Update 5th lab

CMakeLists.txt

@@ -16,4 +16,8 @@ endfunction()
 define_lab(lab2)
 define_lab(lab3)
 define_lab(lab4)
-define_lab(lab7)
+define_lab(lab5)
+define_lab(lab6)
+define_lab(lab7)
+define_lab(lab9)
+define_lab(lab10)

README.md

@@ -5,12 +5,19 @@
 - [Лабораторная работа 2](lab2/README.md)
 - [Лабораторная работа 3](lab3/README.md)
 - [Лабораторная работа 4](lab4/README.md)
+- [Лабораторная работа 5](lab5/README.md)
+- [Лабораторная работа 6](lab6/README.md)
 - [Лабораторная работа 7](lab7/README.md)
+- [Лабораторная работа 9](lab9/README.md)
+- [Лабораторная работа 10](lab10/README.md)
+- [Лабораторная работа 11](lab11/README.md)
 
 ## Запуск
 
 Требуется CMake 3.16+ (более ранние версии не проверялись) и компилятор с поддержкой C11. 
 
+Для лабораторной №11 требуются make и gcc.
+
 ```bash
 ./run_lab.sh <lab_directory>
 ```

lab10/.execme

@@ -0,0 +1,7 @@
+#!/usr/bin/env bash
+
+set -euo pipefail
+IFS=$'\n\t'
+
+echo "TODO!"
+exit 1

lab10/CMakeLists.txt

@@ -0,0 +1,35 @@
+cmake_minimum_required(VERSION 3.16)
+set(CMAKE_C_STANDARD 11)
+
+# Lab name
+set(LAB_NAME "lab10")
+
+# Lab tasks
+list(APPEND SOURCE_FILES
+        killer.c
+        reader.c
+        )
+list(APPEND NON_COMPILABLE_SRC
+        .execme
+        )
+
+### Here goes the template
+
+project("${LAB_NAME}" C)
+
+add_custom_target("${LAB_NAME}")
+
+foreach (file IN LISTS SOURCE_FILES)
+    add_executable("${LAB_NAME}_${file}_run" "${file}")
+    add_dependencies("${LAB_NAME}" "${LAB_NAME}_${file}_run")
+endforeach ()
+
+foreach (file IN LISTS NON_COMPILABLE_SRC)
+    add_custom_command(
+            TARGET "${LAB_NAME}" POST_BUILD
+            DEPENDS "${file}"
+            COMMAND ${CMAKE_COMMAND} -E copy
+            "${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/${file}"
+            "${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR}/${file}"
+    )
+endforeach ()

lab10/README.md

@@ -0,0 +1,76 @@
+# Лабораторная работа №10
+
+## Задание 1
+
+С операцией чтения ничего не произошло (она завершилась успешно), так как согласно документации:
+
+> if any process has the file open when this happens, deletion is postponed until all processes have closed the file.
+> (https://www.gnu.org/software/libc/manual/html_node/Deleting-Files.html#Deleting-Files)
+
+## Задание 2
+
+Герц = 1 с^(-1)
+
+2 000 000 * 4 = 8 000 000 - количество операций, необходимых для вычисления программы процессором.
+
+Тогда 8 000 000 / 8 000 000 Гц = 1 с. 
+
+Т.е. для проведения данных вычислений нам нужна 1 секунда.
+
+## Задание 3
+
+Так как виртуальный адрес состоит из номера страницы и смещения в ней, то:
+
+размер виртуального адреса в битах (обозначим за n) = количеству бит под номер страницы (p) 
++ количество бит под смещение в странице (d)
+
+n = p + d
+
+p = n - d
+
+n = 20 (по условию)
+
+d = log2 (размера страницы) = log2 (1KB) = 10
+
+p = 20 - 10 = 10 - количество бит отделяемых в виртуальном адресе под номер страницы.
+
+Тогда возможное число страниц:
+
+2^p = 2^10 = 1024
+
+Ответ: 1024 элемента в таблице страниц.
+
+## Задание 4
+
+[https://www.intuit.ru/studies/courses/641/497/lecture/11286?page=1](https://www.intuit.ru/studies/courses/641/497/lecture/11286?page=1)
+
+Рассмотрим алгоритмы диспетчеризации по следующим критериям:
+
+1. время ожидания
+2. starvation
+3. Время обработки процесса (turnaround time)
+4. Разница во времени выполнения процесса
+
+### Алгоритмы:
+
+1. First-Come-First-Served (FCFS)
+    1. Зависит от сложившейся ситуации. В большинстве случаев является не минимальным, так как не оптимизируется.
+    2. Отсутствует
+    3. Зависит от сложившейся ситуации.
+    4. Зависит от порядка входа.
+2. Shortest Job First (SJF)
+    1. практически минимальное среднее время ожидания.
+    2. возможно, для тяжёлых процессов.
+    3. для длительных процессов время выполнение гораздо больше, чем в FCFS.
+    4. отсутствует.
+3. Shortest-Remaining-Time-First (SRTF) - SJF с прерыванием, если пришедший процесс выполнять быстрее чем текущий, то мы останавливаем его и берём новый.
+    1. минимальное среднее время ожидания.
+    2. возможно, для тяжёлых процессов, но не так сильно, как в SJF.
+    3. для длительных процессов время выполнение гораздо больше, чем в SJF, так требует затраты на переключение, во время выполнения процесса.
+    4. отсутствует.
+4. Round Robin (RR) - даём всем процессам одинаковое время по очереди.
+    1. для всех одинаковое.
+    2. отсутствует.
+    3. зависит от выбранного кванта, если он достаточно большой, то ситуация напоминает FCFS, если же сильно мал, то становятся значительными затраты на переключение процессов.
+    4. зависит от выбранного кванта.
+

