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snp-lab-code/build/html/P07_Prozesse_und_Threads/README_P02.html

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2022-02-17 14:51:10 +01:00
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<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0" /><meta name="generator" content="Docutils 0.17.1: http://docutils.sourceforge.net/" />
<title>09/02 - Dämon Prozesse &#8212; SNP Labs documentation</title>
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<section class="tex2jax_ignore mathjax_ignore" id="damon-prozesse">
<h1>09/02 - Dämon Prozesse<a class="headerlink" href="#damon-prozesse" title="Permalink to this headline"></a></h1>
<hr class="docutils" />
<p><img alt="" src="../_images/daemon.png" /></p>
<hr class="docutils" />
<section id="ubersicht">
<h2>1. Übersicht<a class="headerlink" href="#ubersicht" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>Dieser Teil des Praktikums behandelt spezielle Prozesse: die Dämon Prozesse («daemon pro-cesses»). Es ist gedacht als Zusatz zum Basis Praktikum über Prozesse und Threads.</p>
<p>Auch dieser Teil ist ein «Analyse»- und «Experimentier»-Praktikum.</p>
<hr class="docutils" />
<section id="nachweis">
<h3>1.1 Nachweis<a class="headerlink" href="#nachweis" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<p>Dieses Praktikum ist eine leicht abgewandelte Variante des ProcThreads Praktikum des Moduls BSY, angepasst an die Verhältnisse des SNP Moduls. Die Beispiele und Beschreibungen wurden, wo möglich, eins-zu-ein übernommen.</p>
<p>Als Autoren des BSY Praktikums sind genannt: M. Thaler, J. Zeman.</p>
</section>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="lernziele">
<h2>2. Lernziele<a class="headerlink" href="#lernziele" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>In diesem Praktikum werden Sie sich mit Dämon Prozessen beschäftigen.</p>
<ul class="simple">
<li><p>Sie können die Problemstellung der Dämon Prozesse erklären</p></li>
<li><p>Sie können einen Dämon Prozess kreieren</p></li>
<li><p>Sie können aus dem Dämon Prozess mit der Umgebung kommunizieren</p></li>
<li></li>
</ul>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="aufgabe-damon-prozesse">
<h2>3. Aufgabe: Dämon Prozesse<a class="headerlink" href="#aufgabe-damon-prozesse" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p><strong>Ziele</strong></p>
<ul class="simple">
<li><p>Problemstellungen um Daemons kennenlernen:</p>
<ul>
<li><p>wie wird ein Prozess zum Daemon?</p></li>
<li><p>wie erreicht man, dass nur ein Daemon vom gleichen Typ aktiv ist?</p></li>
<li><p>wie teilt sich ein Daemon seiner Umwelt mit?</p></li>
<li><p>wo “lebt” ein Daemon?</p></li>
</ul>
</li>
</ul>
<p><strong>Einleitung</strong></p>
<p>Für diese Aufgabe haben wir einen Daemon implementiert: <strong>MrTimeDaemon</strong> gibt auf Anfrage die Systemzeit Ihres Rechners bekannt. Abfragen können Sie diese Zeit mit dem Programm <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">WhatsTheTimeMr</span> <span class="pre">localhost</span></code>. Die Kommunikation zwischen den beiden Prozessen haben wir mit TCP/IP Sockets implementiert. Weitere Infos zum Daemon finden Sie nach den Aufgaben.</p>
<p>Im Abschnitt 4 finden Sie Zusatzinformationen über diese Implementation eines Dämon Prozesses plus weiterführende Informationen.</p>
<p><strong>Aufgaben</strong></p>
