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Clases 04 y 05: Repaso de
programación de sistemas basados en
UNIX
1
Prof. Edgardo Adrián Franco Martínez
http://computacion.cs.cinvestav.mx/~efranco
efranco.docencia@gmail.com
Estructuras de datos (Prof. Edgardo A. Franco)
• Introducción
• Scripts
• Concepto de proceso
• Paso de argumentos
• PID, UID y variables de ambiente
• Creación de procesos
• Tuberías
• Hilos
Sistemas operativos II
Clases 04 y 05: Repaso de programación de sistemas basados en UNIX
Contenido
Contenido
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• El sistema operativo UNIX así como sus clones derivados
(LINUX, MAC OS, MINIX, etc.), mantienen características
comunes en su interfaz POSIX (Portable Operating System
Interface la X viene de UNIX).
• UNIX es un sistema operativo multiusuario, lo cual
significa que dos o mas usuarios pueden trabajar al mismo
tiempo y en sesiones distintas sobre un mismo sistema de
computo.
• También UNIX es un sistema operativo multiproceso, es
decir que puede ejecutar dos o más programas de manera
simultánea.
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Introducción
Introducción
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• El Shell de Unix o también conocido como intérprete de
comandos, consiste en la interfaz de usuario tradicional de
los sistemas operativos basados en Unix y similares como
GNU/Linux.
• Mediante las instrucciones que aporta el intérprete, el
usuario puede comunicarse con el núcleo y por ende
ejecutar dichas órdenes, así como herramientas que
permiten controlar el funcionamiento del sistema.
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Shell de UNIX
Shell de UNIX
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• Los comandos de UNIX, pueden usarse a modo de guión si
se escriben en archivos ejecutables denominados shellscripts, de este modo, cuando se necesita hacer uso de
varios comandos o combinación de estos con
herramientas, se escribe un script marcado como
ejecutable y las operaciones que posteriormente, línea
por línea, el intérprete traducirá.
• Sin ser un shell estrictamente un lenguaje de
programación, el proceso de crear scripts de shell se le
conoce como programación shell (shell programming o
shell scripting).
#!/bin/bash
clear
ls -a
cd home
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Scripts
Scripts
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• Un proceso es un programa en ejecución, los procesos son
gestionados por el sistema operativo y están formados
por:
• Las instrucciones de un programa destinadas a ser ejecutadas por
el microprocesador.
• Su estado de ejecución en un momento dado, esto es, los valores
de los registros de la CPU para dicho programa.
• Su memoria de trabajo, es decir, la memoria que ha reservado y sus
contenidos.
• Otra información que permite al sistema operativo su planificación.
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Concepto de proceso
Concepto de proceso
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• Durante la ejecución de un programa (proceso), todos los
datos manipulados (incluido el propio código del
programa compilado) se alojan en la memoria principal, ya
que esta ofrece menor latencia respecto de los medios
secundarios.
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Concepto de proceso
Concepto de proceso
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• Empezando por la direcciones más bajas, el segmento de
código es la porción de la memoria donde se cargará el
programa que comenzará a ejecutarse.
• El segmento de datos alberga las declaraciones globales
(e.g. variables y constantes globales).
• El montículo es la región de memoria que se toma y se
libera de manera dinámica durante la ejecución del
programa.
• La pila es donde se "apilan" porciones de memoria
pertenecientes a funciones y/o procedimientos cuando se
les llama.
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Concepto de proceso
Concepto de proceso
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• Los procesos son creados y destruidos por el sistema
operativo, así como también este se debe hacer cargo de
la comunicación entre procesos, pero lo hace a petición de
otros procesos. El mecanismo por el cual un proceso crea
otro proceso se denomina bifurcación (fork). Los nuevos
procesos pueden ser independientes y no compartir el
espacio de memoria con el proceso que los ha creado o
ser creados en el mismo espacio de memoria.
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Concepto de proceso
Concepto de proceso
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• Un argumento o parámetro es una variable que puede ser
recibida por una rutina o subrutina. Una subrutina usa los
valores asignados a sus argumentos para alterar su
comportamiento en tiempo de ejecución.
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
int tokens;
for(tokens=0;tokens<argc;tokens++)
{
if(argv[tokens][0]=='-')
printf("opción %s\n",argv[tokens]+1);
else(argv[tokens][0]=='-')
printf("argumento %d: %s\n",tokens,argv[tokens]);
}
exit(0);
}
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Paso de argumentos
Paso de argumentos
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• Para administrar los procesos, el sistema identifica cada
uno mediante su PID. De manera análoga, para
administrar a los usuario del sistema, se utiliza un
identificador de usuario conocido como UID.
