit(2).
Návratový kód zjistíme pomocí
WEXITSTATUS(status).
WIFSIGNALED(status) – potomek byl ukončen
signálem. Číslo signálu zjistíme pomocí
WTERMSIG(status). Navíc SVR4 i 4.3BSD
(ale ne POSIX.1) definují makro
WCOREDUMP(status), které nabývá hodnoty
pravda, byl-li vygenerován core soubor.
WIFSTOPPED(status) – proces byl pozastaven. Důvod
pozastavení zjistíme makrem
WSTOPSIG(status).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 160 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Vznik a zánik procesu
Upřesnění waitpid(2)
Parametr options je nula nebo logický součet
následujících:
WNOHANG – nezablokouje se čekáním.
WUNTRACED – i při pozastavení nebo ladění potomka.
WCONTINUED – i při znovuspuštění potomka (Linux >
2.6.9 ).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 161 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Vznik a zánik procesu
wait3(2), wait4(2) Čekání na ukončení
potomka
#include <sys/types.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/resource.h>
#include <sys/wait.h>
pid_t wait3(int *status, int opts,
struct rusage *rusage);
pid_t wait4(pid_t pid, int *status, int opts,
struct rusage *rusage);
Počká na potomka a zároveň získá informace o jeho
využití systémových prostředků. Viz též getrusage(2).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 162 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Vznik a zánik procesu
Příklad: fork() a wait() – I.
switch (pid = fork()) {
case 0:
potomek();
break;
case -1:
perror(”fork() failed”);
exit(1);
default:
rodic(pid);
break;
}
...
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 163 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Vznik a zánik procesu
Příklad: fork() a wait() – II.
potomek() {
...
exit(status);
}
rodic(pid) {
int status;
waitpid(pid, &status, 0);
...
}
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 164 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Služby třídy exec(2,3)
Spuštění jiného programu
Parametrem je spustitelný soubor.
Nahradí text (a VM) procesu jiným textem.
Začne vykonávat nový program.
Nevzniká nový proces!
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 165 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Služby třídy exec(2,3)
Služby jádra třídy exec*(2,3)
exec(3) Spuštění procesu
#include <unistd.h>
extern char **environ;
int execl(char *path, char *arg, ...);
int execlp(char *path, char *arg, ...);
int execle(char *path, char *arg, ...,
char **envp);
int execv(char *path, char **argv);
int execvp(char *path, char **argv);
int execve(char *path, char **argv,
char **envp);
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 166 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Služby třídy exec(2,3)
Další vlastnosti exec*(2,3)
Argumenty příkazové řádky: včetně nultého. Využití:
např. login shell, ldd(1), ...
Uzavře deskriptory s příznakem FD_CLOEXEC
(POSIX.1 vyžaduje např. u adresářů).
Obvykle: execve(2) je služba jádra, zbytek
knihovní funkce implementované pomocí ní.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 167 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Služby třídy exec(2,3)
Vyvolání shellu
system(3) Vyvolání příkazu shellu
#include <stdlib.h>
int system(char *string);
Spustí příkaz /bin/sh -c string jako potomka a
počká na jeho dokončení.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 168 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Implementace fork(2)
fork(2) bez stránkování
Systém bez stránkování – kopírování celého
adresního prostoru.
Následuje-li exec(2), nový adresní prostor se
nahradí.
Rodič:
Potomek:
Text Data Zásobník
copy
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 169 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Implementace fork(2)
fork(2) se stránkováním
0 3 GB
Virtuální
Fyzická
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 170 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Implementace fork(2)
fork(2) se stránkováním
Virtuální
Fyzická
r r r r r r
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 170 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Implementace fork(2)
fork(2) se stránkováním
Virtuální
Fyzická
r r r r r
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 170 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Využití stránkovací jednotky
Systémy se stránkováním
Unifikovaný systém diskových bufferů a virtuální
paměti – sdílení stránek s diskovými buffery –
stránka má svůj obraz v souboru.
Sdílení stránek téhož souboru, mapovaných do
různých procesů.
fork(2) – sdílení dat mezi rodičem a potomkem,
copy-on-write.
Sdílené knihovny – stejný mechanismus (sdílená
knihovna = paměťově mapovaný soubor).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 171 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Využití stránkovací jednotky
Stránkování na žádost
Demand-paging
Text procesu se nenačítá do paměti, pouze se
označí, odkud se má načíst.
Přístup k textu: výpadek stránky; stránka se načte
ze souboru.
Při nedostatku paměti lze přímo zrušit z paměti (bez
swapování), později lze novu načíst. Text file busy.
Výhoda – nenačítá se celý text, který se možná ani
nevyužije (např. chybné parametry na příkazové
řádce).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 172 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Využití stránkovací jednotky
I/O operace
mmap(2) – nemusí se načítat soubor do paměti,
načtou se jen jednotlivé stránky v případě potřeby.
read(2) – v případě, že čteme do bufferu
zarovnaného s velikostí stránky, může systém
pouze namapovat (copy-on-write) stránku z buffer
cache.
Otázka:
Je rychlejší zkopírovat stránku nebo ještě jednou
namapovat tutéž stránku?
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 173 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Využití stránkovací jednotky
I/O operace
mmap(2) – nemusí se načítat soubor do paměti,
načtou se jen jednotlivé stránky v případě potřeby.
read(2) – v případě, že čteme do bufferu
zarovnaného s velikostí stránky, může systém
pouze namapovat (copy-on-write) stránku z buffer
cache.
Otázka:
Je rychlejší zkopírovat stránku nebo ještě jednou
namapovat tutéž stránku?
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 173 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Využití stránkovací jednotky
Alokace paměti
Služba sbrk(2) pouze posune konec dat, nealokuje
nové stránky.
Přístup k nově alokovanému prostoru – výpadek
stránky, obsluha přidělí novou stránku.
Výhody – paměť se přiděluje až v okamžiku použití.
Viz pole ve Fortranu.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 174 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Využití stránkovací jednotky
Memory overcommitment
Má systém počítat, kolik paměti ještě „dluží“ procesům?
Ano: nenastane situace, kdy OS nemůže dostát
svým slibům a musí násilně ukončit proces.
Ne: nedojde tak brzo k vyčerpání zdrojů.
Některé systémy mají možnost nastavit míru
overcommitmentu.
Otázka:
Jak operační systém pozná, že došla paměť?
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 175 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Využití stránkovací jednotky
Memory overcommitment
Má systém počítat, kolik paměti ještě „dluží“ procesům?
Ano: nenastane situace, kdy OS nemůže dostát
svým slibům a musí násilně ukončit proces.
Ne: nedojde tak brzo k vyčerpání zdrojů.
Některé systémy mají možnost nastavit míru
overcommitmentu.
Otázka:
Jak operační systém pozná, že došla paměť?
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 175 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Využití stránkovací jednotky
Výhody stránkovacích systémů
Šetří se systémové zdroje – demand paging,
alokace paměti až v případě použití.
Zvýšení rychlosti – ušetří se kopírování paměti,
které je úzkým místem současných počítačů.
Sdílení paměti – unifikovaný systém VM a diskových
bufferů lépe využívá paměť.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 176 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Program na disku
Program na disku
Binární formát – Určuje strukturu souboru, ze
kterého se bere text programu
Rozpoznání formátu – magické číslo na začátku
souboru. Z user-space příkaz file(1), soubor
/etc/magic.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 177 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Program na disku
Binární formát script
Hlavička – 0x2123 (nebo 0x2321 na big-endian
systému). Textová podoba – #!. Následuje jméno
(cesta) interpreteru, který se na daný soubor spustí,
plus jeho parametry.
Příklad – #!/usr/bin/perl -ne, program v Perlu.
Jméno scriptu – předáno interpreteru jako další
parametr. Takto lze psát spustitelné soubory i ve
formě scriptů, nejen jako binární programy ve
strojovém kódu.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 178 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Program na disku
Starší binární formáty
Jména – a.out, x.out, COFF – common object file
format.
Minimálně čtyři sekce – hlavička, text,
inicializovaná data, neinicializovaná data (BSS).
Velikost základních částí – vypisuje program
size(1).
Další sekce – ladící informace, tabulka symbolů a
podobně.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 179 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Program na disku
Binární formát ELF
Extended Linkable Format
Stejný formát pro *.o soubory i pro spustitelné
programy.
Sekce – mají textová jména, lze přidávat další
sekce. Lze specifikovat, kam se která sekce má
instalovat do paměti.
Možná rozšíření – několik sekcí pro kód, z jednoho
sekvenčního assemblerového textu lze generovat
několik sekvencí kódu. Ikona spustitelného souboru,
a podobně.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 180 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Přístupová práva procesu
Přístupová práva procesu
Pro UID a GID platí podobná pravidla.
Reálné a efektivní UID.
Saved UID (pokud je _POSIX_SAVED_IDS).
Většina přístupových práv se prověřuje proti
efektivnímu UID.
Typy uid_t a gid_t, 16 nebo 32 bitů.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 181 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Přístupová práva procesu
Čtení přístupových práv
getuid(2), getgid(2) Čtení UID/GID
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
uid_t getuid();
uid_t geteuid();
gid_t getgid();
gid_t getegid();
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 182 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Přístupová práva procesu
Nastavení přístupových práv
setuid(2) Změna efektivního UID
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int setuid(uid_t uid);
int setgid(gid_t gid);
euid == 0: nastaví reálné, efektivní i uložené UID
na uid.
Jinak je-li uid rovno reálnému nebo uloženému UID,
změní pouze efektivní UID na uid.
Jinak končí s chybou EPERM.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 183 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Přístupová práva procesu
Záměna UID
setreuid(2) Výměna r-e UID
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int setreuid(uid_t ruid, uid_t euid);
int setregid(gid_t rgid, gid_t egid);
4.3BSD extenze pro systémy bez uloženého UID/GID.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 184 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Přístupová práva procesu
Uložené ID
Pokud je definováno _POSIX_SAVED_IDS
SVR4 podporuje uložená ID.
FIPS 151–1 vyžaduje tuto vlastnost.
Změna reálného UID: pouze superuživatel.
Efektivní UID je nastaveno službou exec(2), pokud
má příslušný program nastavený set-uid bit. Jinak
se efektivní UID nemění.
Uložené UID: při exec(2) se kopíruje z efektivního
UID.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 185 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Přístupová práva procesu
Příklad: Změny UID procesu
Mějme set-uid program, který patří uživateli číslo 1337
a je spuštěn uživatelem číslo 8086. UID procesu se
může měnit například takto:
Akce reálné efektivní uložené
Start programu 8086 1337 1337
setuid(8086) 8086 8086 1337
setuid(1337) 8086 1337 1337
exec() 8086 1337 1337
nebo:
setuid(8086) 8086 8086 1337
exec() 8086 8086 8086
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 186 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Přístupová práva procesu
Změna efektivního UID
seteuid(2) Nastavení efektivního UID
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int seteuid(uid_t uid);
int setegid(gid_t gid);
Umožní superuživatelskému procesu změnit jen
efektivní UID.
