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Sistemas Operativossesión 12: tuberías
Grado en Ingeniería Informática
Universidad Carlos III de Madrid
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Agenda
Linux EjerciciosComunicación con tuberías
2
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Agenda
Linux EjerciciosComunicación con tuberías
3
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Contenidos
• Redirección
• Tuberías (pipes)
4
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Contenidos
• Redirección
• Tuberías (pipes)
5
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Ejemplo de redirección de entrada
uno, dos, tres
cuatro, cinco, seis
siete, ocho, nueve
diez, once, doce
f1.txt
uno, dos, trescuatro, cinco, seissiete, ocho, nuevediez, once, doce
grep ocho < f1 1
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Ejemplo de redirección de salida
uno, dos, tres
cuatro, cinco, seis
siete, ocho, nueve
diez, once, doce
f1.txt
grep ocho < f1 > s1
uno, dos, trescuatro, cinco, seissiete, ocho, nuevediez, once, doce siete, ocho, nueve
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Ejemplo de redirección de salida
uno, dos, tres
cuatro, cinco, seis
siete, ocho, nueve
diez, once, doce
f1.txt
grep ocho f1 1> s1
siete, ocho, nueve
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Ejemplo de redirección de error
uno, dos, tres
cuatro, cinco, seis
siete, ocho, nueve
diez, once, doce
f1.txt
grep ocho xx 2> s1
grep: f2: No existe el archivo o el directorio
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Contenidos
• Redirección
• Tuberías (pipes)
10
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Ejemplo de uso de tuberías
uno, dos, tres
cuatro, cinco, seis
siete, ocho, nueve
diez, once, doce
f1.txt
cat f1 | head -3 | tail -1
uno, dos, trescuatro, cinco, seissiete, ocho, nuevediez, once, doce
uno, dos, trescuatro, cinco, seissiete, ocho, nueve siete, ocho, nueve
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Agenda
Linux EjerciciosComunicación con tuberías
12
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Contenidos
• Los descriptores de ficheros
– Redirección y duplicado
• Los descriptores de ficheros y fork()
• Tuberías
13
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Contenidos
• Los descriptores de ficheros
– Redirección y duplicado
• Los descriptores de ficheros y fork()
• Tuberías
14
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Descriptores de ficheros
15
Proceso 1
..0
..1
..2
..3
..…
Los descriptores de ficheros son el índice de la tabla que hay por proceso
que identifica los posibles ficheros (o dispositivos) con los que comunicarse
![Page 16: Sistemas OperativosSistemas Operativos sesión 12: tuberías Grado en Ingeniería Informática Universidad Carlos III de Madrid. ARCOS @ UC3M Alejandro Calderón Mateos Agenda Linux](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051810/60175cf45f27255dd0780593/html5/thumbnails/16.jpg)
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Descriptores de ficheros
16
Proceso 1 Salida estándar
Salida de errores
..0
..1
..2
..3
..…
Por defecto se utilizan los tres primeros para la entrada estándar, salida estándar y salida
de error respectivamente.
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Descriptores de ficherosabstracción ofrecida
17
Proceso 1
..0
..1
..2
..3
..…
Los descriptores de ficheros son una abstracción ofrecida por el sistema operativo para
referenciar los dispositivos reales. Igual que una llave numerada para una consigna.
![Page 18: Sistemas OperativosSistemas Operativos sesión 12: tuberías Grado en Ingeniería Informática Universidad Carlos III de Madrid. ARCOS @ UC3M Alejandro Calderón Mateos Agenda Linux](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051810/60175cf45f27255dd0780593/html5/thumbnails/18.jpg)
ARCOS @ UC3MAlejandro Calderón Mateos
Descriptores de ficherosabstracción ofrecida
18
Proceso 1
..0
..1
..2
..3
..…
...0
...1
...2
...3
...…
El sistema operativo mantiene una tabla interna con la información real de contacto con
los dispositivos y ficheros con los que los procesos piden comunicarse…
![Page 19: Sistemas OperativosSistemas Operativos sesión 12: tuberías Grado en Ingeniería Informática Universidad Carlos III de Madrid. ARCOS @ UC3M Alejandro Calderón Mateos Agenda Linux](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051810/60175cf45f27255dd0780593/html5/thumbnails/19.jpg)
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Descriptores de ficherosabstracción ofrecida
19
Proceso 1
00
11
12
..3
..…
...0
...1
...2
...3
...…
…Y los descriptores de ficheros son el índice de la tabla que hay por proceso, cuyo
contenido es a su vez el índice de la tabla interna del sistema operativo.