#include <sys/types.h>
#include <stdio.h>
int main(void)
{
pid_t id_proceso;
pid_t id_padre;
id_proceso=getpid();
id_padre=getppid();
printf("Identificador del proceso: %d\n",id_proceso);
printf("Identificador del proceso padre: %d\n",id_padre);
exit(0);
}
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PID, UID y variables de ambiente
PID, UID y variables de
ambiente
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• Una variable del entorno es un valor dinámico cargado en la
memoria, que puede ser utilizado por varios procesos que funcionan
simultáneamente. En la mayoría de los sistemas operativos, la
ubicación de algunas bibliotecas o de los archivos ejecutables del
sistema más importantes puede variar según la instalación.
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
extern char **environ;
int main(int argc, char *argv[])
{
int j;
printf("Las variables de entorno para %s son\n",argv[0]);
for(j=0;environ[j]!=NULL;j++)
printf("environ[%d]=%s\n",j,environ[j]);
return 0;
}
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PID, UID y variables de ambiente
PID, UID y variables de
ambiente
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• En todo sistema UNIX siempre tendremos un proceso a
partir del cual se va generando todo el árbol de procesos.
Este proceso padre de todos los procesos se conoce como
INIT y su PID es 1.
• Cada vez que ejecutamos uno de nuestros programas
tenemos un proceso, sin embargo es posible crear uno o
más procesos adicionales. (Esto logra tener programas
más poderosos, con menos líneas de código y hasta más
claro y comprensible).
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Creación de procesos
Creación de procesos
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#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
int main()
{
pid_t pid;
int i=0, estado;
pid_=fork();
switch(pid)
{
case -1: //Error
printf("Error en el fork");
break;
case 0: //Proceso hijo
printf("Soy el hijo: PID %d; PPID=%d
i=%d\n",getpid(),getppid(),++i);
exit(0);
break;
default: //Proceso padre
printf("Soy el padre: PID %d; PPID=%d
i=%d\n",getpid(),getppid(),--i);
wait(&estado);
}
}
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Creación de procesos
Creación de procesos
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• Un mecanismo en UNIX para comunicar dos procesos son
las tuberías. Una tubería permite conectar un flujo de
salida de un proceso a la entrada de otro proceso.
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Tuberías
Tuberías
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int main(void)
{
int bytes_enviados, bytes_leidos, i, descriptor_archivo[2];
char buffer[BUFSIZ+1];
pid_t pid;
if(pipe(decriptor_archivo)==0)
{
pid=fork();
if (pid==-1)
{
perror("Error al ejecutar el fork");
exit(-1);
}
if(pid==0)
{
//Proceso hijo
for(i=0;i<27;i++)
{
memset(buffer,'\0',sizeof(buffer));
bytes_leidos=read(descriptor_archivo[0],buffer,BUFSIZ);
printf("El proceso hijo ha leído %d bytes y el contenido es:
%s\n",bytes_leidos,buffer);
}
exit(0);
}
else
{
//Proceso padre
for(i=65;i<91;i++)
{
byes_enviados=write(descriptor_archivo[1],(char *)&i, sizeof(char));
printf("El proceso padre ha enviado por la tuberia %d
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Tuberías
Tuberías
bytes\n",bytes_enviados);
sleep(1);
}
}
}
exit(0);
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• En el caso de sistemas operativos multihilo, donde un
proceso consta de uno o más hilos, la memoria de trabajo
(compartida por todos los hilos) y la información de
planificación. Cada hilo consta de instrucciones y estado
de ejecución.
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Hilos
Hilos
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• En los sistemas operativos multihilo es posible crear tanto
hilos como procesos. La diferencia estriba en que un
proceso solamente puede crear hilos para sí mismo y en
que dichos hilos comparten toda la memoria reservada
para el proceso.
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Hilos
Hilos
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• Un hilo tiene muchas similitudes con un proceso, aunque
conceptualmente es un subconjunto de un proceso. Así,
un proceso puede contener varios hilos pero un hilo no
puede contener varios procesos. La diferencia más
importante entre ambos reside en que un proceso tiene
un espacio de memoria único que no puede ser accedido
por otro proceso, a menos que se implemente un
mecanismo de IPC (comunicación entre procesos). En el
caso de los hilos, de manera intrínseca se tiene una región
de memoria común a todos ellos (sección de datos, código
y montículo). Así dentro de un proceso puede haber varios
hilos de ejecución modificando la misma variable, sin
necesidad de un programa adicional.
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Hilos
Hilos
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void funcion(void)
{
printf("Hilo %u \n", pthread_self());
sleep(2);
pthread_exit(0);
}
int main(void)
{
pthread_t th1, th2;
//Se crean dos hilos con los atributos predeterminados
pthread_create(&th1,NULL,(void *)funcion,NULL);
pthread_create(&th2,NULL,(void *)funcion,NULL);
//Esperar a la terminación de ambos hilos
pthread_join(th1,NULL);
pthread_join(th2,NULL);
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Hilos
Hilos
printf("Ha terminado el programa (hilo) principal\n");
exit(0);
}
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