Vyžaduje systém podporující uložená UID.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 187 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Přístupová práva procesu
Doplňková GID
Starší verze UNIXu – při přihlášení uživatele: UID a
GID podle souboru /etc/passwd, změna GID
pomocí newgrp(1).
Novější systémy – doplňková (supplementary) GID.
Zavedeno v 4.2 BSD.
Seznam doplňkových GID (kromě reálného,
efektivního a uloženého).
Inicializace – při přihlášení podle /etc/group.
Přístupová práva – efektivní GID a všchna
doplňková GID.
NGROUPS_MAX – limit počtu doplňkových GID.
FIPS 151–1 – povinné a NGROUPS_MAX aspoň 8.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 188 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Přístupová práva procesu
getgroups(2) Získání doplňkových GID
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int getgroups(int size, gid_t grouplist[]);
Do pole grouplist[] uloží doplňková GID až do
počtu size.
Vrátí počet skutečně zapsaných položek pole
grouplist[].
Je-li size nulové, vrátí počet doplňkových GID pro
daný proces.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 189 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Přístupová práva procesu
setgroups(2) Nastavení doplňkových GID
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int setgroups(int size, gid_t grouplist[]);
Nastaví doplňková GID pro proces. Tuto funkci smí
používat pouze superuživatel.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 190 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Přístupová práva procesu
initgroups(3) GID podle /etc/group
#include <grp.h>
#include <sys/types.h>
int initgroups(char *user, gid_t group);
Nastaví doplňková GID podle /etc/group.
Navíc do seznamu skupin přidá skupinu group.
Používá se při přihlašování.
Knihovní funkce – volá setgroups(2).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 191 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Další atributy procesu
Další atributy procesu
getpid(2), getppid(2) Čísla procesu
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
pid_t getpid();
pid_t getppid();
Zjištění čísla procesu a čísla rodičovského procesu.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 192 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Další atributy procesu
Systémové zdroje
Uživatelský čas – čas strávený vykonáváním
user-space kódu.
Systémový čas – čas strávený vykonáváním služeb
jádra.
Reálný čas – čas, který uběhl na hodinách.
U+S lze počítat i včetně potomků.
Úkol:
Jaká nerovnost platí pro uživatelský, systémový a reálný
čas?
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 193 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Další atributy procesu
Systémové zdroje
Uživatelský čas – čas strávený vykonáváním
user-space kódu.
Systémový čas – čas strávený vykonáváním služeb
jádra.
Reálný čas – čas, který uběhl na hodinách.
U+S lze počítat i včetně potomků.
Úkol:
Jaká nerovnost platí pro uživatelský, systémový a reálný
čas?
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 193 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Další atributy procesu
times(2) Získání časových informací
#include <sys/times.h>
clock_t times(struct tms *buf);
struct tms {
time_t tms_utime;
time_t tms_stime;
time_t tms_cutime;
time_t tms_cstime;
}
Vrací reálný čas od nějakého okamžiku v minulosti.
Poslední dva údaje jsou včetně potomků.
Počet tiků systémového časovače.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 194 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Další atributy procesu
Další systémové zdroje
getrusage(2) Spotřebované systémové zdroje
#include <sys/time.h>
#include <sys/resource.h>
#include <unistd.h>
int getrusage(int who, struct rusage *r);
Parametr who je buďto RUSAGE_SELF nebo
RUSAGE_CHILDREN.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 195 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Další atributy procesu
Struktura rusage
struct timeval ru_utime; /* user time used */
struct timeval ru_stime; /* system time used */
long ru_maxrss; /* maximum resident set size */
long ru_ixrss; /* integral shared memory size */
long ru_idrss; /* integral unshared data size */
long ru_isrss; /* integral unshared stk size */
long ru_minflt; /* page reclaims */
long ru_majflt; /* page faults */
long ru_nswap; /* swaps */
long ru_inblock;/* block input operations */
long ru_oublock;/* block output operations */
long ru_nsignals;* signals received */
long ru_nvcsw; /* voluntary context switches */
long ru_nivcsw; /* involuntary ctxt switches */
...
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 196 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Další atributy procesu
Omezení systémových zdrojů
getrlimit(2), setrlimit(2)
#include <sys/time.h>
#include <sys/resource.h>
#include <unistd.h>
int getrlimit(int resource,
struct rlimit *rlim);
int setrlimit(int resource,
struct rlimit *rlim);
struct rlimit {
rlim_t rlim_cur; /* Soft limit */
rlim_t rlim_max; /* Hard limit */
};
Běžný uživatel – změny soft limitu až do výše hard
limitu.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 197 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Další atributy procesu
Typy systémových limitů
Parametr resource může být jeden z následujících:
RLIMIT_CORE : velikost souboru core
RLIMIT_CPU : strojový čas
RLIMIT_FSIZE : velikost vygenerovaného souboru
RLIMIT_DATA : velikost datové oblasti
RLIMIT_STACK : velikost zásobníku
RLIMIT_RSS : resident set size
většinou neimplementováno – proč?
RLIMIT_NPROC : počet procesů daného uživatele
RLIMIT_NOFILE : počet otevřených souborů
RLIMIT_MEMLOCK : uzamčená paměť
RLIMIT_AS : velikost virtuální paměti
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 198 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Další atributy procesu
Priorita procesu
uživatelská priorita (NI) - záměr správce systému
dispečerská priorita (PRI) - zohlednění interaktivity
a podobně
Čtení na dobrou noc
Fixing SCHED_IDLE, scheduling classes and policies
https://lwn.net/Articles/805317/
nice(2) Změna priority procesu
#include <unistd.h>
int nice(int inc);
Přičte inc k prioritě volajícího procesu. Superuživatel
může uvést negativní inkrement.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 199 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Další atributy procesu
Priorita procesu
getpriority(2) Čtení priority procesu
#include <sys/time.h>
#include <sys/resource.h>
int getpriority(int which, int who);
int setpriority(int which, int who, int pri);
Hodnota parametru which je jedna z následujících:
PRIO_PROCESS – priorita procesu.
PRIO_PGRP – priorita skupiny procesů.
PRIO_USER – priorita procesů daného uživatele.
Je-li who == 0, uvažuje se volající proces, skupina
procesů nebo uživatel.
Viz též renice(1).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 200 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Další atributy procesu
Kooperativní multitasking
sched_yield(2) Kooperativní multitasking
#include <sched.h>
int sched_yield();
Předá řízení jinému procesu, pokud je takový proces
k dispozici. Nepoužívat!
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 201 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Skupiny procesů, sessions
Skupiny procesů
Každý proces je v právě jedné skupině.
V každé skupině je jeden vedoucí proces.
Číslo skupiny je číslo vedoucího procesu.
Existence skupiny – dokud má aspoň jednoho člena.
Využití: zasílání signálu, přístup k terminálu (viz
termios(4)), změna priority, job control.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 202 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Skupiny procesů, sessions
Nastavení skupin procesů
setpgid(2), setpgrp(2) Skupiny procesů
#include <unistd.h>
int setpgid(pid_t pid, pid_t pgid);
pid_t setpgrp(void);
Je-li pid nebo pgid 0, bere se PID aktuálního
procesu.
setpgrp() je totéž co setpgid(0, 0).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 203 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Skupiny procesů, sessions
Čtení skupin procesů
getpgid(2), getpgrp(2) Skupiny procesů
#include <unistd.h>
pid_t getpgid(pid_t pid);
pid_t getpgrp(void);
Zjistí číslo skupiny procesu (nebo procesu
samotného, je-li pid = 0).
getpgid(0) je totéž co getpgrp().
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 204 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Skupiny procesů, sessions
Sessions
Procesy na jednom terminálu
V rámci session: více skupin procesů
Číslo session – číslo vedoucího procesu.
getsid(2), setsid(2)
#include <unistd.h>
pid_t getsid(pid_t pid);
pid_t setsid(void);
Selže, je-li proces vedoucím procesem skupiny.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 205 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Skupiny procesů, sessions
Démoni
Démon – proces běžící na pozadí bez řídícího
terminálu.
fork(2)
Rodič: _exit(2)
setsid(2)
Pracovní adresář – změnit na /.
Otevřené soubory – uzavřít.
Std. deskriptory 0, 1 a 2 – otevřít na /dev/null.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 206 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Procesy Skupiny procesů, sessions
Vytvoření démona
daemon(3)
#include <unistd.h>
int daemon(int nochdir, int noclose);
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 207 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
I/O operace
Kapitola 7
I/O operace
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 208 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
I/O operace Deskriptory
I/O operace
Filozofie fungování UNIXu
Všechno je soubor.
Soubor – základní jednotka při zpracování I/O
operací z pohledu služeb jádra.
Deskriptor – malé celé číslo – odkaz na otevřený
soubor.
Standardní deskriptory – 0, 1, 2 (POSIX.1:
symbolické konstanty STDIN_FILENO,
STDOUT_FILENO a STDERR_FILENO).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 209 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
I/O operace Deskriptory
I/O operace
Filozofie fungování UNIXu
Všechno je soubor.
Soubor – základní jednotka při zpracování I/O
operací z pohledu služeb jádra.
Deskriptor – malé celé číslo – odkaz na otevřený
soubor.
Standardní deskriptory – 0, 1, 2 (POSIX.1:
symbolické konstanty STDIN_FILENO,
STDOUT_FILENO a STDERR_FILENO).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 209 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
I/O operace Deskriptory
Otevření souboru
open(2), creat(2) Otevření souboru
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int open(char *path, int flags);
int open(char *path, int flags, mode_t mode);
int creat(char *path, mode_t mode);
flags je jedno z O_RDONLY, O_WRONLY nebo O_RDWR, plus
logický součet některých z konstant:
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 210 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
I/O operace Deskriptory
Parametry open(2)
O_CREAT – vytvoření souboru, pokud neexistuje.
O_EXCL – chyba, pokud soubor existuje.
O_TRUNC – zarovnání souboru na nulovou délku.
O_APPEND – před každým zápisem do souboru je
ukazatel pozice v souboru nastaven na
konec souboru (jako u lseek(2)).
O_NONBLOCK, O_NDELAY – otevření v neblokujícím
režimu.
O_SYNC – synchronní výstup.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 211 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
I/O operace Deskriptory
close(2) Uzavření deskriptoru
#include <unistd.h>
int close(int fd);
Uzavře deskriptor (a uvolní případné zámky, které
proces měl pro tento deskriptor). Uzavření provádí jádro
automaticky také při ukončení procesu.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 212 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
I/O operace Čtení a zápis souboru
Čtení souboru
read(2) Čtení souboru
#include <unistd.h>
ssize_t read(int fd,void *buf,size_t count);
Načte nejvýše count bajtů ze souboru do bufferu
buf.
