Prozesse unter Unix und Fehlerbehandlung

Projekt1: Prozesse unter Unix
Teil II
Prozesse / Systemaufrufe
Fehlerbehandlung
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
2.0 Prozesse / Systemaufrufe unter Unix
 2.1 Was sind Prozesse ?
 2.2 Was sind Systemaufrufe ?
 2.3 Systemaufruf fork()
 2.4 Systemaufruf wait()
 2.5 Systemaufruf exec()
 2.6 Systemaufruf gets()
 2.7 Systemaufruf strtok()
 2.8 Systemaufruf getpid()
 2.9 Systemaufruf ipcrm / ipcs
 2.10 Message Queues (msgget, msgsnd, msgrcv,
msgctl)
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Übersicht
Übersicht
3.0 Fehlerbehandlung
 3.1 Was versteht man unter Fehlerbehandlung ?
 3.2 Fehlerbehandlung mit errno.h
 3.3 Fehlerbehandlung mit perror()
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
Übersicht „Prozesse und
Systemaufrufe unter Unix“
2.1 Was sind Prozesse ?
 2.2 Was sind Systemaufrufe ?
 2.3 Systemaufruf fork()
 2.4 Systemaufruf wait()
 2.5 Systemaufruf exec()
 2.6 Systemaufruf gets()
 2.7 Systemaufruf strtok()
 2.8 Systemaufruf getpid()
 2.9 Systemaufruf ipcrm / ipcs
 2.10 Message Queues (msgget, msgctl, msgsnd, msgrcv)
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
2.1 Was sind Prozesse ?
Definitionen
 Ein Prozess ist eine zeitliche Abfolge einer Reihe von Aktionen erzeugt durch Ausführung einer Folge von Instruktionen.
 Ein Prozess ist ein in Ausführung befindliches Programm.

Prozesshierarchie
 Ähnlich dem Dateisystem sind sämtliche Prozesse in einer
baumartigen Hierarchie angeordnet.
Alle Prozesse sind Nachfolger des Prozesses init (pid = 1), der
während des Bootens als erster gestartet wird.
 Durch die Kombination der Systemcalls „fork“ und „exec“ erzeugt init
für jeden Terminaleingang einen Prozess getty (bzw. ttymon) der
den interaktiven Zugang zum System ermöglicht.
 Nach erfolgreichem Login wird die Shell gestartet.
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
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2.1 Was sind Prozesse ?
2.2 Was sind Systemaufrufe ?



Interface zwischen Prozess und Betriebssystem
Direkter Zugriff auf Funktionalität des Kernels
Unterschied zwischen Funktionsaufruf und SystemCall?
 Funktion als Teil des Benutzerprogrammes
 SystemCall exekutiert Kernel-Code
SystemCall schreibt die Parameter auf bestimmte Adresse und führt
dann einen TRAP. BS übernimmt dann die Kontrolle.

Ein Systemaufruf erzeugt, zerstört oder benutzt verschiedene
Ressourcen, die durch das Betriebssystem verwaltet werden.

Beispiele für Ressourcen:
 Prozesse
 Dateien
 Speicher
 Semaphore
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
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Systemaufruf
2.3 Systemaufruf fork()



fork() erzeugt einen neuen Prozess unter UNIX.
Nach der Ausführung des fork()-Aufrufs existieren zwei identische
Prozesse, die vollständig unabhängig voneinander ablaufen.
verschiedene Prozess-IDs

Rückgabewerte der Funktion fork():
im Vater: die Prozeß-ID: (PID) des Sohn-Prozesses
 im Sohn: der Wert 0
 im Fehlerfall: der Wert -1

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Syntax
#include <unistd.h>
int fork();
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2.3 Systemaufruf fork()
2.4 Systemaufruf wait()
Mittels der Funktion wait() wartet ein Vater-Prozess auf das Ende eines
Sohn-Prozesses.

Der Rückgabewert der Funktion ist die PID des Sohn-Prozesses, der
gerade beendet wurde.

Ebenso wird in den Parameter „status“ durch das Betriebssystem der
Exit-Code des Sohn-Prozesses, der durch den Befehl exit() gegeben
ist, eingetragen.

Im Fehlerfall (wenn kein Sohn-Prozess vorhanden ist) gibt die Funktion
den Rückgabewert -1 zurück und die Variable errno wird auf den
entsprechenden Wert gesetzt.
Syntax
#include <sys/wait.h>
int wait(int *status);
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
2.5 Systemaufruf exec()

Programmcode wird in den laufenden Prozess geladen.

