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Il est nécessaire que les processus communiquent entre-eux (pour le partage d'information, la répartition des calculs, la modularité et la facilité). La communication inter-process sont très courrant sous UNIX et servent à résoudre ce problème.
Les tubes sont des petits fichiers géré en file circulaire, ils sont si petit qu'ils sont souvent en cache (ce qui est donc très efficace). Si le message devient trop grand, il sera alors découpé en blocs.
Les tubes non-nommés sont des tubes temporaires, ils sont alloué via l'appel système "pipe()"
Il existe différents tubes standards :
Il est ainsi possible de rediriger ces tubes. Les tubes supportes les opérations suivantes :
Note les fonctions "read" et "write" retournent 0 si on tente d'écrire ou de lire un tube sans qu'il n'y a pas de processus à l'autre bout du tube.
Voici un exemple d'application de ces différentes opérations :
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
int main(void) {
int tube[2];
char buffer[255];
/* On crée le tube et on note les identifiant entrée et sortie dans le tableau */
pipe(tube);
/* On crée un nouveau processus */
switch(fork()) {
case -1:
printf("Erreur fork()\n");
exit(-1);
/* Pour le processus fils */
/* Le processus fils va lire le processus tube[0] pour avoir la lecture en écriture */
/* Le buffer va être la variable où les données vont être écrites */
/* Et enfin 's' est la taille que l'on va récupérer */
case 0:
/* Si le tube est vide, read va attendre que le tube soit rempli */
read(tube[0], buffer, 254);
printf("Message: %s\n", buffer);
break;
/* Pour le processus père : */
/* Ici on écrit "salut à toi" dans le tube en écriture (tube[1]), le buffer va donc contenir le message */
/* Le 's' va contenir la longueur du buffer */
/* Ainsi le message va être envoyé au fils */
default:
strncpy(buffer, "salut a toi", 12);
write(tube[1], buffer, strlen(buffer));
/* Ici on attends que le processus fils meurt, sinon le read du fils retournera 0 car il n'y aura plus le processus à l'autre bout car le programme sera terminé */
wait(NULL);
}
return EXIT_SUCCESS;
}
Par défault les 3 tubes standard sont dirigé vers le stdout (ou stderr si configuré autremenet).
On peut également rediriger ces tubes, ainis ce qui était affiché à l'écran est alors dirigé automatiquement dans le tube ou peut être lu à partir d'un tube.
# On liste les fichiers et on récupère toutes les lignes contenant "dia" # grep prends comme entrée le résultat du ls # C'est le shell qui va automatiquement rediriger le stdout du ls comme le stdin du grep ls | grep "dia"
Voici un exemple de redirection :
Représentation d'une redirection de tube
Dans cet exemple :
1. On crée un tube
2. On ferme le stdout
3. On copie notre sortie de tube comme étant le stdout
4. On écrit dans le stdout → donc dans notre tube
Explication des tubes standard
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
int main(void) {
int tube[2];
char buffer[255];
/* On crée notre nouveau tube */
pipe(tube);
switch(fork()) {
case -1:
printf("Erreur fork()\n");
exit(-1);
/* Pour le processus fils */
case 0:
/* On ferme le stdin */
close(0);
/* On copie l'entrée du nouveau tube pour remplacer le stdin */
dup(tube[0]);
/* On lit depuis le stdin (on lit donc depuis le tube) */
scanf("%[^\n]%*c", buffer);
/* On affiche le message stdout */
printf("Message: %s\n", buffer);
break;
/* Pour le processus père */
default:
/* On ferme le stdout */
close(1);
/* On copie la sortie du tube dans le stdout */
dup(tube[1]);
/* On print un message vers le stdout, qui a été redirigé vers le nouveau tube */
printf("salut a toi\n");
/* On force le printf a se faire maintenant */
fflush(stdout);
/* On attends que le processus fils meurre pour éviter de causer une erreur de lecture du tube */
wait(NULL);
}
return EXIT_SUCCESS;
}
Lorsque l'on redirige un pipe, le pipe reste redirigé si on exécute un autre programme par après avec "execl", on peut donc passer l'output d'un programme dans un autre programme. Voici un exemple de pipe qui prends le résultat du ls et compte le nombre de lignes, c'est l'équivalent de "ls | wc -l". Notez cependant que les path de ls et wc sont TRÈS CERTAINEMENT différent sur votre système, pour connaitre le PATH réel faites la commande "whereis ls" et "whereis wc".