Vrátí –1 v případě chyby,
0 na konci souboru,
jinak počet načtených bajtů.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 213 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
I/O operace Čtení a zápis souboru
Zápis do souboru
write(2) Zápis do souboru
#include <unistd.h>
ssize_t write(int fd,void *buf,size_t count);
Pokusí se zapsat nejvýše count bajtů do souboru.
Zápis začíná na současné pozici v souboru;
u souborů otevřených s parametrem O_APPEND se
před zápisem aktuální pozice přesune na konec
souboru.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 214 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
I/O operace Čtení a zápis souboru
Příklad: Kopírování souborů – I.
#define BUFSIZE (1<<14)
char *name1, *name2, *p, buffer[BUFSIZE];
int fd1, fd2, l1, l2;
...
if ((fd1 = open(name1, O_RDONLY)) == -1) {
perror(”Opening input file”);
exit(1);
}
if ((fd2 = open(name2,
O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,
0777)) == -1){
perror(”Opening output file”);
exit(2);
}
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 215 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
I/O operace Čtení a zápis souboru
Příklad: Kopírování souborů – II.
while ((l1 = read(fd1,buffer,BUFSIZE)) > 0) {
for (p=buffer; (l2=write(fd2,p,l1))>0;
p+=l2)
if(!(l1 -= l2))
break;
if (l2 <= 0) {
perror(”Writing output file”);
exit(3);
}
}
if (l1 < 0) {
perror (”Reading input file”);
exit(4);
}
close(fd1);
close(fd2);
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 216 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
I/O operace Pozice v souboru
Pozice v souboru
lseek(2) Nastavení pozice v souboru
#include <unistd.h>
off_t lseek(int fd, off_t offset, int odkud);
Parametr odkud nabývá těchto hodnot:
SEEK_SET – offset od začátku souboru.
SEEK_CUR – offset od aktuální pozice souboru.
SEEK_END – offset od konce souboru.
Viz též llseek(2).
Na některé typy souborů nelze použít lseek(2).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 217 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
I/O operace Pozice v souboru
Příznak O_APPEND
Úkol:
Jaký je rozdíl v chování nasledujících dvou úseků kódu?
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 218 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
I/O operace Pozice v souboru
Příznak O_APPEND
Varianta 1:
if ((fd = open(filename,O_WRONLY)) == -1) {
perror(”open”);
exit(1);
}
if (lseek(fd, 0L, SEEK_END) == -1) {
perror(”lseek”);
exit(2);
}
if (write(fd, buffer, size) == -1) {
perror(”write”);
exit(3);
}
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 219 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
I/O operace Pozice v souboru
Příznak O_APPEND
Varianta 2:
if ((fd = open(filename,O_WRONLY|O_APPEND))
== -1) {
perror(”open”);
exit(1);
}
if (write(fd, buffer, size) == -1) {
perror(”write”);
exit(3);
}
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 220 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
I/O operace Pozice v souboru
O_APPEND a čtení ze souboru
Úkol:
Otevřete-li soubor s O_RDWR|O_APPEND, můžete pomocí
lseek(2) číst data z kteréhokoli místa souboru?
A můžete také měnit soubor v kterémkoli jeho místě?
Napište program, který toto ověří a pokuste se
odhadnout, jakým způsobem je O_APPEND flag
obsluhován v jádře systému.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 221 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
I/O operace Tabulka otevřených souborů
Tabulka otevřených souborů
otevřené soubory
procesu
WMXSN:50597982
0
1
2
3
Flags Pointer
struct file i-uzly
flags
offset
flags
offset
flags
offset
UID
GID
velikost
UID
GID
velikost
UID
GID
velikost
BSD říká i-uzlům v paměti vnode .
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 222 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
I/O operace Tabulka otevřených souborů
Tabulka otevřených souborů – Linux
otevřené soubory
procesu
0
1
2
3
Flags Pointer
Adr. položky
(dentry)
Linux
struct file i-uzly
soubor1
soubor2
soubor3
flags
offset
flags
offset
flags
offset
UID
GID
velikost
UID
GID
velikost
UID
GID
velikost
WMXSN:50597982
Linuxu: cache adresářových položek (dentry) .
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 223 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
I/O operace Tabulka otevřených souborů
Duplikování deskriptoru
dup(2),dup2(2) Duplikace deskriptoru
#include <unistd.h>
int dup(int oldfd);
int dup2(int oldfd, int newfd);
Duplikování – nový odkaz na tutéž strukturu file.
Použití: přesměrování v shellu.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 224 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
I/O operace Tabulka otevřených souborů
Úkol:
Jak se liší funkce následujících dvou úseků kódu?
Varianta 1:
fd1=open(”file”,O_WRONLY|O_CREAT,0777);
fd2=dup(fd1);
write(fd1,”Hello, world\n”,13);
write(fd2,”Hello, world\n”,13);
close(fd1); close(fd2);
Varianta 2:
fd1=open(”file”,O_WRONLY|O_CREAT,0777);
fd2=open(”file”,O_WRONLY|O_CREAT,0777);
write(fd1,”Hello, world\n”,13);
write(fd2,”Hello, world\n”,13);
close(fd1); close(fd2);
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 225 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
I/O operace Řídící I/O operace
Změna vlastností deskriptoru
fcntl(2) Změna vlastností deskriptoru
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
int fcntl(int fd, int cmd);
int fcntl(int fd, int cmd, long arg);
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 226 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
I/O operace Řídící I/O operace
Příkazy pro fcntl(2)
F_DUPFD – duplikuje deskriptor fd do arg, podobně
jako dup2(2).
F_GETFD – čte flagy deskriptoru (pouze FD_CLOEXEC).
F_SETFD – nastavuje flagy deskriptoru (FD_CLOEXEC).
F_GETFL – čte flagy struktury file. Viz druhý
parametr open(2).
F_SETFL – nastavuje flagy struktury file. Lze
nastavovat např O_APPEND, O_NONBLOCK,
O_ASYNC a O_SYNC. Nikoliv měnit čtení na
zápis a naopak.
F_GETLK, F_SETLK – zamykání souboru (viz dále).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 227 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
I/O operace Řídící I/O operace
Práce s I/O zařízeními
ioctl(2) Práce s I/O zařízením
#include <unistd.h>
int ioctl(int fd, int cmd, long arg);
Není v POSIX.1.
I/O zařízení: reprezentováno souborem.
Některé operace: nelze převést na čtení/zápis dat
(např. SMART informace disku).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 228 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
I/O operace Řídící I/O operace
Příklad: ioctl(2)
Nastavení signálu DTR na sériové lince na logickou 1:
fd = open(”/dev/ttyS0”, O_RDWR);
ioctl(fd, TIOCMGET, &set_bits);
set_bits |= TIOCM_DTR;
ioctl(fd, TIOCMSET, &set_bits);
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 229 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory
Kapitola 8
Práce se soubory
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 230 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory i-uzly
i-uzel
i-uzel (identifikační uzel, inode) je struktura na
disku, která popisuje soubor.
metadata souboru.
Čtení atributů – služba stat(2), příkaz ls(1).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 231 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory i-uzly
Atributy i-uzlu
Délka souboru
Typ souboru
UID a GID vlastníka
Časy – přístupu, modifikace, a změny stavu.
Přístupová práva
Počet odkazů – klesne-li na nulu, je i-uzel uvolněn a
jeho datové bloky také.
Odkazy na datové bloky
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 232 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory i-uzly
Odkazy na datové bloky
Tradiční přístup:
13 položek – odkazů na datové bloky.
Položky 1–10 ukazují přímo na datové bloky.
Položka 11 ukazuje na blok, kde jsou odkazy na
datové bloky (první nepřímý odkaz).
Položka 12 ukazuje na blok, kde jsou odkazy na
bloky odkazů na datové bloky (druhý nepřímý
odkaz)
Položka 13 je třetí nepřímý odkaz.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 233 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory i-uzly
i-uzel a datové bloky
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 234 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory i-uzly
i-uzel a datové bloky – vlastnosti
Přímý přístup ke kterémukoli místu souboru.
Díry v souborech – /var/log/lastlog, core.
Úkol:
Má-li souborový systém velikost bloku 1 KB a bloky jsou
v i-uzlu indexovány 32-bitovým celým číslem bez
znaménka, jaká je maximální teoretická velikost
souboru?
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 235 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory i-uzly
Extent-based souborové systémy
i-uzel
UID
GID
velikost
WMXSN:50597982
=
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 236 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Služby stat(2)
Čtení atributů i-uzlu
stat(2) Informace o i-uzlu
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
int stat(char *path, struct stat *st);
int lstat(char *path, struct stat *st);
int fstat(int fd, struct stat *st);
Služba lstat(2) neprochází symbolické linky.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 237 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Služby stat(2)
Struktura stat
st_dev – zařízení, na kterém se i-uzel nachází.
st_ino – číslo i-uzlu.
st_mode – typ souboru a přístupová práva.
st_nlink – počet odkazů na i-uzel.
st_uid – vlastník souboru.
st_gid – skupina, které soubor patří.
st_rdev – zde je uloženo hlavní a vedlejší číslo, jde-li
o speciální soubor.
st_size – velikost souboru.
st_blksize – preferovaná velikost bloku pro I/O
operace.
st_blocks – počet bloků, odkazovaných z i-uzlu (viz
soubory s děrami).
st_atime, st_ctime, st_mtime – čas přístupu,
změny stavu, změny obsahu souboru.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 238 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Služby stat(2)
Typy souborů
Typ souboru lze z položky st_mode získat těmito makry:
S_ISREG() – běžný soubor.
S_ISDIR() – adresář.
S_ISCHR() – znakový speciální soubor.
S_ISBLK() – blokový speciální soubor.
S_ISFIFO() – roura nebo pojmenovaná roura.
S_ISLNK() – symbolický link.
S_ISSOCK() – pojmenovaný socket.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 239 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Služby stat(2)
Přístupová práva souboru
Přístupová práva lze z st_mode získat těmito maskami:
S_ISUID, S_ISGID, S_ISVTX – set-uid bit, set-gid bit a
sticky bit.
S_IRUSR, S_IWUSR, S_IXUSR – práva vlastníka
souboru.
S_IRGRP, S_IWGRP, S_IXGRP – práva skupiny.
S_IROTH, S_IWOTH, S_IXOTH – práva ostatního světa.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 240 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Služby stat(2)
Ověření přístupových práv
access(2) Ověření přístupových práv
#include <unistd.h>
int access(char *path, int mode);
Ověřuje proti reálnému UID/GID.
