Bài giảng hệ điều hành chương 3 liên lạc giữa các tiến trình

10/28/2005 Trần Hạnh Nhi 1
BÀI GIẢNG 3 : LIÊN LẠC GIỮA CÁC TIẾN TRÌNH
CƠ CHE
CƠ CHE
Á
Á
?
?
VA
VA
Á
Á
N
N
Đ
Đ
E
E
À
À
?
?
TRAO
TRAO
Đ
Đ
O
O
Å
Å
I THÔNG TIN GI

I THÔNG TIN GI
Ư
Ư
ÕA CA
ÕA CA
Ù
Ù
C TIE
C TIE
Á
Á
N TRÌNH
N TRÌNH
G
G
Ỉ
Ỉ
AI PHA
AI PHA
Ù
Ù
P ?
P ?
10/28/2005 Trần Hạnh Nhi 2
NhuCầuLiênLạc
Q
L
P
 Chia sẻ thông tin
R

 Phối hợp xử lý
P
JOB
R1
R2
L
Q
10/28/2005 Trần Hạnh Nhi 3
Các cơ chế liên lạc
 Chia sẻ tài nguyên chung
 Signal
 Pipe
 Shared Memory
 Trao đổi thông điệp
 Message
 Socket
10/28/2005 Trần Hạnh Nhi 4
IPC theo nguyên tắc chia sẻ tài nguyên chung
User Process User Process
OS - Kernel
shared
resources
Các tiến trình chia sẻ
Memory
File System Space
Communication Facilities, Common communication protocol
10/28/2005 Trần Hạnh Nhi 5
Signal
 Signal
 Meaning

 Handler
 Đònh nghóa trước khi thực hiện liên lạc
 SIGINT, SIGSTOP…
 SIGUSR1, SIGUSER2
 Hỗ trợ liên lạc
 Kernel với User Process
 Process Error
 Timer
 Child Process kết thúc…
 User process vơí nhau
 Terminate Process
 Suspend, Resume…
OS
Process
Signal handler
Signal Action
Signal
Name Value Function
SIGHUP 1 Terminal hangup
SIGINT 2 Interrupt by user: generated by < CTRL C >
SIGQUIT 3 Quit by user: generated by < CTRL \ >
SIGFPE 8 Floating point error such as divide by zero
SIGKILL 9 Kill the process
SIGUSR1 10 User defined signal 1
SIGSEGV 11
Segment violation: process has tried to access
memory not assigned to it
SIGUSR2 12 User defined signal 2
SIGALRM 14 Timer set with alarm() function has timed out
SIGTERM 15 Termination request

SIGCHLD 17 Child process termination signal
SIGCONT 18 Continue after a SIGSTOP or SIGSTP signal
SIGSTOP 19 Stop the process
SIGTSTP 20 Terminal stop: generated by < CTRL Z >
SIGWINCH 28 Change of window size
10/28/2005 Trần Hạnh Nhi 7
Nhận xét Signals
 Liên lạc không đồng bộ
 Không biết trước thời điểm
 Thiếu tin cậy
 Không cho phép trao đổi dữ liệu
Sig
Result
L
Q
SH
L
Q
?
Quiz : OK
A B
10/28/2005 Trần Hạnh Nhi 8
Pipes
 Pipe
 Kernel buffer (File) có kích thước giới hạn (4K, 8K…)
 HĐH cung cấp hàm WritePipe & ReadPipe
 WritePipe khi Pipe đầy ?
 ReadPipe khi Pipe rỗng ?
 Phảiù xét đến các khả năng đồng bộ
 Hỗ trợ liên lạc (UNIX original )

 Giữa 2 tiến trình Cha - Con
 Một chiều
 Không cấu trúc (byte transfer)
WritePipe() ReadPipe()
L
Q
B……….A
AB
AB
10/28/2005 Trần Hạnh Nhi 9
Nhận xét Pipe
 Ưu điểm :
 Cho phép trao đổi dữ liệu không cấu trúc
 Khuyết điểm
 Chi phí thực hiện cao (system call)
 Liên lạc giữa 2 tiến trình
 Liên lạc một chiều
 Pipe trong các HĐH hiện đại :
 Anomynous Pipe : This…
 Named Pipe : Unix , Windows NT…
 Truyền dữ liệu có cấu trúc
 Liên lạc 2 chiều
10/28/2005 Trần Hạnh Nhi 10
Shared Memory
 Shared Memory:
 Là một phần không gian nhớ không thuộc sở hữu của tiến trình
nào
 Được HĐH tạo ra
 Các tiến trình có thể ánh xạ đòa chỉ vào không gian chia sẻ này
để truy xuất dữ liệu (như đối với không gian nội bộ)

