Programmazione del Sistema

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Programmazione del Sistema Sistemi Operativi Mattia Natali

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Programmazione del Sistema

 Sistema operativo:

 Funzioni:

 Offrire un insieme di funzionalità già predisposte (servizi di sistema) che facilitano la vita del programmatore.

 Le system call hanno numerose funzioni, esempio controllare risorse fisiche, gestione memoria, interfacciamento sistemi ecc.

 Il sistema operativo possiamo vederlo come una libreria di funzioni per allocare memoria, per creare e gestire un processo, accedere alle varie periferiche in lettura e scrittura, utilizzare a rete, vengono utilizzate attraverso le chiamate di sistema (system call). Il system call è ripartito in gruppi (sottolibrerie) in base ai loro vari scopi.

 Necessità di parallelismo:

 Quasi mai avviene l’esecuzione di un solo programma.

 Processo: è un programma in esecuzione equipaggiato di quanto serve per comunicare con l’esterno. Il processo è un’entità autonoma a prescindere di eventuali altri processi (a meno che debba interagire con essi).

 Il sistema operativo virtualizza il sistema di calcolo per far sì che il processo abbia tutto quello che gli serve per l’esecuzione.

 Il sistema operativo gestisce dei conflitti nell’uso temporaneo di risorse da parte di processi distinti.

 Programmazione di Sistema:

 Serve per creare, gestire, eliminare i processi. È una libreria abbastanza piccola con 4-‐5 funzioni principali.

 Processo: è un programma in esecuzione.

 Le parti di un programma sono 3:

 Segmento codice: contiene l’eseguibile del programma.

 Segmento dati: in cui ci sono le variabili del programma. Il segmento dati si divide in dati statici, stacke dinamici (raggiungibili per puntatore).

 Segmento di Sistema: dati che servono al SO per gestire al meglio il processo.

 Le funzioni per gestire un processo in modo elementare sono:

 Generare un processo figlio.

 Terminare un processo figlio.

 Attendere la terminazione di un processo figlio.

 Sostituire il codice di un processo in esecuzione.

 Organigramma processi:

 Tutti i processi derivano da un processo padre ultimo, i processi non possono venire “dal nulla”.

 I processi figli possono generare altri figli.

 È una relazione ad albero.

 Le sincronizzazioni possono venire da padre e figlio.

 Il processo iniziale è creato dal sistema operativo.

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 Funzioni processi:



Funzione fork():

 Crea un processo figlio che è una copia identica del padre, viene duplicato il segmento dati e il segmento di sistema.

 Il valore restituito dalla fork() è l’unica differenza tra padre e figlio:

• Nel padre viene restituito il pid del processo figlio.

• Nel figlio viene restituito il valore 0.

• Restituisce -1 in caso di errore.

 Prototipo: pid_t fork(void)

 Dopo la biforcazione i processi vengono gestiti in maniera tale che si possono ignorare a vicenda (parallelismo puro).



Funzione exit():

 Termina il processo corrente.

 Prototipo: void exit(int)

• L’argomento int è il codice di terminazione, serve per sapere in che modo si sia concluso il processo.

 In un programma C ci deve essere la funzione exit(), se non la mettiamo noi il sistema operativo la aggiunge automaticamente a fine programma.



Funzione getpid():

 Consente ad un processo il valore del proprio pid.

 Prototipo: pid_t getpid(void)



Funzione wait():

 Sospende l’esecuzione del processo padre che la esegue ed attende la terminazione di un qualsiasi processo figlio.

 Serve per sincronizzare i vari processi tra di loro.

 Prototipo: pid_t wait(int *)

 Se il figlio termina prima della richiesta wait, l’esecuzione della wait nel padre termina istantaneamente.

 Il valore restituito è il pid del processo figlio terminato.

 L’argomento è un puntatore ad intero, così è possibile realizzare una forma elementare di comunicazione tra processi: è il puntatore all’argomento passato nella funzione exit() del figlio. Ricorda: l’intero così ottenuto deve essere diviso per 256!



Funzione waitpid():

 Sospende l’esecuzione del processo padre ed attende il processo figlio con un determinato pid.

 Prototipo: pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options)



Funzione exec():

 Sostituisce il segmento codice e il segmento dati del processo corrente con il codice e i dati di un programma contenuto in un file eseguibile specificato. Il segmento di sistema non viene sostituito (file e socie rimangono aperti e disponibili).

 Il processo rimane lo stesso e quindi mantiene lo stesso pid.

 La funzione exec passa dei paramentri al programma che viene eseguito, tramite il meccanismo di passaggio dei parametri al main argc e argv.

 Sintassi: int execl(char *path_programma, char *arg0, char *arg1, …,

char *argn)

• Path_programma: path completo del file eseguibile del nuovo programma da lanciare.

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• Arg0: deve essere il nome del programma.

• Argn: deve essere NULL.

• Valore restituito:

♦ 0: operazione eseguita correttamente.

♦ -1: se c’è stato un errore.

• Al momento dell’esecuzione del main del nuovo programma – void main (int argc, char *arv[]) – arg0, arg1 … vengono resi accessibili tramite l’array di puntatori argv.