![Page 20: Sistemas OperativosSistemas Operativos sesión 12: tuberías Grado en Ingeniería Informática Universidad Carlos III de Madrid. ARCOS @ UC3M Alejandro Calderón Mateos Agenda Linux](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051810/60175cf45f27255dd0780593/html5/thumbnails/20.jpg)
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Descriptores de ficherosabstracción ofrecida
20
Proceso 1
00
11
12
23
..…
...0
...1
...2
...3
...…
Cuando se pide un nuevo descriptor de ficheros (al abrir un fichero) se busca el primero
hueco libre de la tabla y el índice de esa posición es el descriptor asignado.
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Contenidos
• Los descriptores de ficheros
– Redirección y duplicado
• Los descriptores de ficheros y fork()
• Tuberías
21
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ARCOS @ UC3MAlejandro Calderón Mateos
Descriptores de ficherosredirección a fichero
22
Proceso 1
00
11
12
23
..…
...0
...1
...2
...3
...…
1. close(2) ;
2. open(“/tmp/errores.txt”) ;¿ ?
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ARCOS @ UC3MAlejandro Calderón Mateos
Descriptores de ficherosredirección a fichero
23
Proceso 1
00
11
12
23
..…
...0
...1
...2
...3
...…
1. close(2) ;
2. open(“/tmp/errores.txt”) ;
![Page 24: Sistemas OperativosSistemas Operativos sesión 12: tuberías Grado en Ingeniería Informática Universidad Carlos III de Madrid. ARCOS @ UC3M Alejandro Calderón Mateos Agenda Linux](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051810/60175cf45f27255dd0780593/html5/thumbnails/24.jpg)
ARCOS @ UC3MAlejandro Calderón Mateos
Descriptores de ficherosredirección a fichero
24
Proceso 1
00
11
12
23
..…
...0
...1
...2
...3
...…
1. close(2) ;
2. open(“/tmp/errores.txt”) ;
![Page 25: Sistemas OperativosSistemas Operativos sesión 12: tuberías Grado en Ingeniería Informática Universidad Carlos III de Madrid. ARCOS @ UC3M Alejandro Calderón Mateos Agenda Linux](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051810/60175cf45f27255dd0780593/html5/thumbnails/25.jpg)
ARCOS @ UC3MAlejandro Calderón Mateos
Descriptores de ficherosredirección a fichero
25
Proceso 1
00
11
12
23
..…
...0
...1
...2
...3
...…
close(2) + open(“/tmp/errores.txt”)
Es posible cambiar el archivo asociado a un descriptor.
![Page 26: Sistemas OperativosSistemas Operativos sesión 12: tuberías Grado en Ingeniería Informática Universidad Carlos III de Madrid. ARCOS @ UC3M Alejandro Calderón Mateos Agenda Linux](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051810/60175cf45f27255dd0780593/html5/thumbnails/26.jpg)
ARCOS @ UC3MAlejandro Calderón Mateos
Descriptores de ficherosduplicación de descriptor
26
Proceso 1
00
11
12
23
..…
...0
...1
...2
...3
...…
1. close(3) ;
2. dup(2) ;¿ ?
