Программирование для Linux. Профессиональный подход

Самьюэл Алекс

Листинг 3.4. (fork-exec.с) Совместное использование функций

fork

и

exec

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <sys/types.h>

#include <unistd.h>

/* Запуск дочернего процесса в виде новой программы. Параметр

PROGRAM — это имя вызываемой программы; ее поиск будет

осуществляться

в каталогах, определяемых переменной среды PATH.

Параметр ARG_LIST -- это список строковых аргументов,

передаваемых программе (должен оканчиваться указателем NULL).

Функция возвращает идентификатор порожденного процесса. */

int spawn(char* program, char** arg_list) {

 pid_t child_pid;

 /* Создание копии текущего процесса. */

 child_pid = fork;

 if (child_pid != 0)

/* Это родительский процесс. */

return child_pid;

 else {

/* Выполнение указанной программы. */

execvp(program, arg_list);

/* Функция execvp возвращает значение только в случае

ошибки. */

fprintf(stderr, "an error occurred in execvp\n");

abort;

 }

}

int main {

 /* Список аргументов, передаваемых команде ls. */

 char* arg_list[] = {

"ls", /* argv[0] -- имя программы. */

"-l",

NULL /* Список аргументов должен оканчиваться указателем

NULL. */

 };

 /* Порождаем дочерний процесс, который выполняет команду ls.

Игнорируем возвращаемый идентификатор дочернего процесса. */

 spawn("ls", arg_list);

 printf("done with main program\n");

 return 0;

}

3.2.3. Планирование процессов

Операционная система Linux планирует работу родительских и дочерних процессов независимо друг от друга. Нет гарантии, что один процесс будет запущен раньше другого. и неизвестно, как долго один процесс будет выполняться, прежде чем Linux прервет его работу и передаст управление другому процессу. В частности, к моменту завершения родительского процесса может оказаться, что команда

ls

еще не выполнена, выполнена частично или уже закончила свою работу. [11] Linux лишь гарантирует, что любой процесс когда-нибудь получит свой "кусочек пирога": ни один процесс не окажется полностью лишенным доступа к процессору.

11

Способ синхронизации двух процессов представлен в разделе. 3 4.1, "Ожидание завершения процесса".

Можно

сообщить системе о том, что процесс не очень важен и должен выполняться с пониженным приоритетом. Это делается путем повышения фактора уступчивости процесса. По умолчанию у каждого процесса нулевой фактор уступчивости. Повышение этого значения свидетельствует о снижении приоритета процесса, и наоборот: процессы с низким (т.е. отрицательным) фактором уступчивости получают больше времени на выполнение.

Для запуска программы с ненулевым фактором уступчивости необходимо воспользоваться командой

nice -n

. Рассмотрим следующий пример:

% nice -n 10 sort input.txt > output.txt

Здесь активизируется длительная операция сортировки, которая, благодаря пониженному приоритету, не приведет к сильному снижению производительности системы. Изменить фактор уступчивости выполняющегося процесса позволяет команда

renice

.

Если требуется менять фактор уступчивости программным путем, воспользуйтесь функцией

nice

. Ее аргумент — это величина приращения, добавляемая к фактору уступчивости вызывающего процесса. В результате приоритет процесса снижается.

Только программа с привилегиями пользователя

root

может запускать процессы с отрицательным фактором уступчивости или понижать это значение у выполняющегося процесса. Это означает, что вызывать команды

nice

и

renice

с отрицательными аргументами можно, лишь войдя в систему как пользователь root, и только процесс, выполняемый от имени суперпользователя, может передавать функции

nice

отрицательное значение. Таким образом, обычные пользователи не могут помешать работать процессам других пользователей и монополизировать системные ресурсы.

3.3. Сигналы

Сигналы — это механизм связи между процессами в Linux. Данная тема очень обширна, поэтому здесь мы рассмотрим лишь наиболее важные сигналы и методики управления процессами.

Сигнал представляет собой специальное сообщение, посылаемое процессу. Сигналы являются асинхронными: когда процесс принимает сигнал, он немедленно обрабатывает его, прерывая выполнение текущей функции и даже текущей строки программы. Есть несколько десятков различных сигналов, каждый из которых имеет свое функциональное назначение. Все они распознаются по номерам, но в программах для ссылки на сигналы пользуются символическими константами. В Linux эти константы определены в файле /usr/include/bits/signum.h (его не нужно включать в программы, для этого есть файл <signal.h>).

В ответ на полученный сигнал процесс выполняет ряд действий в зависимости от типа сигнала. У каждого сигнала есть стандартный обработчик, определяющий, что произойдет с процессом, если он попытается проигнорировать сигнал. Для большинства сигналов можно также задавать явную функцию обработки. В этом случае при поступлении сигнала выполнение программы приостанавливается, выполняется обработчик, а потом программа возобновляет свою работу.

Операционная система Linux посылает процессам сигналы в случае возникновения определенных ситуаций. Например, сигналы

SIGBUS

(ошибка на шине),

SIGSEGV

(нарушение сегментации) и

SIGFPE

(ошибка операции с плавающей запятой) могут быть посланы процессу, пытающемуся выполнить неправильную операцию. По умолчанию эти сигналы приводят к завершению процесса и созданию дампа оперативной памяти.