ネットワーク・プログラミング

1. ネットワーク・プログラミング デバイスドライバと環境変数

2. １．１　デバイスドライバとモジュール Linux OS • デバイスドライバ • ハードディスク、キーボード等のキャラクタデバイスをアクセスするためのソフトウェア。 • モジュール • 高機能ハードウェア（ビットマップディスプレイ、ネットワーク）をアクセスするためのソフトウェア。 • カーネルと独立した設計、実装単位。 • 汎用性の高いモジュールインタフェース。 カーネル モジュール インタフェース デバイスドライバ インタフェース モジュール デバイス ドライバ イーサネットボード ハードディスク

3. １．２　システムコール時のモード切替 実行中のプログラム • CPUのモード切替 • プロセス実行時はユーザモード。 • カーネル実行時はカーネルモード。 • trap命令 • アセンブリ言語の命令。 • CPUをカーネルモードに切替え、指定したアドレスにあるカーネル関数を実行させる命令。 モード ① s ： trap ： 分岐テーブル ② ③ システムコール 関数 ポインタ変数の配列 ユーザ空間 カーネル空間 ① CPUをカーネルモードに切替 ② カーネル空間内の分岐テーブル参照 ③ カーネル関数を実行

4. gettyプログラム ユーザがログイン出来るように、ユーザIDとパスワードの入力を受付ける。 ログインが成功すると、指定されたシェルプログラムを実行する。 デーモン（メモリ常駐プロセス） ネットワーク（inetd） システムログ（syslogd） 定期的に起動するプログラム（crond） １．３　カーネルの開始 ハードディスク内のカーネルがメモリ上にロードされる。 カーネルは、ハードとソフト（割込処理、スケジューラ、クロック、モジュール）を初期化する。 initプロセス（プロセスid=1）がデーモン、getty等のプロセスを生成する。 w: 現在ログイン中のユーザ表示 last: 最近ログインしたユーザ表示 history: 過去に実行したコマンド topやpsコマンドでプロセスを一覧出来る

5. ハードディスク プロセスの生成とコマンドの実行２．１　環境変数の利用 子は親の完全なコピー 子プロセス のメモリ空間 newenv.c 親プロセス （シェル） fork(); path argv[0] argv[1] envp[0] envp[1] . . execl (/home/oida/newenv, newenv,envp); #include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main(int argc, char *argv[], char *envp[]) { int i; for (i=0;envp[i]!=NULL;i++) { printf(“%s\n”,envp[i]); } return EXIT_SUCCESS; } n e w e n v \0 n e w e n v \0 NULL P A T H = / u envp配列も親からコピーされる S H E L L = / % ./newenv PWD=/home/oida/ USER=oida … 　環境変数の一覧が表示される % path argv[0] / execlにより、ハードディスクからnewenvを取ってきて子プロセスのメモリ上にロードする。 home usr newenv

6. ２．２　プロセスの状態 • ゾンビ状態 • プロセス自体は消滅しているが、プロセステーブルが開放されていない状態。 • 子プロセスは実行終了後、親プロセスに終了したことを通知するシグナルを送った後、ゾンビ状態になる。 • 親プロセスがwaitシステムコールを実行すると、子プロセスはプロセステーブルから削除される。 zombie.c int main() { int i; if (fork()==0) { exit(EXIT_FAILURE); } else { sleep(300); wait(&i); printf(“return code=%d\n”, WEXITSTATUS(i)); } return EXIT_SUCCESS; } 子プロセスの実行結果(EXIT_FAILURE)を表示する ユーザモード 実行中 % ./zombie & % ps l F UID PID … 000 1000 … ./zombie 044 1000 … [zombie <defunct>] … % return code=1 +Done ./zombie システムコールや割込みにより状態が遷移する。 ゾンビ状態 カーネルモード 実行中 消滅したという意味の英語 スリープ状態 実行可能状態 プロセスの状態

7. 宿題： elapse_time.cを参考にして、子プロセスの実行時間を測定するプログラム(hw4.c)を作成せよ。 尚、子プロセスは５秒間sleep後、exitする。 表紙に氏名と学籍番号を書く 本文にプログラムを書く プログラムの実行結果を書く プログラムの動作を説明する図を作成し、図の説明文を書く レポートの締切は次の授業がある週の水曜日18:00 elapse_time.c 宿題４ #include <stdio.h> #include <stdlib.h> time_t start, end; int main() { time(&start); // start sleep(5); time(&end); // stop printf("elapsed time= %d seconds\n", end-start); return EXIT_SUCCESS; } [oida@rpc261 soft2]$ gcc elapse_time.c -o elapse_time [oida@rpc261 soft2]$ ./elapse_time elapsed time= 5 seconds [oida@rpc261 soft2]$

8. hw4.c 宿題４のヒント #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <sys/types.h> #include <sys/wait.h> #include <unistd.h> time_t start, end; int main() { int j; time(&start); // start if (fork()==0) { } wait(&j); time(&end); // stop printf("elapsed time= %d seconds\n",end-start); return EXIT_SUCCESS; } 親 子 fork() time() sleep(5) wait() time() exit() この部分に、５秒間スリープ後、exit()するプログラムを書く。 ２行です。子プロセスの実行結果（EXIT_SUCCESS）も忘れずに入れる。

9. まとめ • カーネルの構成 • モジュール • トラップ • カーネルの開始 • プロセスの生成と環境変数 • プロセスの状態