<ol class="arabic simple">
<li><p>Für die folgende Aufgabe benötigen Sie mindestens zwei Fenster (Kommandozeilen-Konsolen). Übersetzen Sie die Programme mit <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">make</span></code> und starten Sie das Programm <strong>PlapperMaul</strong> in einem der Fenster. Das Programm schreibt (ca.) alle 0.5 Sekunden <em>Hallo, ich bins…. Pidi</em> plus seine Prozess-ID auf den Bildschirm. Mit dem Shell Befehl <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">ps</span></code> können Sie Ihre aktiven Prozesse auflisten, auch <strong>PlapperMaul</strong>. Überlegen Sie sich zuerst, was mit <strong>PlapperMaul</strong> geschieht, wenn Sie das Fenster schliessen: läuft <strong>PlapperMaul</strong> weiter? Was geschieht mit <strong>PlapperMaul</strong> wenn Sie sich ausloggen und wieder einloggen? Testen Sie Ihre Überlegungen, in dem Sie die entsprechenden Aktionen durchführen. Stimmen Ihre Überlegungen?</p></li>
</ol>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>
</pre></div>
</div>
<ol class="arabic simple">
<li><p>Starten Sie nun das Programm bzw. den Daemon <strong>MrTimeDaemon</strong>. Stellen Sie die gleichen Überlegungen an wie mit <strong>PlapperMaul</strong> und testen Sie wiederum, ob Ihre Überlegungen stimmen. Ob <strong>MrTimeDaemon</strong> noch läuft können Sie feststellen, indem Sie die Zeit abfragen oder den Befehl <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">ps</span> <span class="pre">ajx</span> <span class="pre">|</span> <span class="pre">grep</span> <span class="pre">MrTimeDaemon</span></code> eingeben: was fällt Ihnen am Output auf? Was schliessen Sie aus Ihren Beobachtungen?</p></li>
</ol>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>
</pre></div>
</div>
<ol class="arabic simple">
<li><p>Starten Sie <strong>MrTimeDaemon</strong> erneut, was geschieht?</p></li>
</ol>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>
</pre></div>
</div>
<ol class="arabic simple">
<li><p>Stoppen Sie nun <strong>MrTimeDaemon</strong> mit <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">killall</span> <span class="pre">MrTimeDaemon</span></code>.</p></li>
<li><p>Starten Sie <strong>MrTimeDaemon</strong> und fragen Sie mit <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">WhatsTheTimeMr</span> <span class="pre">localhost</span></code> oder mit <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">WhatsTheTimeMr</span> <span class="pre">127.0.0.1</span></code> die aktuelle Zeit auf Ihrem Rechner ab.</p></li>
</ol>
<p><strong>Optional:</strong>
Fragen Sie die Zeit bei einem Ihrer Kollegen ab. Dazu muss beim Server (dort wo <strong>MrTimeDaemon</strong> läuft) ev. die Firewall angepasst werden. Folgende Befehle müssen dazu mit <strong>root-Privilegien</strong> ausgeführt werden:</p>
<div class="highlight-bash notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>iptables-save &gt; myTables.txt <span class="c1"># sichert die aktuelle Firewall</span>
iptables -I INPUT <span class="m">1</span> -p tcp --dport <span class="m">65534</span> -j ACCEPT
iptables -I OUTPUT <span class="m">2</span> -p tcp --sport <span class="m">65534</span> -j ACCEPT
</pre></div>
</div>
<p>Nun sollten Sie über die IP-Nummer oder über den Rechner-Namen auf den <strong>TimeServer</strong> mit <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">WhatsTheTimeMr</span></code> zugreifen können.
