POSIX file descriptors (FDs) • A successful open<“file name”> of a file returns a FD rpt – A nonnegative integer – An index to a per-process array called the “file descriptor table” – Each entry in the array saves, e.g., the current offset – Threads share the array (and hence the offset) – C’s FILE structure encapsulates a FD • FD or filename? – Some file-related POSIX system calls operate on FDs • read, write, fchmod, fchown, fchdir, fstat, ftruncate… – Others operate on file names • chmod, chown, chdir, stat, truncate – Has security implications: FD versions are more secure in some sense • Because association of FD to underlying file is immutable – Once an FD exists, it will always point to the same file • Whereas association between file & its name is mutable – So they can lead to TOCTTOU (time of check to time of use) races OS (234123) - files 9

Hard links – when is a file deleted? • Every file has a “reference count” associated with it – link()  ref_count++ – unlink()  ref_count-- • if( ref_count == 0 ) – The file has no more names – It isn’t pointed to from any node within the file hierarchy – So it can finally be deleted • What if an open file is deleted? (its ref_count==0) – Can we still access the file through the open FD(s)? • Yes – If >=1 processes have the file open when the last link is removed • The link shall be removed before unlink() returns • But the removal of the file contents shall be postponed until all references (file descriptors) to the file are close()-ed • Have you seen files names that begin with “.nfs”? OS (234123) - files 26

inodes & *stat syscalls • lstat(2) – Exactly the same as stat(2) if applied to a hard link – But if applied to a symlink, would return the information of this symlink (not to the target of the symlink) – In this case, POSIX says that the only fields within the stat structure that you can portably use are: • st_mode which will specify that the file is a symlink • st_size symlink content length (= length of target filepath) – The value of the rest of the fields could be valid, but it is not specified by POSIX – Notably, it is not specified if a symlink has a corresponding inode • Will be discussed shortly OS (234123) - files 34

קריאת המערכת waitpid()pid_t waitpid(pid_t pid, int *wstatus, int options);פעולה: המתנה לסיום בן ספציפי שמספרו pid.wait(), waitpid() הן קריאות מערכת חוסמות.כלומר חוסמות את התקדמות התהליך עד להתרחשות תנאי מסוים.באנגלית: blocking system calls.הארגומנט options מאפשר לשנות את ההתנהגות של waitpid() לקריאת מערכת לא חוסמת.אם options==WNOHANG קריאת המערכת תחזור מיד, כאשר ערך חזרה 0 משמעותו שאף תהליך בן עוד לא סיים, ואילו ערך חזרה חיובי הוא ה-pid של תהליך בן שסיים ונמצא עדיין במצב zombie.מערכות הפעלה - תרגול 216

קריאת המערכת exit()שאלה: למה בכלל לקרוא ל-exit(status) , אם אפשר פשוט לרשום return status בסוף פונקציית ה-main?תשובה: main היא לא באמת הפונקציה הראשית של התכנית...main() נקראת ע"י __libc_start_main() שאוספת את ערך החזרה של main() וקוראת ל-exit().int __libc_start_main(…) { …… exit(main(…));}מסקנה: הפונקציה exit תמיד נקראת לסיום סטנדרטי של התוכנית.מערכות הפעלה - תרגול 218

קריאות המערכת getpid(), getppid()pid_t getpid();קריאת מערכת המחזירה לתהליך הקורא את ה-pid של עצמו.pid_t getppid();קריאת מערכת המחזירה את ה-PID של תהליך האב של התהליך הקורא.שאלה: מה המשמעות של getppid() == 1 עבור תהליך משתמש טיפוסי?תשובה: תהליך האב הוא init. קורה למשל אם תהליך הבן יתום.מערכות הפעלה - תרגול 222

דוגמת קודמסכמתprintf("pid = %d\n", getpid());pid_t pid = fork();if (pid == 0) { printf("child pid = %d\n", getpid()); char* args[] = {"/bin/date", NULL}; execv(args[0], args); printf("This should not be printed\n");} else { wait(NULL); printf("parent pid = %d\n", getpid());}פלט לדוגמה:pid = 8919child pid = 8920Sun Oct 29 00:31:32 IDT 2017parent pid = 8919מערכות הפעלה - תרגול 224