Überladen eines Prozesses mit einem neuen Code

5 verschiedene Routine mit kleinen Unterschieden:
 execl, execle, execv, execlp und execvp.
file
Pointer auf die Datei, die ausgeführt werden soll
argv
Die Argumente, mit denen das Programm ausgeführt werden soll
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Syntax
int execvp( const char *file, char *const argv[])
2.6 Systemaufruf gets()
einlesen einer Character-Sequenz von stin bis „\n“ oder
EOF gelesen wurde
 erzeugt einen String durch eliminieren von „\n“ und
anhängen von „\0“
Beispiel
#include<stdio.h>
int main(int argc, char **argv)
{
char buf[255];
printf ("type something:");
if ( gets(buf) != NULL )
printf ("you typed:%s\n",buf);
}

Alternative: scanf
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

Eine Zeichenkette wird anhand eines Trennzeichens in mehrere Teile
(Token) zerlegt.

Die zu zerlegende Zeichenkette muss nur beim ersten Aufruf
angegeben werden, alle folgenden Aufrufe benötigen nur das
Trennzeichen (siehe Beispiel).

Retourniert wird der Teilstring bis zum nächsten Trennzeichen
Syntax
#include <string.h>
char *strtok( char *str1, const char *delimiter );
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2.7 Systemaufruf strtok()
2.7 Systemaufruf strtok()
Beispiel
char str[] = ”now # is the time for all # good men to come to the # aid";
char delims[] = "#";
char *result = NULL;
Resultat
result is "now "
result is " is the time for all "
result is " good men to come to the "
result is " aid"
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result = strtok( str, delims );
while( result != NULL ) {
printf( "result is \"%s\"\n", result );
result = strtok( NULL, delims ); }
2.8 Systemaufruf getpid()
Liefert die eindeutige Prozess-ID (auch PID genannt) eines
Prozesses.

Elternprozesses: getppid()
Beispiel
#include<stdio.h>
int main(int argc, char **argv)
{
char buf[255];
int pid=getpid();
printf ("my pid:%d\n",pid)
}
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
2.9 Systemaufruf ipcrm / ipcs

ipcs: zeigt Interprozesskommunikationsressourcen an (ipc status)
Kommando zum Auflisten der bereits vergebenen IPC-Ressourcen
(Semaphoren, Message Queues und Shared Memory)
 Enthält neben den Schlüsseln und der ID auch den Namen des
Besitzers dieser Ressource


ipcrm: Ressourcen löschen (ipc remove)
falls ein Prozess seine eigenen Ressourcen nicht löscht
• gib die Ressourcen mit ipcrm frei
 Als Parameter dienen die ID der Ressource und der Typ.

ipcsfree löscht alle IPC-Ressourcen eines Benutzers

Pflicht: vor dem Ausloggen
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
2.9 Systemaufruf ipcrm / ipcs
T ID
KEY
Message Queues:
q 0
0x3c340863
q 1
0x3e340863
Shared Memory:
m 1300
0xd29cf630
m 1203
0x73746174
Semaphores:
s 1
0x41365ad3
s 2
0x01090522
s 1769472
0x89a5cac4
ipcrm -m 1300:
ipcrm -M 0xd29cf630:
ipcrm -s 1769472:
ipcrm -S 0x89a5cac4:
ipcrm -q 0:
MODE
OWNER
GROUP
-Rrw--w--w--rw-r--r--
root
root
root
root
--rw-r------rw-rw-rw-
oracle
daq
dba
cms
--ra-ra-ra--ra-r--r---ra-r-----
root
root
oracle
root
root
dba
löscht Shared Memory mit der ID 1300
löscht Shared Memory mit dem KEY 0xd29cf630
löscht Semaphor mit der ID 1769472
löscht Semaphor mit dem KEY 0x89a5cac4
löscht Message Queue mit der ID 0
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ipcs
IPC status from <running system> as of Tue Feb 4 20:39:43 CET 2003
2.10 Message Queues
(msgget, msgsnd, msgrcv, msgctl)
Message Queues: Übertragung von Nachrichten zwischen
Prozessen.

