TD-Machine 2 : Processus sous Unix

Objectifs

• Connaître et mettre en oeuvre le mécanisme de création de processus en C sous Linux
• Connaître et mettre en oeuvre une première solution de synchronisation entre un processus père et son fils
• Connaître et mettre en oeuvre la notion de recouvrement de processus
• Connaître et tester la sémantique de partage de fichiers entre processus parent et enfant
• S'exercer à écrire et à compiler de (petits) projets avec l'utilitaire make

Remarques préliminaires : environnement de développement : make et gcc

• La commande make permet de compiler un programme dont les sources sont réparties sur plusieurs fichiers. Pour une description simple et suffisante pour nos séances de make et des fichiers makefile, on peut lire ce tutoriel.
• Il existe de nombreux outils très utiles au développement regroupés dans le projet GNU. Vous pouvez lire ce document d'introduction aux outils de développement GNU.
• Dans la suite de l'énoncé on appellera bibliothèque un ensemble composé d'un fichier .c et d'un fichier .h pouvant contenir des définitions de type, des fonctions et des procédures mais pas de fonction main().
• Consigne générale :
  • on écrira un makefile permettant de compiler chacun des programmes demandés.
  • À la fin du TD, le fait d'exécuter la commande make devra recompiler chacun des exercices de ce TD.
  • Avant toute programmation, vous devez lire l'énoncé de l'exercice jusqu'au bout !

I - Affichage avec caractéristiques d'un processus & synchronisation père-fils

Lorsque plusieurs processus s'exécutent simultanément, il est difficile de savoir quelle ligne a été imprimée par chacun d'entre eux à l'écran. L'objectif de ce premier exercice est d'implémenter une bibliothèque (appelée par exemple affichage-processus) qui facilite la lecture des messages à l'écran dans un contexte multi-processus. La question A décrit le contenu de la bibliothèque et la question B décrit comment tester la bibliothèque.

A - La bibliothèque

Dans cette bibliothèque vous implémenterez 3 procédures C, prenant en paramètre une chaîne de caractère et affichant :

1. La chaîne de caractère précédée du numéro d'identification du processus.
2. La chaîne de caractère précédée du numéro d'identification de son père.
3. La chaîne de caractère précédée des deux informations ci-dessus.

B- Tests

Dans trois autres fichiers C distincts vous implémenterez trois fonctions main permettant de tester votre bibliothèque.

1. testIB1.c : Un programme qui affiche "bonjour" précédé du numéro d'identification du processus et de son père.
2. testIB2.c : Un programme qui se dédouble par l'appel fork et pour lequel les processus père et fils affichent respectivement "père" et "fils" précédés des mêmes informations que ci-dessus.
3. testIB3.c : Que constatez vous lorsque vous exécutez plusieurs fois le programme de la question 2 ? Pour remédier à ce problème, écrivez un programme avec le même comportement que le précédent mais qui de plus garantit que le père attend la fin de l'exécution de son fils avant d'invoquer une fonction d'affichage.

II - Recouvrement

Écrire un source C qui se dédouble et pour lequel :

• le fils se recouvre par un nouveau processus qui exécute le programme de l'exercice I-B.1
• le père affiche Je suis le père (via la bibliothèque de l'exercice I-A).

III - Lecture/écriture de fichiers et héritage des processus

Lors du TD-machine 1, vous avez implémenté une bibliothèque permettant de lire et écrire des lignes dans un fichier. Vous avez ainsi du obtenir deux fichiers sources qui ressemblent fortement à ceux-ci :

gestionFichiers.h

#ifndef _GESTION_FICHIERS_H
#define _GESTION_FICHIERS_H

#define TAILLEBUF 8191

char * litLigne(int fd);

#endif

gestionFichiers.c

#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

#include "gestionFichiers.h"

char * litLigne(int fd)
{
    int i;
    int nbr;
    char buf[TAILLEBUF];
    char * s;

    for(nbr = 0 ; nbr < TAILLEBUF ; nbr++){
        if( read(fd, buf+nbr,1) <= 0  ){ // erreur ou fin de fichier
            return NULL;
        }
        if(buf[nbr]=='\n')break;
    } 

    s=(char*)malloc(nbr+1);
    if(s==NULL)return NULL;

    for(i=0;i<nbr;i++)
        s[i]=buf[i];

    s[i] = '\0';
    return s;
}

Dans cet exercice, nous allons utiliser cette bibliothèque afin de tester la sémantique de partage des fichiers entre un processus père et ses fils sous les systèmes LINUX de l'ESIEE.

A - Programmation

Pour cela, vous implémenterez trois fonctions main dans trois fichiers C distincts.

• testIII1.c : Un programme qui se dédouble, puis pour lequel chacun des deux processus ouvre le fichier fichierTest.txt donné plus bas, y lit une ligne et ferme le fichier.

fichierTest.txt

Dedoublement de la personalite : Le trouble de la personnalite multiple signifie que le sujet, une femme de 30 ans par exemple, peut tour a tour "etre" un petit garcon zozotant de 4 ans, un homme dans la force de l'age, etc. Chaque "personnalite" a une facon d'agir, de parler, de se comporter, de penser et d'apprehender son environnement et elle-meme de facon particuliere. Ces personnalites doivent etre au moins deux a prendre le controle du sujet. Il ne s'agit pas d'une simulation, car les passages d'une personnalite a l'autre ne sont pas soumis au controle de la volonte. Par contre, une partie du monde medical affirme que le trouble de la personnalite multiple est une forme recente d'hysterie. On ignore encore les causes du trouble. Dans les annees 80, une explosion du nombre de cas apparait en Amerique du Nord. On relie souvent cette "epidemie" a la parution du roman biographique Sybil qui evoque un tel cas et fut un succes. La litterature est d'ailleurs friande des histoires de personnalite multiple, ainsi le celebre roman de Robert Stevenson, Dr Jekyll et Mr Hyde, met-il en scene sous un cote fantastique le bon et genereux Dr Jekyll et sa cruelle seconde personnalite, Mr Hyde, qui finit par prendre le controle.
Mary Higgins Clark, celebre auteur americaine de livre de suspens a succes, surfe sur la vague des troubles de la personnalite multiple dans Nous n'irons plus au bois. Les films, les emissions de televisions et notamment les talk-show s'emparent du sujet. Tout recemment, la serie United States of Tara, dont la premiere saison est en cours de diffusion outre-atlantique, a mis en scene Tara, mere de famille, garce de seize ans (T.), femme au foyer coincee (Alice) et homme accro aux pornos (Bucks) tour a tour... 

source : http://www.web-libre.org/dossiers/trouble-personnalite-multiple,6423.html

• testIII2.c : Un programme qui ouvre le fichier, se dédouble, puis pour lequel chacun des deux processus lit une ligne dans le fichier et le ferme.
• testIII3.c : Un programme réalisant les mêmes opérations qu'à la question précédente mais pour lequel l'utilisateur peut spécifier au lancement via la ligne de commande le nom du fichier texte dans lequel il faut lire.

Rappel

Pour récupérer les arguments d'un programme en C vous devez utiliser les arguments int argc et char ** argv passé à la fonction main() (voir par exemple cette page).

B - Tests et conclusion

La position de lecture dans un fichier est-elle toujours partagée, toujours commune entre un père et son fils ? Discutez entre vous des différents cas possibles ? Est-ce cohérent avec ce que vous avez vu en cours ?

Modifiez le programme du fichier testIII3.c de telle sorte que le processus fils lise toujours la première ligne du fichier et le père la seconde.