Vytváření nových procesů v jazyce C
Vznik nových procesů je v unixových systémech spojen se dvěma funkcemi – fork()
a exec()
. Nejprve se blíže podíváme na rodinu funkcí exec, kterých je několik. Liší se způsobem, jakým jsou jim předávány parametry, možnostmi v zadávání parametrů a způsobem spuštění nového procesu. Jejich společným principem je nahrazení právě vykonávaného programu programem jiným, který je načten do stejného paměťového prostoru. Tím dojde k plnému nahrazení běžícího programu. Zachován zůstane PCB (Process Control Block), tj. např. PID (Process IDentification), práva souboru a také otevřené soubory a proměnné prostředí. Při volání funkce exec je potřeba na tyto okolnosti dávat pozor. Nejčastější chybou bývají zapomenuté otevřené deskriptory souborů nebo nežádoucí proměnné prostředí.
V následujícím příkladu je použita funkce execl()
, která vyžaduje, aby spouštěný program byl zadán s plnou cestou a je možné předávat přepínače a parametry jako na příkazovém řádku v shellu.
1 #include <stdio.h> 2 #include <unistd.h> 3 int main () 4 { 5 int ret; 6 printf("Start... execl /bin/ls\n"); 7 ret = execl ("/bin/ls", "ls", "-l", (char *)0); 8 printf("Chyba: navrat uz nebude\n"); 9 return 1; 10 }
Další příklad používá funkci execle()
, která umožňuje nastavit proměnné prostředí. Nedojde tedy k dědění proměnných prostředí z rodiče, což může být užitečné v případech, kdy by mohlo dojít k nežádoucímu ovlivnění nově spuštěného programu. Na řádku 6 jsou připravené proměnné prostředí HOME a LOGNAME. Pomocí funkce execle se následně spustí příkaz printenv
, který vypíše všechny proměnné prostředí. Po spuštění programu budou ve výpisu jen výše zmíněné 2 proměnné HOME
a LOGNAME
. Pokud byste zkusili stejný příkaz spustit v předchozím příkladu, bude vypsáno nepoměrně více proměnných prostředí, které jsou při použití execl zděděny od rodiče.
1 #include <stdio.h> 2 #include <unistd.h> 3 int main () 4 { 5 int ret; 6 char *env[] = { "HOME=/usr/home", "LOGNAME=home", (char *)0 }; 7 printf("Start... exec /usr/bin/printenv\n"); 8 ret = execle ("/usr/bin/printenv", (char *)0, env); 9 printf("Chyba: navrat uz nebude\n"); 10 return 1; 11 }
Funkce fork slouží k vytvoření procesu potomka, který je identický s rodičem. Rozlišení mezi rodičem a potomkem je možné pomocí testování návratového kódu funkce fork. Rodič získá po návratu funkce PID procesu potomka. Potomek získá jako návratový kód 0 (nulu), protože si může zjistit svoje PPID (Parent PID, tj. číslo procesu rodiče) pomocí funkce getppid()
(není potřeba žádný parametr).
V níže uvedeném programu se řádky 12 až 15 budou provádět jen v procesu potomka a řádky 17 až 24 jen v rodičovském procesu, přičemž kód na řádcích 17 až 18 bude proveden jen v případě neúspěchu funkce fork. Neúspěšný návrat z funkce fork nastane pouze v neobvyklých případech, například při vyčerpání povoleného množství procesů pro přihlášeného uživatele nebo při celkovém zahlcení celého systému (například z důvodu vyčerpání dostupné paměti, vyčerpání maximálního počtu současně spustitelných procesů a podobně).
1 #include <stdlib.h> 2 #include <stdio.h> 3 #include <unistd.h> 4 #include <sys/types.h> 5 #include <sys/wait.h> 6 int main () 7 { 8 pid_t pid; 9 int retcode; 10 pid = fork(); 11 if (pid == 0) { 12 printf("Potomek...\n"); 13 sleep(1); 14 printf("Potomek skoncil\n"); 15 exit(99); 16 } else if (pid < 0) { 17 printf("Fork selhal\n"); 18 exit(2); 19 } else { 20 printf("Rodic zna PID potomka: %d...a ceka na jeho konec\n",pid); 21 wait(&retcode); 22 printf("Potomek skoncil s kodem: %d\n",WEXITSTATUS(retcode)); 23 printf("Rodic konci\n"); 24 exit(3); 25 } 26 exit(1); 27 }
Cvičení
- Příklad 1
- Napište program démon, který se zbaví svého rodiče (rodičem se stane proces init) a odpojí se od terminálu.
- Příklad 2
- Napište démona, který neodpojí od terminálu svůj výstup a po přijetí signálu vypíše hlášení.
- Příklad 3
- Napište obdobu programu nohup.
- Příklad 4
- Napište síťového démona, který po připojení klienta odštěpí potomka, který klienta obslouží. Klient bude reagovat na jakýkoliv vstup pouze vlastní identifikací.