![Page 27: Sistemas OperativosSistemas Operativos sesión 12: tuberías Grado en Ingeniería Informática Universidad Carlos III de Madrid. ARCOS @ UC3M Alejandro Calderón Mateos Agenda Linux](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051810/60175cf45f27255dd0780593/html5/thumbnails/27.jpg)
ARCOS @ UC3MAlejandro Calderón Mateos
Descriptores de ficherosduplicación de descriptor
27
Proceso 1
00
11
12
23
..…
...0
...1
...2
...3
...…
1. close(3) ;
2. dup(2) ;
![Page 28: Sistemas OperativosSistemas Operativos sesión 12: tuberías Grado en Ingeniería Informática Universidad Carlos III de Madrid. ARCOS @ UC3M Alejandro Calderón Mateos Agenda Linux](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051810/60175cf45f27255dd0780593/html5/thumbnails/28.jpg)
ARCOS @ UC3MAlejandro Calderón Mateos
Descriptores de ficherosduplicación de descriptor
28
Proceso 1
00
11
12
23
..…
...0
...1
...2
...3
...…
1. close(3) ;
2. dup(2) ;
![Page 29: Sistemas OperativosSistemas Operativos sesión 12: tuberías Grado en Ingeniería Informática Universidad Carlos III de Madrid. ARCOS @ UC3M Alejandro Calderón Mateos Agenda Linux](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051810/60175cf45f27255dd0780593/html5/thumbnails/29.jpg)
ARCOS @ UC3MAlejandro Calderón Mateos
Descriptores de ficherosduplicación de descriptor
29
Proceso 1
00
11
12
23
..…
...0
...1
...2
...3
...…
close(3) + dup(2)
Permite acceder a un mismo fichero desde dos descriptores diferentes
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Contenidos
• Los descriptores de ficheros
– Redirección y duplicado
• Los descriptores de ficheros y fork()
• Tuberías
30
![Page 31: Sistemas OperativosSistemas Operativos sesión 12: tuberías Grado en Ingeniería Informática Universidad Carlos III de Madrid. ARCOS @ UC3M Alejandro Calderón Mateos Agenda Linux](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051810/60175cf45f27255dd0780593/html5/thumbnails/31.jpg)
ARCOS @ UC3MAlejandro Calderón Mateos
Descriptores de ficherosllamada fork()
31
Proceso 1
00
11
12
..…
...0
...1
...2
...3
...…
fork() crea un duplicado del hijo
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ARCOS @ UC3MAlejandro Calderón Mateos
Descriptores de ficherosllamada fork()
32
...0
...1
...2
...3
...…
• Ambos tienen descriptores iguales (redirecciones antes del fork() se heredan)
• Ambos referencian los mismos elementos (posición L/E después del fork() común)
Proceso 2
00
11
12
..…
Proceso 1
00
11
12
..…
![Page 33: Sistemas OperativosSistemas Operativos sesión 12: tuberías Grado en Ingeniería Informática Universidad Carlos III de Madrid. ARCOS @ UC3M Alejandro Calderón Mateos Agenda Linux](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051810/60175cf45f27255dd0780593/html5/thumbnails/33.jpg)
ARCOS @ UC3MAlejandro Calderón Mateos
Descriptores de ficherosllamada fork()
33
...0
...1
...2
...3
...…
• Ambos tienen descriptores iguales (redirecciones antes del fork() se heredan)
• Ambos referencian los mismos elementos (posición L/E después del fork() común)
Proceso 2
00
11
12
..…
Proceso 1
00
11
12
..…
1) read(2,…)
2) write(2,…)
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Contenidos
• Los descriptores de ficheros
– Redirección y duplicado
• Los descriptores de ficheros y fork()
• Tuberías
34
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Tubería1 creación
35
Proceso 1
..0
..1
..2
..3
..4
Una tubería es un fichero especial que se crea con la llamada al sistema pipe()
int p1[2] ;
…
pipe(p1) ;
…
..…
![Page 36: Sistemas OperativosSistemas Operativos sesión 12: tuberías Grado en Ingeniería Informática Universidad Carlos III de Madrid. ARCOS @ UC3M Alejandro Calderón Mateos Agenda Linux](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051810/60175cf45f27255dd0780593/html5/thumbnails/36.jpg)
ARCOS @ UC3MAlejandro Calderón Mateos
Tubería1 creación
36
Proceso 1
..0
..1
..2
..3
..4
Una tubería es un fichero especial que se crea con la llamada al sistema pipe()
int p1[2] ;
…
pipe(p1) ;
…
..…
pipe
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ARCOS @ UC3MAlejandro Calderón Mateos
Tubería1 creación
37
Proceso 1
..0
..1
..2
..3
..4
Una tubería es un fichero especial que se crea con la llamada al sistema pipe()
Dicha llamada crea la tubería y reserva dos descriptores de ficheros: lectura y escritura
..…
p1[0]
p1[1]
int p1[2] ;
…
pipe(p1) ;
… pipewrite(p1[1],…) read(p1[0],…)
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Tubería1 creación
38
Proceso 1
..0
..1
..2
..3
..4
• Si se escribe en una tubería llena, se bloquea la ejecución del proceso hasta poder escribir.