 Không giới hạn số lượng tiến trình, chiều trao đổi, và thứ tự
truy cập
 Mâu thuẫn truy xuất - > nhu cầu đồng bộ
10/28/2005 Trần Hạnh Nhi 11
IPC theo nguyên tắc trao đổi thông điệp
User Process
OS-Kernel
User Process
OS-Kernel
Network
 Không có bộ nhớ chung
 Cần có đường kết nối giữa các máy tính
10/28/2005 Trần Hạnh Nhi 12
Message
 Message
 Dữ liệu có cấu trúùc
 Cấu trúc và thông dòch msg được thỏa thuận giữa 2 tiến trình liên
lạc
 HĐH cung cấp 2 primitive chính
 send(destination, message)
 receive(source, message)
 Các vấn đề quan tâm :
 Direct or indirect addressing
 Blocking or non-blocking communication
 Reliable or unreliable communication
 Buffered or un-buffered communication
10/28/2005 Trần Hạnh Nhi 13
Ñònh daïng Message
10/28/2005 Trần Hạnh Nhi 14
Nhận xét message

 Là cơ chế IPC tổng quát
 Hỗ trợ liên lạc giữa các tiến trính trên cùng máy
 Hỗ trợ liện lạc giữa các tiến trính trong hệ thống phân tán
 Liên lạc giữa các hệ thống không đồng nhất ?
10/28/2005 Trần Hạnh Nhi 15
Máy A
(UNIX)
Máy B
(Windows)
Liên lạc giữa các hệ thống không đồng nhất
P1
P2
Send( ) //UNIX
Receive( ) //WIN
10/28/2005 Trần Hạnh Nhi 16
Socket
 Endpoint của một kết nối 2 chiều
 Tương đương với một network interface (hardware)
 Cho phép các ứng dụng “plug in” vào mạng một cách ẩn dụ
 Là một giao diện lập trình mạng
 Cho phép các tiến trình liên lạc 2 chiều với nhau
 Thiết lập liên lạc : tạo 2 socket, kết nối chúng với nhau
 Socket description
 Sử dụng một transport protocol
 Cần đặc tả IPaddress và port kết nối
 Được hỗ trợ đầu tiên trong Berkeley socket
 Là sự mở rộng của nhập xuất file trừu tượng
 Hiện nay được hỗ trợ trong hầu hết HĐH hiện đại
10/28/2005 Trần Hạnh Nhi 17
10/28/2005 Trần Hạnh Nhi 18

Socket Communication
10/28/2005 Trần Hạnh Nhi 19
Máy A
(UNIX)
Máy B
(Windows)
Liên lạc giữa các hệ thống không đồng nhất
P1
P2
Send( )
Receive( )
Socket
Socket
10/28/2005 Trần Hạnh Nhi 20
Liên lạc thông qua Socket
 Hỗ trợ 2 phương thức liên lạc
 Connection-oriented (TCP/IP)
 Stream
 Reliable
 Bi-directional communication
 Connectionless (UDP/IP)
 Datagram
 Unreliable
 Bi-directional communication
 Cho phép liên lạc giữa các tiến trình trên các mạng không
đồng nhất
10/28/2005 Trần Hạnh Nhi 21
Phương thức Connection-Oriented
 Thực hiện trên TCP (Transmission Control Protocol.)
 Phải thực hiện kết nối giữa 2 tiến trình trước khi trao đổi dữ liệu

 Tương tự hệ thống điện thoại
 Dữ liệu được phân phối

in sequence
.

guaranteed
.
 Kết nối kết thúc khi liên lạc chấm dứt
 2 modes:
 Iterative (synchronous)
 Concurrent (asynchronous)
10/28/2005 Trần Hạnh Nhi 22
Phương thức Connectionless
 Thực hiện trên UDP (User Datagram Protocol)
 Không yêu cầu kết nối tồn tại trước khi truyền dữ liệu
 Tương tự hệ thống thư tín
 Dữ liệu truyền có thể bò mất mát hay không đúng trật tự
 2 modes:
 Iterative (synchronous)
 Concurrent (asynchronous)
10/28/2005 Trần Hạnh Nhi 23
Caáu truùc ñòa chæ Socket
 Generic socket address structure:
 struct sockaddr {
sa_family_t sa_family; /* address family */
char sa_data[14]; /* socket address */
};
 A popular BSD-derived implementation:
 struct sockaddr_in {

sa_family_t sin_family; /* address family */
in_port_t sin_port; /* protocol port number */
struct in_addr sin_addr; /* IP addr in NW byte
order */
char sin_zero[8]; /* unused, set to zero */
};
10/28/2005 Trần Hạnh Nhi 24
Port Numbers
 Port là 1 khái niệm trừu tượng được TCP/UDP sử dụng
để phân biệt các ứng dụng trên một máy chủ
 Một port được xác đònh bằng 1 số nguyên 16 bit là
port
number
.
 3 miền giá trò đươc dành cho
 Well-known ports (0-1023)
 Registered ports (1024-49151)
 Dynamic ports (49512 – 65535)
10/28/2005 Trần Hạnh Nhi 25
Some Well-Known Ports