Parametr mode – typ přístupu: log. součet F_OK,
R_OK, W_OK nebo X_OK.
POZOR: hrozí časová závislost a bezpečnostní
problém!
Úkol:
Ověřte, jak se služba access(2) chová, je-li
argumentem symbolický link, resp. symbolický link
ukazující do prázdna.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 241 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Nově vytvářené soubory
Nově vytvářené soubory
Vlastník – podle efektivního UID vytvářejícího
procesu.
Skupina – více možností.
Podle efektivního GID procesu, který soubor
vytvořil.
Podle GID adresáře, ve kterém je soubor vytvářen.
První varianta je v SVR4, druhá v BSD systémech (a
vyžaduje ji FIPS 151-1). V SVR4 lze druhé varianty
dosáhnout přidáním set-gid bitu do přístupových práv
adresáře.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 242 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Nově vytvářené soubory
Nově vytvářené soubory
umask(2) Maska přístupových práv
#include <sys/stat.h>
int umask(int newmask);
Vrací předchozí nastavení masky.
Bity, které jsou v masce nastaveny na 1, se u nově
vytvářeného souboru nulují.
Příklad:
Je-li umask rovno 022 a třetí parametr open(2) je roven
0776, má výsledný soubor práva
0776 & ~022 = 0754.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 243 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Změna práv souboru
Změna vlastníka souboru
Právo měnit – obvykle jen superuživatel (diskové
kvóty).
POSIX.1 – volitelné: v době kompilace podle makra
_POSIX_CHOWN_RESTRICTED, v době běhu pomocí
fpathconf(3), resp. pathconf(3).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 244 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Změna práv souboru
Změna skupiny souboru
Skupinu může měnit i běžný proces, pokud jsou splněny
zároveň tyto podmínky:
Efektivní UID procesu je totožné s UID vlastníka
souboru.
Nemění se zároveň s GID také UID vlastníka
souboru.
Nové GID je totožné s efektivním GID procesu nebo
s některým z dodatkových GID procesu.
Poznámka
Při změně vlastníka/skupiny se nulují
set-UID/set-GID bity.
BSD 4.4 a další – nulují set-UID/set-GID i při zápisu
do souboru.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 245 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Změna práv souboru
Změna vlastníka a skupiny
chown(2) Změna vlastníka/skupiny souboru
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int chown(char *path,uid_t owner,gid_t grp);
int lchown(char *path,uid_t owner,gid_t grp);
int fchown(int fd,uid_t owner,gid_t grp);
Je-li owner nebo grp roven –1, neprovádí se změna
tohoto údaje.
lchown(2) je pouze v SVR4. V ostatních systémech
mění chown(2) práva symbolického linku.
Bezpečnost!
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 246 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Změna práv souboru
Změna přístupových práv souboru
chmod(2) Změna přístupových práv
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
int chmod(char *path, mode_t mode);
int fchmod(int fd, mode_t mode);
Úkol:
Jakým parametrem nastavíte práva rwsr-xr-- ?
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 247 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Změna velikosti souboru
Změna velikosti souboru
truncate(2) Nastavení velikosti souboru
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int truncate(char *path, off_t length);
int ftruncate(int fd, off_t length);
Některé systémy nedovolí zvětšit soubor.
SVR4 implementuje navíc fcntl(F_FREESP) –
vytvoření díry v již existujícím souboru.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 248 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Změna velikosti souboru
Změna velikosti souboru
Úkol:
Napište program, který vytvoří soubor s dírou.
Vyzkoušejte, které UN*Xové programy (např. cp(1),
tar(1), gtar(1), cpio(1)) umí takto vytvořený soubor
zkopírovat včetně díry.
Úkol:
Zjistěte, které ze tří časů evidovaných v i-uzlu se mění
při volání truncate(2).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 249 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Odkazy na i-uzel
Pevné linky
link(2) Vytvoření odkazu na i-uzel
#include <unistd.h>
int link(char *path, char *newpath);
Vytvoří další jméno i-uzlu.
Může skončit s chybou, pokud path a newpath
nejsou na tomtéž svazku.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 250 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Odkazy na i-uzel
Smazání souboru
unlink(2) Zrušení odkazu na i-uzel
#include <unistd.h>
int unlink(char *path);
Zruší odkaz na i-uzel.
Pokud je počet odkazů na i-uzel nulový, uvolní i-uzel
a datové bloky souboru.
Pozor: za odkaz se považuje také odkaz z tabulky
otevřených souborů.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 251 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Odkazy na i-uzel
Příklad: Anonymní dočasný soubor
fd = open(”file”, O_CREAT|O_RDWR|O_EXCL);
unlink(”file”);
Upozornění:
Jen příklad; nutno lépe zvolit jméno souboru!
Dopředný odkaz pro odvážné ^_~
Viz též linkat(2).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 252 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Odkazy na i-uzel
Smazání souboru nebo adresáře
remove(3) Zrušení souboru/adresáře
#include <stdio.h>
int remove(char *path);
Smaže soubor nebo adresář.
Je součástí normy ANSI C.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 253 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Odkazy na i-uzel
Přejmenování souboru
rename(2) Přejmenování souboru/adresáře
#include <unistd.h>
int rename(char *oldpath, char *newpath);
Atomické přejmenování/přesunutí souboru v rámci
jednoho svazku.
ANSI C definuje jen pro soubory.
Úkol:
Jak funguje mv(1), není-li zdrojové a cílové jméno na
tomtéž svazku?
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 254 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Časy souboru
Časy souboru
utime(2) Nastavení časů souboru
#include <sys/types.h>
#include <utime.h>
int utime(char *path, struct utimbuf *times);
struct utimbuf {
time_t actime;
time_t modtime;
}
Nastavení atime a mtime.
Je-li parametr times NULL, nastaví na aktuální čas.
Nastavovat smí pouze vlastník souboru (nebo
superuživatel).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 255 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Časy souboru
Časy souboru – vyšší přesnost
utimes(2) Nastavení časů souboru
#include <sys/time.h>
int utimes(char *path, struct timeval times[2]);
Úkol:
Napište program, který nastaví délku zadaného
souboru na nulu, ale zachová jeho čas posledního
přístupu i modifikace.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 256 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Časy souboru
Časy souboru – vyšší přesnost
utimes(2) Nastavení časů souboru
#include <sys/time.h>
int utimes(char *path, struct timeval times[2]);
Úkol:
Napište program, který nastaví délku zadaného
souboru na nulu, ale zachová jeho čas posledního
přístupu i modifikace.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 256 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Symbolické linky
Symbolické linky
Příklad: Symbolický link
$ ls -l /proc/self/fd/0
lrwx------. 1 kas staff 64 2009-12-07 12:44 \
/proc/self/fd/0 -> /dev/pts/17
Symbolický odkaz na soubor pomocí cesty.
Relativní versus absolutní symbolické linky.
Uloženo v datovém bloku souboru.
Přístupová práva – obvykle nemají význam.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 257 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Symbolické linky
Vytvoření symbolického linku
symlink(2) Vytvoření symbolického linku
#include <unistd.h>
int symlink(char *sympath, char *path);
Vytvoří symbolický link path, obsahující řetězec
sympath.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 258 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Symbolické linky
Čtení obsahu symlinku
readlink(2) Čtení symbolického linku
#include <unistd.h>
int readlink(char *path, char *buf, size_t sz);
Přečte obsah symbolického linku.
Provádí ekvivalent open(2), read(2) a close(2).
Vrací délku symlinku.
Obsah bufferu není ukončen nulovým znakem.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 259 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Symbolické linky
Symbolické linky a přístup k souborům
Služby, neprocházející symlinky
chown(2) (pokud v systému neexistuje lchown(2)),
lchown(2), lstat(2), readlink(2), rename(2) a
unlink(2).
Úkol
Co bude výsledkem těchto tří příkazů na různých
systémech?
$ touch ježek
$ ln -s ježek tučňák
$ ln tučňák ptakopysk
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 260 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Symbolické linky
Symbolické linky a přístup k souborům
Služby, neprocházející symlinky
chown(2) (pokud v systému neexistuje lchown(2)),
lchown(2), lstat(2), readlink(2), rename(2) a
unlink(2).
Úkol
Co bude výsledkem těchto tří příkazů na různých
systémech?
$ touch ježek
$ ln -s ježek tučňák
$ ln tučňák ptakopysk
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 260 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Dočasné soubory
Vytváření dočasných souborů
Adresář /tmp, /var/tmp.
Sticky bit
Exkluzivita
Bezpečnostní problém se symbolickými linky.
Linux – O_CREAT|O_EXCL.
FreeBSD – O_NOFOLLOW.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 261 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Dočasné soubory
Dočasný soubor z C
mkstemp(3) Vytvoření dočasného souboru
#include <stdlib.h>
int mkstemp(char *template);
Příklad: Použití mkstemp(3)
char *tmpfile = strdup(”/tmp/mail.XXXXXX”);
int fd = mkstemp(tmpfile);
Vytvoří dočasný soubor podle dané masky.
Písmena X – na konci, aspoň 6.
Vrátí deskriptor, do parametru zapíše skutečné
jméno.
Nepoužívat: mktemp(3), tmpnam(3), tempnam(3).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 262 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Dočasné soubory
Dočasný soubor ze shellu
Špatně:
TMPFILE=/tmp/mujprogram.$$
ls > $TMPFILE
Správně:
TMPFILE=‘mktemp /tmp/mujprogram.XXXXXX‘
ls > $TMPFILE
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 263 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Dočasné soubory
Dočasný soubor ze shellu
Špatně:
TMPFILE=/tmp/mujprogram.$$
ls > $TMPFILE
Správně:
TMPFILE=‘mktemp /tmp/mujprogram.XXXXXX‘
ls > $TMPFILE
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 263 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Adresáře v UNIXu
Adresáře
Adresář – je také soubor
Obsahuje záznamy tvaru (název, číslo i-uzlu).
Položka „.“ – odkaz na sebe.
Položka „..“ – odkaz na nadřazený adresář.
„..“ v kořenovém adresáři ukazuje na sebe.
Implementace – položky „.“ a „..“ jsou často
implementovány na úrovni OS, nikoli nutně fyzicky
na disku.
Soubor pod více jmény – ne adresáře (nejasný
význam „..“ v adresáři).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 264 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Adresáře v UNIXu
Adresáře – pokračování
Délka jména – záleží na FS. Původní UNIX: 14, dnes
většinou aspoň 252.
Délka struktury – pevná nebo proměnná.
Organizace adresáře – seznam, pole, strom.
Každý adresář má aspoň dva odkazy (odkud?).
Sémantika konstrukce „//“.
Viz též path_resolution(7) .
