Разработка приложений в среде Linux. Второе издание - Майкл Джонсон

Поскольку cmd запускается из оболочки /bin/sh, то здесь применимы все обычные правила расширения команд. Ниже показан пример вызова system(), который отображает исходные тексты С из текущего каталога.

#include <stdlib.h>

#include <sys/wait.h>

int main() {

int result;

result = system("exec ls *.c");

if (!WIFEXITED(result))

 printf("(аварийный выход)n");

 exit(0);

}

Команда system() должна применяться с большой осторожностью в программах, которые запускаются со специальными полномочиями. Поскольку системная оболочка предоставляет множество мощных средств и сильно зависит от переменных окружения, system() является уязвимым местом в плане безопасности, которым могут воспользоваться злоумышленники для проникновения в систему. Однако до тех пор, пока приложение не является демоном или программой setuid/setgid, вызов system() совершенно безопасен.

10.5.2. Чтение и запись из процесса

Хотя system() отображает результат работы команды на устройство стандартного вывода и позволяет дочерним программам читать стандартный ввод, это не всегда идеально. Часто процесс желает читать вывод другого процесса либо отправлять текст на стандартный ввод. popen() облегчает процессам решение этой задачи[29].

FILE * popen(const char *cmd, const char *mode);

cmd выполняется через оболочку, как и в system(). Параметр mode должен быть "r", если родительский процесс желает читать командный вывод, и "w" — для записи в стандартный ввод дочернего процесса. Следует отметить, что с помощью popen() делать одновременно чтение и запись нельзя.

Два процесса, которые читают и пишут друг в друга, достаточно сложны[30] и выходят за рамки возможностей popen()[31].

popen() возвращает FILE* (как это определено в стандартной библиотеке ввода-вывода ANSI/ISO), который может быть прочитан и записан подобно любому другому потоку stdio[32], либо NULL, если операция не удается. Когда завершается родительский процесс, он может воспользоваться pclose() для закрытия потока и прерывания дочернего процесса, если он все еще выполняется. Подобно system(), pclose() возвращает состояние дочернего процесса из wait4().

int pclose(FILE *stream);

Ниже приведен пример простой программы-калькулятора, которая использует программу bc для выполнения всей реальной работы. Важно сбрасывать поток, полученный от popen(), после записи в него, чтобы предотвратить буферизацию stdio от задержки вывода (подробности о буферизации стандартных функций библиотеки stdio можно найти в [15]).

 1: /*calc.c*/

 2:

 3: /* Это очень простой калькулятор, который использует внешнюю команду bc

 4:    для выполнения всей работы. Открывает канал к bc, читает команду,

 5:    передает ее bc и завершается. */

 6: #include <stdio.h>

 7: #include <sys/wait.h>

 8: #include <unistd.h>

 9:

10: int main(void) {

11:  char buf[1024];

12:  FILE *bc;

13:  int result;

14:

15:  /* открыть канал на bc и выйти в случае неудачи */

16:  bc = popen("bc", "w");

17:  if (!bc) {

18:   perror("popen");

19:   return 1;

20:  }

21:

22:  /* пригласить ввести выражение, и прочитать его */

23:  printf("expr:"); fflush(stdout);

24:  fgets(buf, sizeof(buf), stdin);

25:

26:  /* послать выражение bc для вычисления */

27:  fprintf(bc, "%sn", buf);

28:  fflush(bc);

29:

30:  /* закрыть канал на bc и ожидать выхода из нее */

31:  result = pclose(bc);

32:

33:  if (!WIFEXITED(result))

34:   printf("(аварийный выход)n");

35:

36:  return 0;

37: }

Подобно system(), popen() запускает команды через системную оболочку и должна использоваться с большой осторожностью, если вызывается из программы со специальными полномочиями.