• Si se lee de una tubería vacía, se bloquea la ejecución del proceso hasta poder leer algo.
pipe
..…
write(p1[1],…) read(p1[0],…)
p1[0]
p1[1]
int p1[2] ;
…
pipe(p1) ;
…
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ARCOS @ UC3MAlejandro Calderón Mateos
Tubería1 creación
39
Proceso 1
..0
..1
..2
..3
..4
• Cuando todos los procesos escritores cierren la parte de escritura,
entonces se manda un final de fichero (EOF) a los lectores.
pipe
..…
write(p1[1],…) read(p1[0],…)
p1[0]
p1[1]
int p1[2] ;
…
pipe(p1) ;
…
<EOF>
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ARCOS @ UC3MAlejandro Calderón Mateos
Tubería2 fork()
40
Proceso 1
..0
..1
..2
..3
..4
..…
p1[0]
p1[1]
Proceso 2
..0
..1
..2
..3
..4
..…
p1[0]
p1[1]
…
fork();
…
pipe() + fork() -> padre e hijo ven la misma tubería
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ARCOS @ UC3MAlejandro Calderón Mateos
Tubería2 fork()
41
Proceso 1
..0
..1
..2
..3
..4
pipe
..…
p1[0]
p1[1]
Proceso 2
..0
..1
..2
..3
..4
..…
p1[0]
p1[1]
…
fork();
…
pipe() + fork() -> padre e hijo ven la misma tubería
-> ambos podrían leer y escribir en ella
p1[0]p1[1]
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Tubería3 redirección
42
Proceso 1
..0
..1
..2
..3
..4
pipe
..…
p1[0]
p1[1]
Proceso 2
..0
..1
..2
..3
..4
..…
p1[0]
p1[1]
…
close(1);
Redirección de la salida estándar en el padre…
Redirección de la entrada estándar en el hijo…
p1[0]p1[1]
…
close(0);
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Tubería3 redirección
43
Proceso 1
..0
..1
..2
..3
..4
pipe
..…
p1[0]
p1[1]
Proceso 2
..0
..1
..2
..3
..4
..…
p1[0]
p1[1]
…
close(1);
dup(p1[1]);
…
Redirección de la salida estándar en el padre…
Redirección de la entrada estándar en el hijo…
p1[0]p1[1]
…
close(0);
dup(p1[0]);
…
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Tubería4 limpieza
44
Proceso 1
..0
..1
..2
..3
..4
pipe
..…
Proceso 2
..0
..1
..2
..3
..4
..…
…
close(p1[1]) ;
close(p1[0]);
…
Cierre de los descriptores que no se usan en el padre…
Cierre de los descriptores que no se usan en el hijo…
p1[0]p1[1]
…
close(p1[0]);
close(p1[1]);
…
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Tuberíaresumen
45
Proceso 1
..0
..1
..2
..3
..4
pipe
..…
Proceso 2
..0
..1
..2
..3
..4
..…
int p1[2] ;
…
pipe(p1) ;
pid = fork();
if (0!=pid) {
close(1);
dup(p1[1]);
close(p1[1]) ;
close(p1[0]);
…
}p1[0]p1[1]
else {
close(0);
dup(p1[0]);
close(p1[0]);
close(p1[1]);
…
}
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46
Proceso
1
..00
..11
..22
pipe Proceso
2
..00
..11
..22p1[0]p1[1]
int p1[2] ;
…
pipe(p1) ;
pid = fork();
if (0!=pid) {
close(1);
dup(p1[1]);
close(p1[1]) ;
close(p1[0]);
…
}
else {
close(0);
dup(p1[0]);
close(p1[0]);
close(p1[1]);
…
}
1) Creación
2) fork()
3) Redirección (padre)
3) Redirección (hijo)
4) Limpieza (padre)
4) Limpieza (hijo)
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Tuberíalimitaciones
• Semi-duplex:
– En un sentido: los datos son escritos por un proceso en un extremo
de la tubería y leídos por otro proceso desde el otro extremo del
mismo.