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 265 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Adresáře v UNIXu
Struktura adresáře
tabulka i-uzlůadresář
.
jméno i-uzel
..
rei.jpg
ayanami.jpg
misato.jpg
1
1
3
3
5
2
2
1
1
2
3
4
5
počet
odkazů
0
0
0
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 266 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Adresáře v UNIXu
Nový adresář
mkdir(2) Vytvoření adresáře
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
int mkdir(char *path, mode_t mode);
Vytvoří nový prázdný adresář.
Práva: mode + umask(2).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 267 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Adresáře v UNIXu
Zrušení adresáře
rmdir(2) Smazání adresáře
#include <unistd.h>
int rmdir(char *path);
Smaže prázdný adresář.
S adresářem je možné nadále pracovat, má-li jej
v této době některý proces otevřený.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 268 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Adresáře v UNIXu
Čtení adresáře
V některých systémech je možné adresář číst přímo
pomocí služby read(2).
Linux: O_DIRECTORY.
POSIX.1 definuje přístup k adresáři pomocí
následujícího rozhraní:
opendir(3) Otevření adresáře
#include <sys/types.h>
#include <dirent.h>
DIR *opendir(char *path);
int closedir(DIR *dp);
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 269 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Adresáře v UNIXu
Čtení obsahu adresáře
readdir(3) Čtení adresářové položky
#include <sys/types.h>
#include <dirent.h>
struct dirent *readdir(DIR *dp);
void rewinddir(DIR *dp);
struct dirent {
ino_t d_ino;
char d_name[NAME_MAX+1];
}
POSIX.1 definuje pouze položku d_name.
Pořadí jmen souborů závisí na implementaci.
Linux – služba jádra getdents64(2).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 270 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Adresáře v UNIXu
Úkol: vlastnosti čtení adresáře
Úkol:
Napište program, který vypíše obsah adresáře pomocí
výše uvedených funkcí. Je pořadí souborů pokaždé
stejné? Je výpis setříděn? Jsou vypsány i soubory,
začínající tečkou?
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 271 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Adresáře v UNIXu
Adresáře procesu
getcwd(3) Jméno pracovního adresáře
#include <unistd.h>
char *getcwd(char *buf, size_t sz);
Vrátí cestu k pracovnímu adresáři.
Je-li sz příliš malé, skončí s chybou.
Pozor na rozdíl mezi pwd a /bin/pwd.
Linux – knihovní funkce nad getcwd(2).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 272 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Adresáře v UNIXu
Změna pracovního adresáře
chdir(2) Změna pracovního adresáře
#include <unistd.h>
int chdir(char *path);
int fchdir(int fd);
Změní pracovní adresář na zadaný adresář.
Kontrola přístupových práv.
Místo getcwd(3) a po čase chdir(2) zpět je lépe
použít fchdir(2).
Proč neexistuje cd(1)?
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 273 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Adresáře v UNIXu
Kořenový adresář procesu
chroot(2) Změna kořenového adresáře
procesu
#include <unistd,h>
int chroot(char *path);
Změní kořenový adresář procesu.
Povoleno pouze superuživateli.
Úkol:
Co všechno je nutné k tomu, aby proces mohl
„uniknout“ z prostředí se změněným kořenovým
adresářem?
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 274 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Adresáře v UNIXu
Relativní cesty lokálně
Problém: pracovní adresář v knihovně
Přístup sady funkcí (knihovna) k relativně
adresovaným souborům
Nelze použít pracovní adresář
Hlavní kód může kdykoli volat chdir(2)
Podobně uvnitř vláken
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 275 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Adresáře v UNIXu
*at-služby jádra
Předává se adresářový deskriptor
Relativní cesty vůči tomuto adresáři
*at(2) Adresářově-relativní cesty
#include <unistd.h>
int openat(int dirfd, path, flags, mode);
int mkdirat(int dirfd, path, mode);
int unlinkat(int dirfd, path, flags);
...
Pro dirfd == AT_FDCWD se použije pracovní
adresář procesu.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 276 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Atomické operace na disku
Synchronizace disků
sync(2) Synchronizování disků
#include <unistd.h>
void sync(void);
Zařadí buffery které se mají ukládat na disk do
fronty pro okamžitý zápis.
Nečeká na dokončení zápisu.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 277 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Atomické operace na disku
Synchronizace deskriptoru
fsync(2), fdatasync(2)
#include <unistd.h>
int fdatasync(int fd);
int fsync(int fd);
Zapíše všechny modifikované části souboru na disk.
fdatasync(2) nezapisuje metadata souboru (čas
modifikace, ...).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 278 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Atomické operace na disku
Garance dat v POSIXu
Problém – patří nadřazený adresář pod „metadata
souboru“?
Problém – jak atomicky přepsat soubor?
O_PONIES ^_~
Čtení na dobrou noc ^_~
Valerie Aurora: POSIX v. reality: A position on O_PONIES
http://lwn.net/Articles/351422/
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 279 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Speciální soubory
Vytvoření speciálního souboru
mknod(2) Vytvoření souboru
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
int mknod(char *path,mode_t mode,dev_t dev);
int mkfifo(char *path, mode_t mode);
Vytvoří soubor daného jména.
Parametr mode specifikuje přístupová práva a typ
souboru (S_IFREG, S_IFCHR, S_IFBLK nebo
S_IFIFO, viz stat(2)).
Linux – nelze takto vytvořit adresář.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 280 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Access Control Lists
Access Control Lists
Řízení přístupu pomocí GID – dostatečně silné, ale
vyžaduje spoluúčast superuživatele.
ACL – plné řízení přístupu vlastníkem souboru.
Seznam položek tvaru typ:hodnota:[r][w][x]
Implicitní položky – typ u, g, o s prázdnnou
hodnotou.
Další položky – typ u a g s neprázdnou hodnotou.
Je-li aspoň jedna takováto položka, je povinná další
položka typu m – maska.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 281 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Access Control Lists
Příklad: ACL
u::rwx,g::r-x,o::r--
u::rwx,g::r-x,o::---,\
u:bob:rwx,g:wheel:rw-,m::r-x
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 282 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Práce se soubory Access Control Lists
ACL – vlastnosti
Vyhodnocování – hledá se shoda efektivního UID
procesu, pokud se nenalezne, tak efektivní GID a
doplňková GID, pokud se ani tady nenalezne,
použije se položka o:. U nepovinných položek
logický součin s maskou.
Omezení – právě jedna položka od typu u::, g::,
o::. Nejvýše jedna položka m::. Nejvýše jeden
záznam pro každého uživatele a skupinu.
Korespondence s UNIXovými právy – práva
vlastníka souboru = položka u::, práva skupiny
souboru = položka m::; není-li, pak g::.
Implicitní ACL – u adresářů. Použije se pro nově
vytvářené soubory.
Programy – getfacl(1), setfacl(1), chacl(1).
Též acl(5).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 283 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Komunikace mezi procesy
Kapitola 9
Komunikace mezi procesy
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 284 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Komunikace mezi procesy Roura
Roura
Datový kanál – zasílání proudu dat mezi procesy.
Implementace – kruhový buffer velikosti PIPE_BUF.
Čtecí konec, zápisový konec (deskriptory).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 285 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Komunikace mezi procesy Roura
Nepojmenovaná roura
pipe(2) Vytvoření roury
#include <unistd.h>
int pipe(int fd[2]);
Vrátí dva deskriptory – fd[0] pro čtení a fd[1] pro
zápis.
Využití: zdědění deskriptorů přes fork(2).
Komunikace mezi příbuznými procesy.
Příklad: operátor „|“ v shellu.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 286 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Komunikace mezi procesy Roura
Pojmenovaná roura
Vznik – službou jádra mknod(2).
Otevření – služba open(2) s příslušnou cestou.
Vlastnosti – stejné jako u nepojmenované roury.
I pro nesouvisející procesy.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 287 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Komunikace mezi procesy Roura
Vlastnosti roury
Zápis až do velikosti PIPE_BUF je atomický.
Otevření (pojmenované) roury pro zápis se
zablokuje do doby, než některý jiný proces otevře
rouru pro čtení.
Čtení z roury vrátí konec souboru (služba read(2)
vrátí nulu), pokud žádný proces nemá otevřený
zápisový konec roury a v bufferu nejsou žádná data.
Zápis do roury způsobí zaslání SIGPIPE, nemá-li
žádný proces rouru otevřenou pro čtení.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 288 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Komunikace mezi procesy Roura
Příklad použití roury – I.
#include <unistd.h>
...
int r, fd[2];
int buf[PIPE_BUF];
...
if (pipe(fd) == -1) {
perror(”pipe()”);
exit(1);
}
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 289 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Komunikace mezi procesy Roura
Příklad použití roury – II.
switch (fork()) {
case -1:
perror(”fork()”);
exit(1);
case 0: /* Potomek */
close(fd[0]);
write(fd[1], ”Manipulační svěrka\n”, 19);
exit(0);
default: /* Rodič */
close(fd[1]);
while ((r = read(fd[0], buf, PIPE_BUF)) > 0)
write(1, buf, r);
wait(NULL);
exit(0);
}
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 290 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Komunikace mezi procesy Signály
Signály
Signál – asynchronní událost.
Reakce – ignorovat, zachytit ovladačem (handler),
implicitní akce.
Zachycení signálu – proces začne vykonávat
handler.
Ukončení handleru – pokračování od místa
přerušení.
Zaslání signálu procesem – práva podle efektivního
UID.
Zaslání signálu jádrem – obvykle synchronní
odpověď na akci procesu.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 291 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Komunikace mezi procesy Signály
Reakce na signál
signal(2) Nastavení reakce na signál
#include <signal.h>
void (*signal(int sig,
void (*hndlr)(int)))(int);
nebo jinak:
typedef void SigHandler(int);
SigHandler *signal(int sig, SigHandler *hndlr);
Nainstaluje ovladač signálu.
Vrátí jeho předešlou hodnotu.
Speciální hodnoty handleru: SIG_IGN (ignore),
SIG_DFL (default).
Parametrem ovladače je číslo signálu.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 292 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Komunikace mezi procesy Signály
Zaslální signálu
kill(2), raise(2) Zaslání signálu
#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
int kill(pid_t pid, int signo);
int raise(int signo);
pid > 0 zaslán procesu s číslem pid.
pid == 0 zaslán procesům ze stejné skupiny.
pid < 0 zaslán procesům ze skupiny abs(pid).
pid == -1 nespecifikovaný výsledek (obvykle všem
procesům).
signo == 0 – jen testuje zaslání signálu (viz EPERM vs.