אתחול תהליכים בלינוקסמשתמשים מתחברים לעבודה בלינוקס דרך מסופים (terminal).מסוף = מסך + מקלדת (מקומי או מרוחק).התהליך init יוצר תהליך בן עבור כל מסוף, אשר טוען ומבצע את המשימות הבאות לפי הסדר:איתחול של המסוף.התחברות של המשתמש עם שם משתמש וסיסמא באמצעות תכנית login.אם אושרה כניסת המשתמש: קריאה לתוכנית shell(כמו tcsh או bash) המאפשרת למשתמש להעביר פקודות למערכת ההפעלה.מערכות הפעלה - תרגול 225

דוגמה לשימוש בתהליכים - shellממשק שורת פקודה (command line).ייעוד עיקרי: לקבל פקודות ולבצע אותן באופן סדרתי.ה-shell מייצר תהליך בן עבור כל פקודה על-מנת לבצע אותה.כל פקודה ניתן להריץ בחזית (foreground) או ברקע (background).הרצה בחזית: האב (shell) ממתין לסיום הבן לפני קריאת הפקודה הבאה.הרצה ברקע: האב (shell) עובר מיד לקריאת הפקודה הבאה.ייעוד נוסף: להציג קבצים ותיקיות על-מנת לסייר במערכת.דוגמה חיה:https://www.tutorialspoint.com/unix_terminal_online.phpמערכות הפעלה - תרגול 226

דוגמת FCFSaverageResponseTime = (10 + 20 + 30) / 3 = 20כעת נסיר את הנחה 1 ("כל התהליכים רצים למשך אותו זמן"). לכל תהליך זמן ריצה משלו.תוכלו לחשוב על דוגמה שבה FCFS אינו יעיל?מערכות הפעלה - תרגול 59כל התהליכים רצים למשך אותו זמן.כל התהליכים מגיעים באותו זמן (t=0).אם תהליך התחיל לרוץ, אז הוא ירוץ עד לסיומו ללא הפסקות.התהליכים משתמשים רק במעבד ולא מבצעים I/O.זמן הריצה של כל התהליכים ידוע מראש.

נהוג לסווג תהליכים לשני סוגיםתהליך אינטראקטיבי I/O Boundמעוניין בזמן המתנה נמוך.latency sensitive.דוגמה: נגן סרטים שמחליף 60 פריימים בשנייה.בדרך-כלל מוותר על המעבד מרצונו אחרי פרק זמן קצר בגלל המתנה לפעולות I/O.תהליך חישוביCPU Boundמעוניין בזמן תגובה נמוך.throughput sensitive.דוגמה: סקריפט python שמנתח נתונים ע"י חישובים אלגבריים.בדרך-כלל לא מוותר על המעבד מרצונו אלא מופקע.מערכות הפעלה - תרגול 523

הבעיה: התקני איחסון איטייםהתקני איחסון הם בעלי השהיה גבוהה יחסית לזיכרון.זמני ההשהיה האופיינים (נכון לשנת 2020) בגישה אקראית*:זיכרון (DRAM) – 100 ns.כונן SSD – 16 us.כונן דיסק קשיח (HDD) – 2 ms.המרכיב הדומיננטי הוא זמן הזזת הראש הקורא (seek latency).*גישה אקראית מוגדרת כקריאה/כתיבה של 8B בכתובת כלשהי.מערכות הפעלה - תרגול 124

בלינוקס יש שני סוגי קישורים (links)soft / symbolic linkln -s src dstקישור סימבולי הוא קובץ חדש עם inode נפרד מזה של הקובץ המקורי.כתיבה דרך הקישור כותבת לקובץ אליו הוא מצביע.מחיקת הקישור (באמצעות הפקודה rm) לא תמחק את הקובץ המוצבע.אפשר ליצור קישורים סימבוליים גם לקובץ שלא קיים.hard linkln src dstקישור קשיח הוא שם נרדף לקובץ המקורי כי הוא מצביע ישירות ל-inode של הקובץ המקורי.כתיבה דרך הקישור כותבת לקובץ אליו הוא מצביע.מחיקת הקישור תקטין את מונה הקישורים של הקובץ (כפי שנשמר ב-inode).הקובץ יימחק מהדיסק רק כאשר כל ה-hard links אליו יימחקו.מערכות הפעלה - תרגול 1213

>> rm /A/helloמערכות הפעלה - תרגול 1219inode #2type=dirdatanameinode #A5B7inode #5type=dirdatanameinode #…………inode #13type=soft_linkdatainode #7type=dirdatanameinode #soft13……data block/A/helloקישור "שבור"!dangling link