Die Firewall können Sie mit folgendem Befehl wiederherstellen:</p>
<div class="highlight-bash notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>iptables-restore myTables.txt
</pre></div>
</div>
<ol class="arabic simple">
<li><p>Studieren Sie <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">MrTimeDaemon.c</span></code>, <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">Daemonizer.c</span></code> und <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">TimeDaemon.c</span></code> und analysieren Sie, wie die Daemonisierung abläuft. Entfernen Sie die Kommentare im Macro <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">Out-PutPIDs</span></code> am Anfang des Moduls <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">Daemonizer.c</span></code>. Übersetzen Sie die Programme mit make und starten Sie <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">MrTimeDaemon</span></code> erneut. Analysieren Sie die Ausgabe, was fällt Ihnen auf? Notieren Sie alle für die vollständige Daemonisierung notwendigen Schritte.</p></li>
</ol>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>
</pre></div>
</div>
<ol class="arabic">
<li><p>Setzen Sie beim Aufruf von <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">Daemonizer()</span></code> in <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">MrTimeDaemon.c</span></code> anstelle von <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">lock-FilePath</span></code> den Null-Zeiger <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">NULL</span></code> ein. Damit wird keine lock-Datei erzeugt. Übersetzen Sie die Programme und starten Sie erneut <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">MrTimedaemon</span></code>. Was geschieht bzw. wie können Sie feststellen, was geschehen ist?</p>
<p><strong>Hinweis:</strong> lesen Sie das log-File: <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">/tmp/timeDaemon.log.</span></code></p>
</li>
</ol>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>
</pre></div>
</div>
<p>Wenn Sie noch Zeit und Lust haben: messen Sie die Zeit, zwischen Start der Zeitanfrage und Eintreffen der Antwort. Dazu müssen Sie die Datei <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">WhatsTheTimeMr.c</span></code> entsprechend anpassen.</p>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="zusatzinformationen">
<h2>4. Zusatzinformationen<a class="headerlink" href="#zusatzinformationen" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<hr class="docutils" />
<section id="diese-implementation">
<h3>4.1 Diese Implementation<a class="headerlink" href="#diese-implementation" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<p>Dieser Daemon besteht aus den 3 Komponenten.</p>
<p><strong>Hauptprogramm: MrTimeDaemon.c</strong></p>
<p>Hier werden die Pfade für die lock-Datei, die log-Datei und der ”Aufenthaltsort” des Daemons gesetzt. Die lock-Datei wird benötigt um sicherzustellen, dass der Daemon nur einmal gestartet werden kann. In die lock-Datei schreibt der Daemon z.B. seine PID und sperrt sie dann für Schreiben. Wird der Daemon ein zweites Mal gestartet und will seine PID in diese Datei schreiben, erhält er eine Fehlermeldung und terminiert (es soll ja nur ein Daemon arbeiten). Terminiert der Daemon, wird die Datei automatisch freigegeben. Weil Daemonen sämtliche Kontakte mit ihrer Umwelt im Normalfall abbrechen und auch kein Kontrollterminal besitzen, ist es sinnvoll, zumindest die Ausgabe des Daemons in eine log-Datei umzuleiten. Dazu stehen einige Systemfunktionen für Logging zur Verfügung. Der Einfachheit halber haben wir hier eine normale Datei im Verzeichnis <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">/tmp</span></code> gewählt.</p>
<blockquote>
<div><p><strong>Anmerkung:</strong> die Wahl des Verzeichnisses <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">/tmp</span></code> für die lock- und log-Datei ist für den normalen Betrieb problematisch, weil der Inhalt dieses Verzeichnisses jederzeit gelöscht werden kann, bzw. darf. Wir haben dieses Verzeichnis gewählt, weil wir die beiden Dateien nur für die kurze Zeit des Praktikums benötigen.</p>
</div></blockquote>
<p>Der Daemon erbt sein Arbeitsverzeichnis vom Elternprozesse, er sollte deshalb in ein festes Verzeichnis des Systems wechseln, um zu verhindern, dass er sich in einem montierten (gemounteten) Verzeichnis aufhält, das dann beim Herunterfahren nicht demontiert werden könnte (wir haben hier wiederum <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">/tmp</span></code> gewählt).</p>
<p><strong>Daemonizer: Daemonizer.c</strong></p>