• Solo se pueden utilizar entre procesos emparentados,
que tengan un ancestro en común.
• La lectura es destructiva.
Proceso
1
..00
..11
..22
pipe Proceso
2
..00
..11
..22p1[0]p1[1]
Luis Miguel Sánchez García &
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Ejemplo: “ls | grep a”
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int main (int argc, char *argv[])
{
int fd[2];
pipe(fd); if ( fork() !=0) { /* código del padre */
close(STDIN_FILENO);
dup(fd[STDIN_FILENO]);
close(fd[STDIN_FILENO]);
close(fd[STDOUT_FILENO]);
execlp(“grep", “grep", ”a”, NULL);
} else { /* código del hijo */
close(STDOUT_FILENO);
dup(fd[STDOUT_FILENO]);
close(fd[STDOUT_FILENO]);
close(fd[STDIN_FILENO]);
execlp("ls", "ls", NULL);
}
return 0;
}
48Luis Miguel Sánchez García &
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Agenda
Linux EjerciciosComunicación con tuberías
49
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Final del curso 2008-2009Ejercicio 5 y 6 (3.5 puntos)
• Escribir una función en C sobre UNIX que cree tres
procesos comunicados mediante una tubería, de
manera que dos de ellos tengan la salida estándar
asociada a la tubería y el otro la entrada estándar.
Argumentos: nombres de programa que deberán
ejecutar los tres procesos hijos.
Proceso A
Proceso B
tubería Proceso C
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Final del curso 2008-2009Ejercicio 5 y 6 (3.5 puntos)
#include <stdio.h>
int main( void ) {
int tuberia[2];int pid1, pid2;
/* el proceso padre, que crea el pipe, será el proc eso p1 */if ( pipe (tuberia) < 0) {
perror(“No se puede crear la tubería”) ;exit(0);
}
/* se crea el proceso p2 */switch ((pid1= fork ()) {
case -1: perror(“Error al crear el proceso”) ;/* se cierra el pipe */close (tuberia[0]) ;close (tuberia[1]) ;exit(0) ;break ;
51
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Final del curso 2008-2009Ejercicio 5 y 6 (3.5 puntos)
case 0: /* proceso hijo, proceso p2 *//* se cierra el descriptor de lectura del pipe */close (tuberia[0]) ;/* aquí iría el código del proceso p2 *//* escribiría usando el descriptor tuberia[1] */break ;
default: /* el proceso padre crea ahora el proceso p3 */switch ((pid2 = fork ()) {
case -1: perror(“Error al crear el proceso”) ;close (tubería[0]) ;close (tubería[1]) ;/* se mata al proceso anterior */kill (pid1, SIGKILL) ; exit(0) ;
case 0: /* proceso hijo (p3) lee de la tubería */close (tubería[1]) ;/* código del proceso p3 que lee de la tubería */break ;
default: /* el proceso padre (p2) escribe en la tub ería */close (tuberia[0]) ;/* código del proceso p1 que escribe en la tubería */break ;
}}
52
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Sistemas Operativossesión 12: tuberías
Grado en Ingeniería Informática
Universidad Carlos III de Madrid