ESRCH).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 293 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Komunikace mezi procesy Signály
Čekání na signál
pause(2) Čekání na signál
#include <unistd.h>
int pause();
Úkol:
Zjistěte, jakou hodnotu errno nastavuje služba jádra
pause(2).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 294 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Komunikace mezi procesy Signály
Čekání na signál
pause(2) Čekání na signál
#include <unistd.h>
int pause();
Úkol:
Zjistěte, jakou hodnotu errno nastavuje služba jádra
pause(2).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 294 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Komunikace mezi procesy Tabulka signálů
Dostupné signály – I.
A – ANSI C
P – POSIX.1
J – POSIX.1, systém podporuje job control
S – System V Release 4
B – 4.3BSD
Jméno Popis Std. Akce
SIGABRT Abnormální ukončení APSB core
SIGALRM Časovač PSB ukončení
SIGBUS Hardwarová chyba SB core
SIGCHLD Změna stavu potomka JSB ignorování
SIGCONT Pokračování po STOP JSB znovuspuštění
SIGEMT Hardwarová chyba SB core
SIGFPE Chyba reálné aritmetiky APSB core
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 295 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Komunikace mezi procesy Tabulka signálů
Dostupné signály – II.
Jméno Popis Std. Akce
SIGHUP Zavěšení linky PSB ukončení
SIGILL Neplatná instrukce APSB core
SIGINFO Získání stavu z terminálu B ignorování
SIGINT Přerušení z terminálu APSB ukončení
SIGIO Asynchronní I/O SB core
SIGIOT Hardwarová chyba SB core
SIGKILL Ukončení procesu PSB ukončení
SIGPIPE Rouru nikdo nečte PSB ukončení
SIGPOLL Sledovatelná událost S ukončení
SIGPROF Profilovací časovač SB ukončení
SIGPWR Výpadek napájení S ignorování
SIGQUIT Znak Quit na terminálu PSB core
SIGSEGV Chyba segmentace APSB core
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 296 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Komunikace mezi procesy Tabulka signálů
Dostupné signály – III.
Jméno Popis Std. Akce
SIGSTOP Pozastavení procesu JSB pozastavení
SIGSYS Neplatná služba jádra SB core
SIGTERM Výzva k ukončení APSB ukončení
SIGTRAP Hardwarová chyba SB core
SIGTSTP Znak Stop na terminálu JSB pozastavení
SIGTTIN Pokus o čtení z terminálu JSB pozastavení
SIGTTOU Pokus o zápis na terminál JSB pozastavení
SIGURG Urgentní událost SB ignorování
SIGUSR1 Uživatelský signál 1 PSB ukončení
SIGUSR2 Uživatelský signál 2 PSB ukončení
SIGVTALRM Virtuální časovač SB ukončení
SIGWINCH Změna velikosti okna SB ignorování
SIGXCPU Překročení strojového času SB core
SIGXFSZ Překročení velikosti souboru SB core
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 297 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Komunikace mezi procesy Tabulka signálů
Vlastnosti signálů
Z hlediska procesu – signál je v podstatě vnější
(obvykle asynchronní) přerušení.
Z hlediska CPU – zasílaný signál neodpovídá
žádnému přerušení, některé generované signály
odpovídají interním přerušením (exception) CPU.
Nejsou atomické operace – příchod signálu mezi
instalací ovladače a službou pause(2).
Nespolehlivost – více vygenerovaných signálů může
být doručeno jako jeden signál.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 298 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Komunikace mezi procesy Nové rozhraní pro signály
Spolehlivé signály
Vygenerování signálu – v okamžiku volání kill(2).
Doručení signálu (delivery) – vykonání reakce na
signál.
Čekající signál (pending) – stav mezi
vygenerováním a doručením.
Blokování signálu – odložení doručení. Signál
zůstává ve stavu pending dokud proces nezruší
blokování nebo nenastaví reakci na ignorování.
Signál vygenerován vícekrát – v původním rozhraní
se mohl doručit jednou nebo vícekrát. Novější
systémy: fronta signálů (queued signals).
Restartování služeb jádra – místo EINTR
(přerušitelné služby).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 299 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Komunikace mezi procesy Nové rozhraní pro signály
Množiny signálů
Množina signálů – nový datový typ. Slouží ke změně
reakcí na více signálů jednou (atomickou) službou
jádra.
sigsetops(3) Operace nad množinou signálů
#include <signal.h>
int sigemptyset(sigset_t *set);
int sigfillset(sigset_t *set);
int sigaddset(sigset_t *set, int signo);
int sigdelset(sigset_t *set, int signo);
int sigismember(sigset_t *set, int signo);
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 300 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Komunikace mezi procesy Nové rozhraní pro signály
Zablokování signálu
sigprocmask(2) Blokování signálů
#include <signal.h>
int sigprocmask(int how, sigset_t *set,
sigset_t *old);
Hodnota parametru how:
SIG_BLOCK – sjednocení původní množiny a set.
SIG_UNBLOCK – průnikk původní množiny a doplňku set.
SIG_SETMASK – nastavení na set.
Jsou-li odblokovány čekající signály, je aspoň jeden
doručen před návratem ze sigprocmask(2).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 301 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Komunikace mezi procesy Nové rozhraní pro signály
Dotaz na čekající signály
sigpending(2) Dotaz na čekající signály
#include <signal.h>
int sigpending(sigset_t *set);
Do množiny set uloží signály, které v daném okamžiku
čekají na doručení.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 302 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Komunikace mezi procesy Nové rozhraní pro signály
Čekání na signál
sigsuspend(2) Čekání na signál
#include <signal.h>
int sigsuspend(sigset_t *set);
Dočasně nahradí masku blokovaných signálů za set a
zablokuje proces, dokud jeden z těchto signálů nepřijde.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 303 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Komunikace mezi procesy Nové rozhraní pro signály
Reakce na signál
sigaction(2) Změna reakce na signál
#include <signal.h>
int sigaction(int signum, struct sigaction
*act, struct sigaction *old);
struct sigaction {
void (*sa_handler)(int);
sigset_t sa_mask;
int sa_flags;
}
sa_handler může být i SIG_IGN nebo SIG_DFL.
sa_mask – signály, které mají být zablokovány během
provádění handleru.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 304 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Komunikace mezi procesy Nové rozhraní pro signály
Příznaky struktury sigaction
SA_NOCLDSTOP – pro SIGCHLD: ne při pozastavení, jen
při ukončení.
SA_ONESHOT (nebo SA_RESETHAND) – jednorázová
instalace ovladače. Pak zpět na SIG_DFL.
SA_ONSTACK – použít alternativní zásobník (viz
sigaltstack(2)).
SA_NOCLDWAIT – pro SIGCHLD: proces nečeká na
potomky a potomci nevytvářejí zombie.
SA_NODEFER (nebo SA_NOMASK) – během provádění
ovladače není zablokováno doručení
stejného signálu.
SA_RESTART – restartuj případnou přerušitelnou službu
jádra namísto chyby EINTR.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 305 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Komunikace mezi procesy Nové rozhraní pro signály
Diskuse rozhraní signálů
Čtení na dobrou noc ^_~
Neil Brown:
Ghosts of UNIX past, part 3: Unfixable designs
http://lwn.net/Articles/414618/
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 306 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Komunikace mezi procesy I/O multiplexing
I/O multiplexing
Příklad: Kopírování dat mezi deskriptory
while (!done) {
if ((n = read(fd1, buf, bufsiz)) <= 0)
break;
if (write(fd2, buf, n) < 0)
error_message(”write to fd2”);
if ((n = read(fd2, buf, bufsiz)) <= 0)
break;
if (write(fd1, buf, n) < 0)
error_message(”write to fd1”);
}
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 307 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Komunikace mezi procesy I/O multiplexing
I/O multiplexing
Jak řešit blokující I/O operace?
polling
asynchronní I/O
vlákna
selektivní čekání (událostně řízené programy)
Rozhraní pro multiplexing
select(2) – původně z BSD
poll(2) – System V
kqueue(2) – FreeBSD
/dev/poll – Solaris
/dev/epoll, eventfd(2) – Linux
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 308 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Komunikace mezi procesy I/O multiplexing
I/O multiplexing
Jak řešit blokující I/O operace?
polling
asynchronní I/O
vlákna
selektivní čekání (událostně řízené programy)
Rozhraní pro multiplexing
select(2) – původně z BSD
poll(2) – System V
kqueue(2) – FreeBSD
/dev/poll – Solaris
/dev/epoll, eventfd(2) – Linux
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 308 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Komunikace mezi procesy I/O multiplexing
Množiny deskriptorů
FD_*(3)
#include <sys/select.h>
fd_set set;
FD_CLR(int fd, fd_set *pset);
FD_SET(int fd, fd_set *pset);
FD_ISSET(int fd, fd_set *pset);
FD_ZERO(fd_set *pset);
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 309 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Komunikace mezi procesy I/O multiplexing
Selektivní čekání
select(2)
#include <sys/select.h>
struct timeval {
long tv_sec; /* sekundy */
long tv_usec; /* mikrosekundy */
};
int select(int n, fd_set *rdset, fd_set *wrset,
fd_set *exset, struct timeval *timeout);
Parametr n – horní limit velikosti množiny
dekriptorů.
Vrací ty deskriptory, kde nastala očekávaná
událost.
Návratová hodnota: počet připravených
deskriptorů.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 310 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Komunikace mezi procesy I/O multiplexing
Příklad: select(2)
static int done=0;
int dualcopy(int ttyfd, int modemfd)
{
fd_set rfds, wfds, xfds;
char mbuffer[BUFSIZE], tbuffer[BUFSIZE];
char *mptr, *tptr;
int mlen=0, tlen=0;
int nfds, i;
int maxfd=1+(ttyfd>modemfd?ttyfd:modemfd);
while (!done) {
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 311 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Komunikace mezi procesy I/O multiplexing
Příklad: select(2)
FD_ZERO(&rfds);
FD_ZERO(&wfds);
FD_ZERO(&xfds);
FD_SET(modemfd, &xfds);
FD_SET(ttyfd, &xfds);
if (mlen) FD_SET(ttyfd, &wfds);
else FD_SET(modemfd, &rfds);
if (tlen) FD_SET(modemfd, &wfds);
else FD_SET(ttyfd, &rfds);
nfds = select(maxfd, &rfds, &wfds,
&xfds, NULL);
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 312 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Komunikace mezi procesy I/O multiplexing
Příklad: select(2)
if (nfds == -1)
switch(errno) {
case EBADF:
printf(”invalid fd!\n”);
return -1;
case EINTR:
/* Dostali jsme signál. */
continue;
case EINVAL:
printf(”Internal error!\n”);
return -3;
default:
printf(”Invalid errno=%d\n”,
errno);
return -4;
}
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 313 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Komunikace mezi procesy I/O multiplexing
Příklad: select(2)
if (nfds == 0)
/* Toto se stane jen při timeoutu. */
contintue;
if (FD_ISSET(ttyfd, &xfds)) {
printf(”Exception on tty\n”);
return 0;
}
if (FD_ISSET(modemfd, &xfds)) {
printf(”Exception on modem\n”);
return 0;
}
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 314 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Komunikace mezi procesy I/O multiplexing
Příklad: select(2)
if (FD_ISSET(ttyfd, &rfds)) {
tlen=read(ttyfd, tbuffer, BUFSIZE);
tptr=tbuffer;
}
if (FD_ISSET(modemfd, &rfds)) {
mlen=read(modemfd, mbuffer, BUFSIZE);
mptr=mbuffer;
}
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 315 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Komunikace mezi procesy I/O multiplexing
Příklad: select(2)
if (FD_ISSET(ttyfd, &wfds)) {
i=write(ttyfd, mptr, mlen);
mptr+=i; mlen-=i;
}
if (FD_ISSET(modemfd, &wfds)) {
i=write(modemfd, tptr, tlen);
tptr+=i; tlen-=i;
}
}
/* NOTREACHED */ return 0;
}
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 316 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Komunikace mezi procesy I/O multiplexing
poll(2) – System V I/O multiplexing
poll(2)
#include <stropts.h>
#include <poll.h>
int poll(struct pollfd fdarray[],
unsigned long nfds, int timeout_ms);
struct pollfd {
int fd;
short events;
short revents;
};
Samostatné vstupní a výstupní parametry (events,
revents).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 317 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Komunikace mezi procesy I/O multiplexing
poll(2) – vstupní parametry
Parametr events a revents je logický součet některých
z následujících hodnot:
POLLIN – data jiné než vysoké priority mohou být
čtena bez blokování.