<p>Der Daemonizer macht aus dem aktuellen Prozess einen Daemon. Z.B. sollte er Signale (eine Art Softwareinterrupts) ignorieren: wenn Sie die CTRL-C Taste während dem Ausführen eines Vordergrundprozess drücken, erhält dieser vom Betriebssystem das Signal SIGINT und bricht seine Ausführung ab. Weiter sollte er die Dateierzeugungsmaske auf 0 setzen (Dateizugriffsrechte), damit kann er beim Öffnen von Dateien beliebige Zugriffsrechte verlangen (die Dateierzeugungsmaske erbt er vom Elternprozess). Am Schluss startet der Daemonizer das eigentliche Daemonprogramm: TimeDaemon.e.</p>
<p><strong>Daemonprogramm: TimeDaemon.c</strong></p>
<p>Das Daemonprogramm wartet in einer unendlichen Schleife auf Anfragen zur Zeit und schickt die Antwort an den Absender zurück. Die Datenkommunikation ist, wie schon erwähnt, mit Sockets implementiert, auf die wir aber im Rahmen dieses Praktikums nicht weiter eingehen wollen (wir stellen lediglich Hilfsfunktionen zur Verfügung).</p>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="zusatzinformation-zu-damon-prozessen">
<h3>4.2 Zusatzinformation zu Dämon Prozessen<a class="headerlink" href="#zusatzinformation-zu-damon-prozessen" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<p>Dämonen oder englisch Daemons sind eine spezielle Art von Prozessen, die vollständig unabhängig arbeiten, d.h. ohne direkte Interaktion mit dem Anwender. Dämonen sind Hintergrundprozesse und terminieren i.A. nur, wenn das System heruntergefahren wird oder abstürzt. Dämonen erledigen meist Aufgaben, die periodisch ausgeführt werden müssen, z.B. Überwachung von Systemkomponenten, abfragen, ob neue Mails angekommen sind, etc.</p>
<p>Ein typisches Beispiel unter Unix ist der Printer Daemon <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">lpd</span></code>, der periodisch nachschaut, ob ein Anwender eine Datei zum Ausdrucken hinterlegt hat. Wenn ja, schickt er die Datei auf den Drucker.</p>
<p>Hier wird eine weitere Eigenschaft von Daemons ersichtlich: meist kann nur ein Dämon pro Aufgabe aktiv sein: stellen Sie sich vor, was passiert, wenn zwei Druckerdämonen gleichzeitig arbeiten. Andererseits muss aber auch dafür gesorgt werden, dass ein Dämon wieder gestartet wird, falls er stirbt.</p>
</section>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="bewertung">
<h2>5. Bewertung<a class="headerlink" href="#bewertung" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>Die gegebenenfalls gestellten Theorieaufgaben und der funktionierende Programmcode müssen der Praktikumsbetreuung gezeigt werden. Die Lösungen müssen mündlich erklärt werden.</p>
<table class="colwidths-auto docutils align-default">
<thead>
<tr class="row-odd"><th class="text-left head"><p>Aufgabe</p></th>
<th class="text-left head"><p>Kriterium</p></th>
<th class="text-left head"><p>Punkte</p></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr class="row-even"><td class="text-left"><p></p></td>
<td class="text-left"><p>Sie können die gestellten Fragen erklären.</p></td>
<td class="text-left"><p></p></td>
</tr>
<tr class="row-odd"><td class="text-left"><p>1</p></td>
<td class="text-left"><p>Dämon Prozesse</p></td>
<td class="text-left"><p>4</p></td>
</tr>
</tbody>
</table>
<hr class="docutils" />
<p>Version: 11.01.2022</p>
</section>
</section>
</div>
</div>
</div>
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<p class="logo">
<a href="../index.html">
<img class="logo" src="../_static/logo.png" alt="Logo"/>
<h1 class="logo logo-name">SNP Labs</h1>
</a>
</p>
<h3>Navigation</h3>
<ul>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P01_Erste_Schritte_mit_C/README.html">01 - Erste Schritte mit C</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P02_Funktionen_Datentyp_enum/README.html">02: Funktionen, Datentyp “enum”</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P03_Bit_Operation_struct_typedef/README.html">03 - Bit Operationen, Struct, Typedef</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P04_Modularisieren_von_C_Code/new_P04/P04_Modularisieren_von_C_Code.html">04 - Modularisieren von C Code</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P05_TicTacToe/README.html">05 - Arrays/Strings/TicTacToe</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P06_Personen_Verwaltung_Linked_List/README.html">06 - Personen Verwaltung – Linked List</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="README.html">07 - Prozesse und Threads</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P08_Sync/README.html">08 - Synchronisationsprobleme</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P09_File_Operations/README.html">09 - File Operations</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P10_IPC/README.html">10 - IPC</a></li>
</ul>
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<h3>Related Topics</h3>
<ul>
<li><a href="../index.html">Documentation overview</a><ul>
</ul></li>
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