Nach Einrichten einer solchen Message Queue kann ein
Prozess Nachrichten an eine bestimmte (oder mehrere)
Message Queues schicken bzw. zu empfangen.
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
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2.10 Message Queues
2.10 Message Queues
(msgget, msgsnd, msgrcv, msgctl)

Neue Message Queues anlegen bzw. auf bestehende referenzieren
mittels msgget()
Syntax
int msgget ( key_t key, int msgflg )
msgflg
IPC_CREAT :
IPC_EXCL :
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key
Eindeutiger Schlüssel der Message Queue
falls noch keine Message Queue mit dem Schlüssel
key existiert, wird eine neue angelegt, anderfalls auf
die existierende MQ zugegriffen.
nur in Verbindung mit IPC_CREAT sinnvoll. Existiert
bereits eine Message Queue mit dem Schlüssel
2.10 Message Queues
(msgget, msgsnd, msgrcv, msgctl)

msgsnd wird benutzt, um Nachrichten an andere Prozesse zu schicken
Syntax
int msgsnd ( int msqid, struct msgbuf *msgp, int msgsz, int msgflg )
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msqid
Ist die Message Queue-ID
msgp
Ist ein Zeiger auf den Nachrichtenpuffer
msgsz
Gibt die Länge der Nachricht an (ohne die Länge des Nachrichtentyps)
msgflg
Kann entweder 0 oder IPC_NOWAIT sein (im Fall von IPC_NOWAIT
wird nicht gewartet, falls es nicht möglich sein sollte, in den Puffer des
Empfängerprozesses zu schreiben)
2.10 Message Queues
(msgget, msgsnd, msgrcv, msgctl)

msgrcv wird benutzt, um Nachrichten von anderen Prozessen zu
empfangen
Syntax
int msgrcv (int msqid, struct msgbuf *msgp, int msgsz, int msgtype, int
msgflg )
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msqid
Ist die Message Queue-ID
msgp
Ist ein Zeiger auf den Nachrichtenpuffer
msgsz
Gibt die Länge der Nachricht an (ohne die Länge des Nachrichtentyps)
msgtype
Gibt an, welche Nachrichten gelesen werden sollen
msgflg
Kann entweder 0 oder IPC_NOWAIT sein (im Fall von IPC_NOWAIT wird
nicht gewartet, falls sich keine Nachricht im Empfangspuffer befindet)
2.10 Message Queues
(msgget, msgsnd, msgrcv, msgctl)

msgctl wird benutzt, um Message Queues zu verwalten
msqid
Ist die Message Queue-ID
cmd
Gibt das Kommando an ( IPC_RMID, um die Queue zu löschen )
buf
Wird als Kommando IPC_STAT angegeben (d.h. die Struktur einer
Nachricht wird angefordert), wird die Struktur im Speicherbereich
abgelebt, auf den buf zeigt
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Syntax
int msgctl ( int msgqid, int cmd, struct msqid_ds *buf )

3.1 Was versteht man unter Fehlerbehandlung ?

3.2 Fehlerbehandlung mit errno.h

3.3 Fehlerbehandlung mit perror()
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Übersicht „3.0 Fehlerbehandlung“
3.1 Was ist Fehlerbehandlung ?
Systemaufrufe unter Unix haben eine einheitliche Konvention zur
Rückgabe von Werten:

Rückgabewerte jedes Systemaufrufs sind vom Typ int

Im Fehlerfall wird -1 geliefert

Wird ein Systemcall nicht wie gewünscht ausgeführt, wird die
externe Systemvariable errno zusätzlich gesetzt (die verschiedenen
Möglichkeiten von errno können in errno.h nachgelesen werden)

Die Funktion strerror wandelt den Fehlercode von errno in einen
String um, der die Fehlerursache beschreibt (dieser sollte in jeder
Fehlermeldung verwendet werden)
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

Deklariert die globale Variable errno, die von verschiedenen
Funktionen im Fehlerfall gesetzt wird

Sowie alle Werte, die diese annehmen kann, als Konstante.
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3.2 Fehlerbehandlung mit errno.h
3.3 Fehlerbehandlung mit perror()

perror() gibt eine Fehlermeldung auf stderror aus, die den letzten
Fehler beschreibt, der von einem Systemcall oder einer LibraryRoutine erzeugt wurde.
Die Fehler-Nachricht bezieht sich auf die Variable errno des Systems,
die von diesen Funktionen im Fehlerfall gesetzt wird.
Syntax
void perror( char *s )
Wenn der Parameter s ein beliebiger String ist, wird dieser String
gefolgt von einem Doppelpunkt und einem Blank und anschließend
die Fehler-Nachricht ausgegeben.
 Ist der Parameter s gleich NULL, wird nur die Fehler-Nachricht
ausgegeben.

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