POLLRDNORM – data normální priority (priorita 0) mohou
být čtena bez blokování.
POLLRDBAND – data nenulové priority mohou být čtena
bez blokování.
POLLPRI – data s vysokou prioritou mohou být čtena
bez blokování.
POLLOUT – data normální priority mohou být zapsána
bez blokování.
POLLWRNORM – totéž jako POLLOUT.
POLLWRBAND – data s vysokou prioritou (> 0) mohou být
zapsána bez blokování.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 318 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Komunikace mezi procesy I/O multiplexing
poll(2) – výstupní parametry
Následující typy událostí jsou v revents vraceny vždy
bez ohledu na nastavení v events:
POLLERR – došlo k chybě na příslušném deskriptoru.
POLLHUP – došlo k zavěšení linky.
POLLNVAL – deskriptor tohoto čísla není otevřen.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 319 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Pokročilé I/O operace
Kapitola 10
Pokročilé I/O operace
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 320 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Pokročilé I/O operace Zamykání souborů
Zamykání souborů
Zamykání pro čtení nebo pro zápis – ve skutečnosti
sdílený a výlučný zámek.
Nepovinné a povinné zamykání –
advisory/mandatory locking.
Nepovinné – jen vzhledem k dalším zámkům.
Povinné – i vzhledem k I/O operacím.
Povinné zamykání
Původně jen v SVR3 a SVR4.
POSIX.1 – jen nepovinné.
Nastavení: set-gid bit na souboru, který není
přistupný pro provádění pro skupinu.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 321 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Pokročilé I/O operace Zamykání souborů
Zamykání souborů
Zamykání pro čtení nebo pro zápis – ve skutečnosti
sdílený a výlučný zámek.
Nepovinné a povinné zamykání –
advisory/mandatory locking.
Nepovinné – jen vzhledem k dalším zámkům.
Povinné – i vzhledem k I/O operacím.
Povinné zamykání
Původně jen v SVR3 a SVR4.
POSIX.1 – jen nepovinné.
Nastavení: set-gid bit na souboru, který není
přistupný pro provádění pro skupinu.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 321 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Pokročilé I/O operace Zamykání souborů
Vlastnosti zámků
Zámek přísluší souboru (i-uzlu): přes víc procesů,
přes případné hard linky.
Zámek přetrvá přes volání exec(2).
Metody zamykání – fcntl(2) (POSIX.1, SysV,
4.4BSD), lockf(2) (SysV), flock(2) (BSD).
Úkol:
Zjistěte, jak se chovají zámky při duplikování
deskriptoru pomocí dup(2), a při uzavření některého
z takto získaných deskriptorů.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 322 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Pokročilé I/O operace Zamykání souborů
Vlastnosti zámků
Zámek přísluší souboru (i-uzlu): přes víc procesů,
přes případné hard linky.
Zámek přetrvá přes volání exec(2).
Metody zamykání – fcntl(2) (POSIX.1, SysV,
4.4BSD), lockf(2) (SysV), flock(2) (BSD).
Úkol:
Zjistěte, jak se chovají zámky při duplikování
deskriptoru pomocí dup(2), a při uzavření některého
z takto získaných deskriptorů.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 322 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Pokročilé I/O operace Zamykání souborů
Zamykání přes fcntl(2)
fcntl(2)
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
int fcntl(int fd, int cmd, long arg);
struct flock {
short l_type;
off_t l_start;
short l_whence;
off_t l_len;
pid_t l_pid;
};
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 323 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Pokročilé I/O operace Zamykání souborů
Význam příkazů fcntl(2)
F_GETLK – zjistí, jestli je vytvoření zámku blokováno
nějakým jiným zámkem. Pokud takový
zámek existuje, je struktura flock naplněna
popisem tohoto zámku. Pokud neexistuje, je
l_type změněno na F_UNLCK.
F_SETLK – nastaví nebo zruší zámek. Není-li možno
zámek vytvořit, vrátí –1 s errno rovno
EACCESS nebo EAGAIN.
F_SETLKW – blokující verze F_SETLK. Pokusí se nastavit
zámek. Pokud to není možné, zablokuje se
do doby, než bude možné zámek vytvořit
nebo než přijde signál.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 324 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Pokročilé I/O operace Zamykání souborů
Parametry fcntl(2)
cmd F_GETLK, F_SETLK nebo F_SETLKW
arg je ukazatel na strukturu flock.
l_type – typ zámku:
F_RDLCK – zámek pro čtení,
F_WRLCK – zámek pro zápis,
F_UNLCK – pro zrušení zámku.
l_start – offset prvního bajtu zamykaného regionu.
l_whence – jedno z SEEK_SET, SEEK_CUR nebo
SEEK_END (viz lseek(2)).
l_len – délka zamykaného regionu. Je-li nulové,
značí zámek od l_start do konce souboru.
l_pid – PID procesu, který drží zámek (vrací
F_GETLK).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 325 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Pokročilé I/O operace Scatter-gather I/O
Scatter-gather I/O
Čtení do nesouvislého datového prostoru
Zápis z nesouvislého datového prostoru
Jedna služba jádra – ušetří se přepnutí do jádra a
zpět (nebo kopírování dat do souvislého bufferu).
Moderní hardware – umí scatter/gather přímo.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 326 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Pokročilé I/O operace Scatter-gather I/O
Roztroušené čtení
readv(2) scatter read
#include <sys/types.h>
#include <sys/uio.h>
ssize_t readv(int fd, struct iovec iov[],
int iovcount);
struct iovec {
void *iov_base;
size_t iov_len;
};
Přečte ze vstupního deskriptoru data do bufferů
popsaných v poli struktur iovec. Vrací celkový počet
přečtených bajtů.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 327 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Pokročilé I/O operace Scatter-gather I/O
Sesbíraný zápis
writev(2) gather write
#include <sys/types.h>
#include <sys/uio.h>
ssize_t writev(int fd, struct iovec iov[],
int iovcount);
Zapíše na výstupní deskriptor obsah bufferů popsaných
v poli iov[]. Vrací celkový počet zapsaných bajtů.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 328 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Pokročilé I/O operace Paméťově mapované I/O
Memory-mapped I/O
Mapování (části) souboru do paměti
Sdílená paměť mezi programy
Urychlení I/O – ušetří se kopírování dat.
Alokace paměti – namapování /dev/zero.
Nevýhoda – zneplatnění TLB při změně mapování.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 329 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Pokročilé I/O operace Paméťově mapované I/O
Mapování souboru do paměti
mmap(2) Mapování souboru do paměti
#include <unistd.h>
#include <sys/mman.h>
#ifdef _POSIX_MAPPED_FILES
void *mmap(void *start, size_t length,
int prot, int flags, int fd,
off_t offset);
#endif
Parametr prot:
PROT_EXEC – stránky mohou být prováděny.
PROT_READ – stránky jsou přístupné pro čtení.
PROT_WRITE – do stránek lze zapisovat.
PROT_NONE – ke stránkám nelze přistupovat.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 330 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Pokročilé I/O operace Paméťově mapované I/O
Přepínače pro mmap(2)
MAP_FIXED – zakazuje jádru zvolit jinou adresu pro
mapování než start. Parametr start pak
musí být zarovnán na velikost stránky (viz
sysconf(2)). Používání této volby se
nedoporučuje z důvodu přenositelnosti.
MAP_SHARED – zápis do mapované oblasti se projeví
v namapovaném souboru i v paměti dalších
procesů, které si tento úsek souboru
namapovaly.
MAP_PRIVATE – mapovaná oblast je copy-on-write kopií
obsahu mapovaného souboru. Změny
provedené procesem se neprojeví jinde.
Služba mmap(2) vrací v případě úspěchu ukazatel na
první bajt namapovaného regionu.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 331 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Pokročilé I/O operace Paméťově mapované I/O
Odmapování souboru
munmap(2) Odmapování souboru
#include <unistd.h>
#include <sys/mman.h>
#ifdef _POSIX_MAPPED_FILES
int munmap(void *start, size_t length);
#endif
Další přístup k odmapované části je neplatný (způsobí
zaslání signálu SIGBUS nebo SIGSEGV).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 332 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Pokročilé I/O operace Paméťově mapované I/O
Syncrhonizace paměti
msync(2) Synchronizace regionu
#include <unistd.h>
#include <sys/mman.h>
#ifdef _POSIX_MAPPED_FILES
#ifdef _POSIX_SYNCHRONIZED_IO
int msync(const void *start, size_t length,
int flags);
#endif
#endif
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 333 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Pokročilé I/O operace Paméťově mapované I/O
Parametry msync(2)
MS_SYNC – služba počká na dokončení zápisu na disk.
MS_ASYNC – služba nastartuje zápis, ale skončí bez
čekání na dokončení diskových operací.
MS_INVALIDATE – zruší platnost namapovaných stránek
tohoto souboru, takže stránky jsou případně
znovu načteny z diskové kopie.
Právě jedno z MS_SYNC a MS_ASYNC musí být nastaveno.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 334 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Pokročilé I/O operace Paméťově mapované I/O
Přístupová práva paměťového regionu
mprotect(2) Nastavení přístupu k regionu
#include <sys/mman.h>
int mprotect(const void *addr, size_t len,
int prot);
Parametr prot stejný jako u mmap(2).
