PDF de programación - Tema 5 - Comunicación entre procesos mediante tuberías - Sistemas Operativos: Programación de Sistemas

Tema 5 : Comunicación entre Procesos
mediante Tuberías

Sistemas Operativos:
Programación de Sistemas

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

Introducción
 Algunas aplicaciones involucran más de

un proceso
 Necesidades de comunicación y
sincronización

 Algunos mecanismos básicos que nos

permiten comunicar y sincronizar
procesos son …

Introducción
 Los mecanismos de comunicación a emplear

dependen del escenario en que nos
encontremos

 Consideramos dos situaciones:

 Los procesos se ejecutan en una misma máquina
 Los procesos se ejecutan en máquinas diferentes

Introducción
 Estudiaremos:

 Tuberías (pipes) y FIFOs
 Mecanismos IPC (Inter-Process Communication)

aparecidos con UNIX System V:
• Semáforos
• Memoria compartida
• Colas de mensajes

 Sockets

Tuberías sin nombre (pipes)
 El método más básico para comunicación entre

procesos

 Creación de una tubería sin nombre

#include <stdio.h>
int pipe (int fildes[2]);

 pipe crea una tubería donde:

 fildes[0] es un descriptor de un fichero de sólo

lectura de la tubería

 fildes[1] es un descriptor de un fichero de sólo

escritura en la tubería

 Lo que se escribe en fildes[1] se lee en fildes[0]

Tuberías sin nombre (pipes)
 Ventaja:

 Fácil manejo de la tubería (mismo
tratamiento que un fichero: read, write, close)

 Limitaciones:

 Solo permiten comunicaciones de tipo half
duplex
 Sólo pueden ser usadas entre procesos
relacionados (aquellos que tienen un
ancestro en común)

Tuberías sin nombre (pipes)
 Normalmente, un proceso crea una tubería y luego

ejecuta la llamada fork
 Como los descriptores de fichero se heredan de padres a hijos

….

 En general, después de fork y pipe:

 El proceso de lectura cierra el lado de escritura de la tubería
 El proceso de escritura cierra el lado de lectura de la tubería
(operaciones de lectura y escritura)

 A continuación suele venir el intercambio de datos
 Y finalmente el proceso de cierre

Tuberías sin nombre (pipes)
 La tubería usa un buffer gestionado por el

núcleo

 La sincronización entre los accesos de escritura

y lectura la lleva a cabo el núcleo
 Cuando el buffer está lleno, la llamada write se

bloquea

bloquea

 Cuando el buffer está vacío, la llamada read se

 También es el núcleo el encargado de

gestionar la tubería según una política FIFO

Tuberías sin nombre (pipes)

 Si se intenta escribir cuando el extremo

lector ha cerrado se genera la señal
SIGPIPE

 Cuando se cierra el extremo escritor, se
recibe un EOF tras la recepción de los
últimos datos

Tuberías sin nombre (pipes)
 Ejercicio práctico:

 Vamos a crear un proceso padre que se
encargue de leer mensajes de la entrada
estándar y se los pase a un proceso hijo que
los presentará por pantalla. El ciclo terminará
cuando el padre envíe la cadena “FIN” al
proceso hijo

Tuberías sin nombre (pipes)
 Para la comunicación bidireccional entre
dos procesos podemos usar dos tuberías

Proceso A

Tub. AB

Tub. BA

Proceso B

Tuberías con nombre (FIFO)
 Permiten comunicación entre dos procesos

 Son un tipo especial de fichero, con una

cualesquiera, entre los que no hay relación de
parentesco
entrada en un directorio
 Son persistentes, es decir, existen en el sistema de
 También se conocen como tuberías FIFO (First

archivos

In First Out)

Tuberías con nombre (FIFO)
 Desde el shell podemos crear tuberías con

nombre con la orden mkfifo

 Ejercicio práctico:

 Abrir un shell, crear una tubería con el nombre
 En un shell, mostrar los datos escritos en la tubería

“pruebafifo” y listar los permisos
desde otro shell a través de la entrada estandar

Tuberías con nombre (FIFO)
 Creación de una tubería con nombre

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
int mkfifo (const char *pathname, mode_t mode);
donde:

pathname: ruta de la tubería con nombre que se va
a crear
mode: máscara de permisos

Tuberías con nombre (FIFO)
 Ejercicio práctico:

 Crear una tubería con nombre desde un programa
(el nombre de la tubería se pasa como parámetro al
programa)

 Comprobarlo desde un shell (nombre y permisos)
 Volver a lanzar el mismo programa, ¿Qué ocurre?

Tuberías con nombre (FIFO)
 Apertura, cierre, eliminación, lectura y escritura en una

tubería con nombre
 Equivalente a las operaciones sobre ficheros
 open, close, unlink, read y write

 Con algunas diferencias

 Apertura bloqueante

• open(“fifo_ejemplo”,O_WRONLY) => el proceso escritor se

bloquea hasta hasta que no haya otro proceso que abra la tubería
para leer de ella
• open(“fifo_ejemplo”,O_RONLY) => el proceso lector se bloquea
hasta que no haya otro proceso que abra la tubería para escribir
en ella

 Esto es así a menos que se indique en la apertura el

modificador O_NONBLOCK

Tuberías con nombre (FIFO)
 Apertura con el modificador

O_NONBLOCK
 Si se especifica, un open de solo lectura
retorna inmediatamente
 Un open de solo escritura retorna un error si
ningún proceso tiene la FIFO abierta para
lectura

Tuberías
 En algunas ocasiones puede que sólo exista

un lector y un escritor

 La constante PIPE_BUF define el número

máximo de caracteres que se pueden escribir
en una tubería atómicamente

 Sin embargo, esto no es una imposición. Puede

haber muchos lectores y escritores
 En este caso es necesario implementar mecanismos

para coordinar su uso

Tuberías con nombre (FIFO)
 Ejercicio práctico:

 Escribir un programa que lea de una tubería
con nombre “pruebaFIFO” y muestre lo leído
por pantalla
 Escribir otro programa que cada 5 segundos
envíe a la tubería “pruebaFIFO” su pid y la
hora
 Lanzar varias instancias del programa
escritor en diferentes ventanas