PDF de programación - Tema 3 - Procesos - Sistemas Operativos: Programación de Sistemas

Tema 3 : procesos

Sistemas Operativos:
Programación de Sistemas

Oscar Déniz Suárez
Alexis Quesada Arencibia
Francisco J. Santana Pérez
Curso 2006-07

(c) 2006 Alexis Quesada /

Francisco J. Santana

1

Concepto de proceso
 Un programa es un conjunto de instrucciones

almacenadas en disco

 En UNIX, a un programa que se ha cargado en

memoria para ejecución se le denomina
proceso

 Todo proceso tiene asociado en el sistema un

identificador numérico único (PID)

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Estados de un proceso

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ParadoSuspendidoListocreaciónseñalseñalE/SFin E/SplanificadorfinalizaciónZombieEn ejecución¿Para qué usar el PID y el PPID?
-creación de archivos termporales
- identificar qué proceso escribe un

Atributos de los procesos
 Estado
 PID
 PPID (Id de su padre)
 Valor de los registros
 Identidad del usuario que lo ejecuta
 Prioridad
 Información sobre espacio de direcciones (segmentos
de datos, código, pila)
 Información sobre la E/S realizada por el proceso
(descriptores de archivo abiertos, dir. actual, etc.)
 Contabilidad de recursos utilizados

registro en un archivo

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Identificadores de un proceso
Identificador de usuario (UID): el identificador del usuario
que ha lanzado el programa
Identificador de usuario efectivo (EUID): puede ser
distinto del de usuario, p.ej en los programas que poseen
el bit setuid (bit “s”). Se usa para determinar el propietario de los
ficheros recién creados, comprobar la máscara de permisos de acceso a
ficheros y los permisos para enviar señales a otros procesos .Se utiliza
también para acceder a archivos de otros usuarios.
Identificador de grupo (GID): el identificador de grupo
primario del grupo del usuario que lanza el proceso
Identificador de grupo efectivo (EGID): puede ser distinto
del de grupo, p.ej. en los programas que poseen el bit
setgid

Tecleemos en el shell:

ls -l /etc/passwd y ls -l /usr/bin/passwd

Normalmente el UID y el EUID coinciden, pero si un proceso ejecuta un programa que pertenece a
otro usuario y que tiene el bit “s” (cambiar el identificador del usuario al ejecutar), el proceso cambia
su EUID que toma el valor del UID del nuevo usuario. Es decir, a efectos de comprobación de
permisos, tendrá los mismos permisos que tiene el usuario cuyo UID coincide con el EUID del
proceso.

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Lectura de los atributos del proceso
#include <unistd.h>
pid_t getpid(void);
pid_t getppid(void);

1a tarea práctica: escribir un programa
que averigue qué pid tiene y la pid de su
padre.
Si ejecutámos repetidamente el programa
anterior, ¿qué observamos?

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Lectura de los atributos del proceso
uid_t getuid(void);
uid_t geteuid(void);
gid_t getgid(void);
gid_t getegid(void);
2a tarea práctica: escribir un programita que

escriba el id usuario real y efectivo, y el grupo
real y efectivo.
programa y lo volvemos a ejecutar.

Luego cambiamos con chmod g+s nuestro
¿qué ocurre?

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Modificación de atributos
#include <unistd.h>
int setuid(uid_t uid);
int setreuid(uid_t ruid, uid_t euid);
int seteuid(uid_t euid);
int setgid(gid_t gid);
int setregid(gid_t rgid, gid_t egid);
int setegid(gid_t egid);

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Jerarquía de procesos
 El proceso de PID=1 es el programa init,

que es el padre de todos los demás
procesos

 Podemos ver la jerarquía de procesos

con el comando pstree

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Grupos y sesiones

Todos los grupos de procesos

comparten el mismo PGID

Sesión

$ cat /etc/passwd | cut –f2 –d:

$ gcc –g –O2 proc.c –o proc

$ ls - /usr/include/*.h | sort | less

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Grupos de procesos

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Grupos de procesos
 Todo proceso forma parte de un grupo, y sus
descendientes forman parte, en principio, del
mismo grupo

 Un proceso puede crear un nuevo grupo y ser

el leader del mismo

 Un grupo se identifica por el PID de su leader
 Se puede enviar señales a todos los procesos

miembros de un grupo

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Grupos de procesos
#include <unistd.h>
int setpgid(pid_t pid, pid_t pgid);
pid_t getpgid(pid_t pid);
int setpgrp(void);
pid_t getpgrp(void);

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Tiempos
 Tipos transcurridos:

 Tiempo “de reloj de pared”: tiempo transcurrido
 Tiempo de CPU de usuario: cantidad de tiempo que
utiliza el procesador para la ejecución de código en
modo usuario (modo no núcleo)
utilizada en ejecutar código de núcleo

 Tiempo de CPU del núcleo: cantidad de tiempo

 La función times devuelve el tiempo “de reloj de

pared” en ticks de reloj:

#include <sys/times.h> POSIX
clock_t times(struct tms *buf);

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Información de contabilidad
#include <sys/time.h> no es POSIX
#include <sys/resource.h>
#include <unistd.h>
int getrusage(int who, struct rusage *rusage);
 Da tiempo usado en código de usuario, tiempo
usado en código del kernel, fallos de página
 who=proceso del que se quiere información

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La función system
#include <unistd.h>
int system(const char *cmdstring);
 Crea un proceso que ejecuta un shell y le

pasa el comando para que lo ejecute
 Devuelve el código retornado por el

comando de shell, 127 si no pudo
ejecutar el shell y -1 en caso de otro error

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Ejercicio Práctico
 Crear un programita que utilice times
para visualizar los distintos tiempos
transcurridos durante la ejecución del
mismo.

 Utilizar bucles y llamadas a funciones

para ir analizando los distintos tiempos.
 Utilizar una llamada a system y analizar

tiempos tras su ejecución

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Creación de procesos. fork
 Llamada al sistema fork:
#include <unistd.h>
pid_t fork(void);
 Se crea un proceso idéntico al padre
 fork devuelve 0 al proceso hijo, y el PID

del proceso creado al padre

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Funciones de terminación
 _exit vuelve al kernel inmediatamente. Definida por

POSIX

 exit realiza antes cierto “limpiado” (p.ej. terminar de

#include <unistd.h>
void _exit(int status);
escribir los buffers a disco). Es ANSI C
#include <stdlib.h>
void exit(int status);

 abort() : el proceso se envía a sí mismo la señal

SIGABRT. Termina y produce un core dump

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Espera por el proceso hijo
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
pid_t wait(int *statloc);
pid_t waitpid(pid_t pid, int *statloc, int options);
 Suspende al proceso que la ejecuta hasta que alguno de
 Si algún hijo ha terminado se devuelve el resultado
 El valor retornado por el proceso hijo puede deducirse

sus hijos termina
inmediatamente
de statloc

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Ejemplo de fork y wait
if ( fork()==0 )
{

printf (“Yo soy tu hijo!!! \n");
exit(1);

}
else
{

}

int tonta;
wait(&tonta);

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Ejercicio Práctico
 Crear un programita que cree tres procesos hijos, en el
que cada uno de ellos hará un bucle para escribir en
pantalla un número del 1 al 100, en grupos de 10 (cada
diez números), especificando en cada iteración el pid
del hijo que la realiza.
 Usaremos RUSAGE_SELF y RUSAGE_CHILDREN
(llamada al sistema getrusage) para analizar el tiempo
que utilizan los hijos para realizar las iteraciones
 El padre deberá esperar hasta que los hijos finalicen
para acabar, y dará un mensaje de aviso.
 Los hijos terminarán con funciones distintas de : _exit,
exit y abort.

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Procesos zombie
 Si un proceso padre no espera (wait) por la
terminación de un proceso hijo, ¿qué pasa con
éste? El proceso se queda zombi, o sea, queda con los recursos
asignados, pero sin poder ejecutarse (no se le asigna CPU)
 El proceso hijo no puede desaparecer sin más,
porque ha de comunicar su código de salida a
alguien
 El proceso hijo habrá terminado (genocidio), pero
permanecerá en el sistema (estado zombie).
 Cuando se haga el wait el proceso zombie se
eliminará del sistema

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Procesos zombie
 ¿qué pasa si nunca hago el wait?
 Cuando el proceso padre termine, los hijos pasan a ser
 El proceso init elimina automáticamente los hijos
 Y si el proceso padre no termina nunca (p.ej. un

hijos del proceso init
zombies que tenga
servidor)?
 llamar wait3, wait4 periódicamente (pueden ser no-
 manejar la señal SIGCHLD

bloqueantes)

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Las llamadas exec
 Para lanzar un programa, almacenado en un fichero
(ejecutable)
 El proceso llamante es machacado por el programa que
se ejecuta, el PID no cambia (el nuevo proceso absorve al proceso
llamador)
 Solo existe una llamada, pero la biblioteca estándar C
tiene varias funciones, que se diferencian en el paso de
parámetros al programa

 Ej:

char* tira [] = { "ls", "-l", "/usr/include", 0 };
...
execv ( "/bin/ls", tira );
ejecutar el programa

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 Las llamadas retornan un valor no nulo si no se puede

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Prioridad. nice
#include <unistd.h>
int nice(int inc);

0

 Por defecto, los procesos tienen un valor de nice
 inc > 0 => menor prioridad
 inc < 0 => mayor prioridad (solo superusuario)

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Threads POSIX
 Un thread existe dentro de un proceso. Como
los procesos, los threads se ejecutan
concurrentemente
espacio de memoria, descriptores de ficheros,
etc.
 Linux implementa el API estándar POSIX para
threads, llamado pthreads
 Uso