Parametr addr musí být zarovnán na velikost
stránky.
POSIX.4 (1b) říká, že mprotect(2) může být
použito pouze na regiony získané pomocí mmap(2).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 335 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Pokročilé I/O operace Paméťově mapované I/O
Zákaz swapování
mlock(2), munlock(2)
#include <sys/mman.h>
int mlock(const void *addr, size_t len);
int munlock(const void *addr, size_t len);
Nedědí se přes fork(2) a exec(2).
Využití – real-time aplikace, kryptografické aplikace.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 336 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Pokročilé I/O operace Paméťově mapované I/O
Zamčení celé virtuální paměti
mlockall(2), munlockall(2)
#include <sys/mman.h>
int mlockall(int flags);
int munlockall();
MCL_CURRENT – jen ty stránky, které jsou momentálně
namapovány.
MCL_FUTURE – i regiony mapované v budoucnu budou
zamčeny.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 337 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Pokročilé I/O operace Paméťově mapované I/O
Vlastnosti mlock(2), mlockall(2)
Vícenásobné zamčení téže stránky se zvlášť nepočítá.
K odemčení stačí jediné munlockall(2) nebo
munlock(2).
Úkol:
Jak předalokovat dostatečně velký prostor na
zásobníku?
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 338 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vlákna
Kapitola 11
Vlákna
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 339 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vlákna
Vícevláknové aplikace
Vlákno – thread – light-weight process.
Kontext činnosti procesoru – podobně jako procesy.
Vlákna jednoho procesu
stejná VM
jiný zásobník
stejné deskriptory
stejný pracovní adresář
a další sdílené atributy
Vlákna v UNIXu – IEEE POSIX 1003.1c (POSIX
threads).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 340 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vlákna
Vlákna: pro a proti
Proč vlákna?
využití více procesorů
paralelizace diskových operací
Kdy ne vlákna – tam kde lze použít událostně řízené
programování (GUI aplikace) nebo samostatné
procesy (síťové servery).
Čtení na dobrou noc ^_~
John Ousterhout: Why Threads Are A Bad Idea (for most
purposes).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 341 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vlákna
Vlákna: pro a proti
Proč vlákna?
využití více procesorů
paralelizace diskových operací
Kdy ne vlákna – tam kde lze použít událostně řízené
programování (GUI aplikace) nebo samostatné
procesy (síťové servery).
Čtení na dobrou noc ^_~
John Ousterhout: Why Threads Are A Bad Idea (for most
purposes).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 341 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vlákna
Kontexty jádra versus vlákna
1:N (user-level threads) – například balík pthreads.
1:1 (kernel-level threads) – LinuxThreads a NPTL.
M:N – kombinace obojího – např. scheduler
activations ve FreeBSD; IRIX.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 342 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vlákna
Vytvoření vlákna
pthread_create(3)
#include <pthread.h>
int pthread_create(pthread_t *thread,
pthread_attr_t *attr,
void (*start_routine)(void *),
void *arg);
Vytvoření vlákna. Identifikace vlákna je uložena do
thread. Parametr attr určuje další vlastnosti vlákna.
Nastavuje se následujícími funkcemi:
pthread_attr_init(3), pthread_attr_destroy(3),
pthread_attr_setdetachstate(3),
pthread_attr_setschedparam(3) a další.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 343 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vlákna
Ukončení vlákna
pthread_exit(3)
#include <pthread.h>
void pthread_exit(void *retval);
Ukončí vlákno, zavolá registrované funkce pro dobu
ukončení a uvolní lokální data vlákna. Viz též
pthread_cleanup_push(3) a další funkce
pthread_cleanup_*(3).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 344 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vlákna
Čekání na ukončení vlákna
pthread_join(3)
#include <pthread.h>
int pthread_join(pthread_t tid, void **retval);
Počká na ukončení vlákna a získá návratovou hodnotu.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 345 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vlákna Synchronizační prostředky
Synchronizace vláken
Mutex – vzájemné vyloučení vláken.
Stavy – odemčený zámek/zamčený zámek.
Vzájemné vyloučení – v jednu chvíli může držet
zámek zamčený nejvýše jedno vlákno.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 346 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vlákna Synchronizační prostředky
Vlákna a mutexy
pthread_mutex_*(2)
pthread_mutex_t fmutex =
PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_mutex_t rmutex =
PTHREAD_RECURSIVE_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_mutex_t emutex =
PTHREAD_ERRORCHECK_MUTEX_INITIALIZER;
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mtx,
pthread_mutexattr_t *attr);
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mtx);
int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mtx);
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mtx);
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mtx);
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 347 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vlákna Synchronizační prostředky
Podmínkové proměnné
Podmínková proměnná – hlášení o události jinému
vláknu.
Strany komunikace – vlákno čeká na podmínku,
vlákno signalizuje podmínku.
Podmínková proměnná má asociovaný zámek.
Čekání na podmínku – atomické odemčení mutexu
a zablokování vlákna. Mutex musí být předem
zamčený. Při ukončování funkce se mutex opět
zamče.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 348 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vlákna Synchronizační prostředky
Podmínkové proměnné – použití
pthread_cond_*(3)
pthread_cond_t c = PTHREAD_COND_INITIALZIER;
int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *c,
pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *c,
pthread_mutex_t *mutex,
struct timespec *abstime);
int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *c);
int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *c);
int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *c);
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 349 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vlákna Další vlastnosti
Soukromá data vlákna
Globální proměnná – ale v každém vlákně s jinou
hodnotou.
Důvod použití – není nutno předávat jako argument
do všech funkcí.
Klíč – konkrétní kus dat, v každém vlákně s jinou
hodnotou.
Destruktor – při ukončení vlákna se volá pro jeho
nenulové klíče.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 350 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vlákna Další vlastnosti
Soukromá data vlákna – použití
pthread_*specific(3)
pthread_key_t list_key;
extern void* cleanup_list(void*);
pthread_key_create(&list_key, cleanup_list);
int* p_num = (int *)malloc(sizeof(int));
(*p_num) = 4; /* Nejaka hodnota */
pthread_setspecific(list_key, (void *)p_num);
/* Nekde uplne jinde */
int* p_keyval = (int*)
pthread_getspecific(list_key);
/* a nakonec */
pthread_key_delete(list_key);
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 351 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vlákna Další vlastnosti
Vlákna – další vlastnosti
Zrušení vlákna – pthread_cancel(3). Vlákno může
být zrušitelné jen v některých bodech.
Odpojení vlákna – pthread_detach(3). Není pak
možno/nutno vlákno připojovat přes
pthread_join(3).
Jednorázová inicializace – pthread_once(3).
Zavolání pouze při prvním použití.
Identifikace vlákna – pthread_self(3).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 352 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vlákna Další vlastnosti
Vlákna a signály
Zaslání signálu – pthread_kill(3).
Cekání na signál – sigwait(3).
Synchronní signál – doručen vláknu které signál
vygenerovalo.
Asynchronní signál – doručen některému vláknu,
které signál neblokuje.
Maska blokovaných signálů – pro každé vlákno
zvlášť – viz pthread_sigmask(3).
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 353 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vlákna Další vlastnosti
Vlákna a soubory
Ukazovátko pozice – globální pro strukturu file.
Problematický přístup z více vláken.
pread(3) Čtení na dané pozici
ssize_t pread(int fd, void *buf,
size_t count, off_t offset);
pwrite(3) Zápis na danou pozici
ssize_t pwrite(int fd, void *buf,
size_t count, off_t offset);
Ukazovátko pozice se zde nemění.
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 354 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
SystemV/POSIX IPC
Kapitola 12
SystemV/POSIX IPC
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 355 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
SystemV/POSIX IPC
SystemV IPC
Prostředky pro komunikaci mezi procesy
Semafory
Fronty zpráv
Sdílená paměť
Pojem BSD IPC = sockety
Existují nezávisle na procesech
Mají přístupová práva
POSIX IPC: evoluce SystemV IPC
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 356 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
SystemV/POSIX IPC
SystemV IPC
Prostředky pro komunikaci mezi procesy
Semafory
Fronty zpráv
Sdílená paměť
Pojem BSD IPC = sockety
Existují nezávisle na procesech
Mají přístupová práva
POSIX IPC: evoluce SystemV IPC
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 356 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
SystemV/POSIX IPC
SystemV IPC
Prostředky pro komunikaci mezi procesy
Semafory
Fronty zpráv
Sdílená paměť
Pojem BSD IPC = sockety
Existují nezávisle na procesech
Mají přístupová práva
POSIX IPC: evoluce SystemV IPC
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 356 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
SystemV/POSIX IPC
SystemV IPC
Prostředky pro komunikaci mezi procesy
Semafory
Fronty zpráv
Sdílená paměť
Pojem BSD IPC = sockety
Existují nezávisle na procesech
Mají přístupová práva
POSIX IPC: evoluce SystemV IPC
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 356 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
SystemV/POSIX IPC
SystemV IPC
Prostředky pro komunikaci mezi procesy
Semafory
Fronty zpráv
Sdílená paměť
Pojem BSD IPC = sockety
Existují nezávisle na procesech
Mají přístupová práva
POSIX IPC: evoluce SystemV IPC
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 356 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
SystemV/POSIX IPC
Jak identifikovat IPC?
ftok(3) Klíč pro IPC
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
key_t ftok(const char *path, int proj_id);
POSIX varianty mají identifikaci cestou k souboru
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 357 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
SystemV/POSIX IPC Semafory
SystemV semafory
Semafor: nezáporné celé číslo
Nesmí klesnout pod nulu
Blok semaforů
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 358 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
SystemV/POSIX IPC Semafory
SystemV semafory
Semafor: nezáporné celé číslo
Nesmí klesnout pod nulu
Blok semaforů
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 358 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
SystemV/POSIX IPC Semafory
SystemV semafory
Semafor: nezáporné celé číslo
Nesmí klesnout pod nulu
Blok semaforů
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 358 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
SystemV/POSIX IPC Semafory
Získání bloku semaforů
sem*(2) Vytvoření bloku semaforů
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
int semget(key_t key, int nsems, int flags);
key – IPC_PRIVATE nebo ftok(3).
flags – IPC_CREAT, IPC_EXCL
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 359 / 360
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
SystemV/POSIX IPC Semafory
Operace se semaforem
semop(2) Operace se semafory
int semop(key_t key,
struct sembuf *sops, size_t nsops);
int semtimedop(key_t key,
struct sembuf *sops, size_t nsops,
struct timespec *timeout);
struct sembuf {
unsigned short sem_num;
short sem_op;
short sem_flg; // SEM_UNDO, IPC_NOWAIT
}
Jan Kasprzak PV065: UNIX – programování a správa systému I 360 / 360