10.6. Сеансы и группы процессов

В Linux, как и в других системах Unix, пользователи обычно взаимодействуют с группами взаимосвязанных процессов. Хотя изначально они входят через единственный терминал и используют единственный процесс (а именно — оболочку, предоставляющую интерфейс командной строки), пользователи затем запускают множество процессов в результате перечисленных ниже действий.

• Запуск неинтерактивных заданий в фоновом режиме.

• Переключение между интерактивными заданиями с помощью управления заданиями (job control), которое более подробно обсуждается в главе 15.

• Запуск множества процессов, взаимодействующих через программные каналы.

• Запуск оконной системы, вроде X Window System, которая позволяет открывать несколько терминальных окон.

Чтобы управлять всеми этими процессами, ядру необходимо группировать процессы более сложным образом, чем простое отношение "родительский-дочерний", которое мы описали. Этот способ группировки называется сеансами и группами процессов. На рис. 10.1 показано отношение между сеансами, группами процессов и процессами.

Рис. 10.1. Сеансы, группы процессов и процессы

10.6.1. Сеансы

Когда пользователь выходит из системы, ядро должно прервать все процессы, которые пользователь запустил (иначе может остаться множество процессов, которые будут ожидать ввода, а тот никогда не последует). Чтобы упростить эту задачу, процессы организуются в наборы сеансов. Идентификатор сеанса — это то же, что pid процесса, который создает сеанс с помощью системного вызова setsid(). Этот процесс называют лидером сеанса (session leader) для данной группы процессов. Все потомки процесса являются членами сеанса, если только явно не будут удалены из него. Вызов функции setsid() не принимает аргументов, а возвращает идентификатор нового сеанса.

#include <unistd.h>

pid_t setsid(void);

10.6.2. Управление терминалом

Каждый сеанс привязывается к терминалу, от которого процессы и сеансы получают ввод и куда отправляют свой вывод. Терминал может быть локальной консолью машины, терминальным подключением через последовательный порт или псевдотерминалом, который отображается на окно X либо на сетевое подключение (см. главу 16). Терминал, к которому относится сеанс, называется управляющим терминалом (или управляющим tty) данного сеанса. Терминал может быть управляющим одновременно только для одного сеанса.

Хотя управляющий терминал сеанса может быть изменен, обычно это делается только процессами, которые управляют начальным входом пользователя в систему. Информацию о том, как сменить управляющий терминал сеанса, можно найти в главе 16.

10.6.3. Группы процессов

Одной из главных целей Unix было создание набора простых инструментов, которые могут быть использованы вместе сложными способами (с помощью механизмов, подобных программным каналам). Большинство пользователей Linux делали нечто вроде следующего практического примера этой философии:

ls | grep "^[аА].*.gz" | more

Другое популярное средство, появившееся в Unix достаточно давно — управление заданиями (job control). Управление заданиями дает возможность пользователям прерывать текущее задание (известное как задание переднего плана (foreground task)) в то время, пока они уходят и делают на терминале что-то другое. Когда приостановленное задание представляет собой последовательность процессов, работающих вместе, система должна отслеживать, какие именно процессы должны быть приостановлены, когда пользователь желает приостановить задание переднего плана. Группы процессов позволяют системе видеть, какие процессы работают вместе, а потому должны управляться совместно средствами управления заданиями.

Процессы добавляются в группы с помощью setpgid().

int setpgid(pid_t pid, pid_t pgid);

pid — это процесс, который должен быть помещен в новую группу (0 обозначает текущий процесс), pgid — это идентификатор группы процессов, к которой должен принадлежать процесс pid, или 0, если процесс должен быть включен в новую группу процессов, чей pgid тот же, что и pid процесса. Подобно сеансам, лидер группы процессов — это процесс, чей pid совпадает в pgid группы.

Правила применения setpgid() несколько сложны.

1. Процесс может устанавливать группу для себя или одного из своих потомков. Он не может изменять группу для любого другого процесса в системе, даже если процесс, вызвавший setpgid(), имеет административные полномочия.