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/types.h>
int main(void) {
int tube[2];
/* On crée un nouveau tube */
pipe(tube);
/* On crée un premier enfant */
if (fork() == 0) {
/* On ferme le stdout */
close(1);
/* On redirige la sortie du tube dans le stdout */
dup(tube[1]);
/* On ferme les tubes pour laisser uniquement le stdin et stdout */
close(tube[0]);
close(tube[1]);
/* On exécute le ls */
execl("/run/current-system/sw/bin/ls", "/run/current-system/sw/bin/ls", NULL);
/* Puis ce que rien n'arrive après un execl le reste du code ne s'exécutera pas */
}
/* On crée un deuxième enfant */
if (fork() == 0) {
/* On ferme le stdin */
close(0);
/* On remplace le stdin par le tube[0] */
dup(tube[0]);
/* On ferme les tubes pour laisser uniquement les stdin et stdout */
close(tube[0]);
close(tube[1]);
/* On exécute wc -l ça récupère le stdin du ls */
execl("/run/current-system/sw/bin/wc", "/run/current-system/sw/bin/wc", "-l", NULL);
}
/* On ferme le tube[0] et tube[1] pour laisser uniquement le stdin et stdout */
close(tube[0]);
close(tube[1]);
/* On attends la mort des fils pour mourrir aussi */
wait(NULL);
wait(NULL);
return EXIT_SUCCESS;
}
Les tubes nommés sont permanent via des fichiers spéciaux dans le filesystem.
On peut en créer un en utilisant "mkfifo(const char* nom, mode_t mode)" (le nom préise le nom du tube et le mode précise les permissions).
Les processus non-només sont liés entre père et fils, tandis qu'ici les processus nommés peuvent être utilisé par des processus qui bien que sont complètement indépendant l'un de l'autre.
Un processus peut ouvrir un tube en utilisant "open(const char* nom, int flags)" (qui est bloquant par défaut tant que le tube n'est pas ouvert des deux cotés), les flags définissent le mode d'ouverture (écriture, lecture ou les deux bien que cela ne soit pas recommandé).
On peut écrire dans un pipe avec "write(int fd, char* buf, int size)" et lire avec "read(int fd, char* buf, int size)"
On peut enfin fermer un tube avec "close(int fd)"
La mémoire partagée est un moyen très commun pour partager des informations entre processus, la zone de mémoire est commune à plusieurs processus. La taille est complètement configurable (comme avec malloc) et après un fork, le processus fils hérite de la mémoire partagée.
L'allocation se fait via "int shmget(key_t key, int s, int fl)" où
Infographie d'explication sur les permissions UNIX
Les permissions se font via un code tel que 0664 :
L'appel "shmat" permet de récupérer un pointeur vers la zone mémoire partagée. Sa signature de méthode est la suivante : "char* shmat(int shmid, char* addr, int flags)" où
L'appel "shmdt" (qui prends en argument le pointeur) va détacher la zone mémoire sans pour autant la libérer.
L'appel "int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds* ds)" permet de gérer la zone de mémoire.
Disons que l'on veut faire 2 programme, 1 premier écrit dans la zone mémoire et le deuxième la lit :
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <string.h>
#define SHM_KEY 2324
#define K 1024
int main(void) {
int shmid;
char* ptr;
/* On alloue une zone de mémoire partagée avec l'identifiant 2324, une taille de 1024 octets, et une permission totale pour tout le monde */
shmid = shmget(SHM_KEY, K, 0777|IPC_CREAT);
/* Récupère un pointeur vers la zone de mémoire partagée */
ptr = shmat(shmid,NULL,0);
/* On copie une chaine de caractère dans la mémoire partagée */
strcpy(ptr, "Hello !\n");
/* On détache la zone mémoire (ce qui ne la libère pas mais permet qu'un autre processus l'utilise) */
shmdt(ptr);
/* On ferme le programme */
return EXIT_SUCCESS;
}
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/types.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/msg.h>
#include <stdio.h>
#define SHM_KEY 2324
#define K 1024
int main(void) {
int shmid;
char *ptr;
/* On récupère la zone mémoire avec l'identifiant, la taille et le flag */
shmid = shmget(SHM_KEY, K, 0777);
/* Si le shmid retourné est < 0 alors c'est que la zone n'a pas été trouvée */
if (shmid < 0) {
printf("Erreur SHM\n");
exit(-1);
}
/* On récupère le pointeur de la mémoire partagée */
ptr = shmat(shmid, NULL, 0);
/* On print le contenu de la mémoire partagée */
printf("sa %d", IPC_CREAT);
printf("Contenu : %s\n", ptr);
/* On détache la mémoire du programme */
shmdt(ptr);
/* Le shmctl IPC_RMID va détruire la zone mémoire */
shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);
return EXIT_SUCCESS;
}
Si vous souhaitez voir la liste des zones partagées on peut utiliser la commande "ipcs".
$ gcc mempar.c $ ./a.out $ ipcs ------ Message Queues -------- key msqid owner perms used-bytes messages ------ Shared Memory Segments -------- key shmid owner perms bytes nattch status 0x00000914 4 snowcode 777 1024 0 ------ Semaphore Arrays -------- key semid owner perms nsems