lab10/killer.c

@@ -0,0 +1,10 @@
+#include <stdio.h>
+#include <unistd.h>
+
+int main() {
+  if (unlink("test.txt") != 0) {
+    printf("Unlink error.");
+    return -1;
+  }
+  return 0;
+}

lab10/reader.c

@@ -0,0 +1,21 @@
+#include <stdio.h>
+
+int main() {
+  char c;
+  FILE *f = fopen("test.txt", "r"); // открыли файл
+  if (!f) { // проверили успешность открытия
+    printf("File not found.");
+    return -1;
+  }
+
+  while (1) {
+    fseek(f, 0, SEEK_SET);
+    while ((c = fgetc(f)) !=
+           EOF) { // считали символ, и проверили что он не конечный
+      printf("%c", c);   // добавили XOR к ответу символа
+    }
+  }
+
+  fclose(f);
+  return 0;
+}

lab11/Makefile

@@ -0,0 +1,24 @@
+
+ALL = vector-deadlock vector-global-order vector-try-wait vector-avoid-hold-and-wait vector-nolock
+COMMON = vector-header.h main-common.c main-header.h
+
+all: $(ALL)
+
+clean:
+	rm -f $(ALL) *~
+
+vector-deadlock: vector-deadlock.c $(COMMON)
+	gcc -o vector-deadlock vector-deadlock.c -Wall -pthread -O
+
+vector-global-order: vector-global-order.c $(COMMON)
+	gcc -o vector-global-order vector-global-order.c -Wall -pthread -O
+
+vector-try-wait: vector-try-wait.c $(COMMON)
+	gcc -o vector-try-wait vector-try-wait.c -Wall -pthread -O
+
+vector-avoid-hold-and-wait: vector-avoid-hold-and-wait.c $(COMMON)
+	gcc -o vector-avoid-hold-and-wait vector-avoid-hold-and-wait.c -Wall -pthread -O
+
+vector-nolock: vector-nolock.c $(COMMON)
+	gcc -o vector-nolock vector-nolock.c -Wall -pthread -O
+

lab11/README.md

@@ -0,0 +1,65 @@
+# Лабораторная работа №11
+
+## Задание 1
+
+Программа печатает в каждом потоке начальные данные перед `vector_add` и результат выполнения данной функции.
+Результат может меняться от вызова к вызову, так как весь worker не покрыт мьютексами, но на практике на такой небольшой
+программе это маловероятно достижимо.
+
+При добавлении `-d` взаимная блокировка возникает не всегда, а только при попадании переключения потоков между мьютексами.
+
+В случае, если число потоков = 1, взаимной блокировки не возникнет.
+
+## Задание 2
+
+Программа избегает мёртвой блокировки за счёт упорядочивания по адресам, что позволяет постоянно сохранять порядок 
+блокировки.
+
+В случае если адреса совпадают, то это один мьютекс, и для корректной работы программы его надо блокировать 1 раз.
+
+В случае увеличения числа циклов и потоков, время выполнения растёт.
+
+В случае включения `-p` время уменьшается, так как разрешается параллелизм.
+
+## Задание 3
+
+Вызовы pthread_mutex_trylock необходимы для создания порядка блокировки, для того чтобы избежать дедлока.
+
+С увеличением числа потоков происходит рост повторных попыток, что является логичным, так как переключение между потоками 
+становится более частым.
+
+## Задание 4
+
+Данный подход защищает уязвимое место дедлока, созданием глобального мьютекса, но при этом не даёт различным векторам 
+выполняться параллельно.
+
+При использовании `-p` время уменьшается.
+
+## Задание 5
+
+Указав memory, мы дожидаемся завершения всех операцией с памятью, что своего рода позволяет заменить мьютексы. 
+(https://ru.wikipedia.org/wiki/GCC_Inline_Assembly)
+
+Сравним время выполнения следующих команд:
+
+```text
+./vector-nolock -t -n 2 -l 1000000 -d = 4.08
+./vector-nolock -t -n 2 -l 1000000 -d -p = 0.65
+```
+
+```text
+./vector-avoid-hold-and-wait -t -n 2 -l 1000000 -d = 2.98
+./vector-avoid-hold-and-wait -t -n 2 -l 1000000 -d -p = 0.45
+```
+
+```text
+./vector-try-wait -t -n 2 -l 1000000 -d = 1.30
+./vector-try-wait -t -n 2 -l 1000000 -d -p = 0.18
+```
+
+```text
+./vector-global-order -t -n 2 -l 1000000 -d = 0.69
+./vector-global-order -t -n 2 -l 1000000 -d -p = 0.19
+```
+
+Таким образом видно, что vector-nolock работает медленнее других в любом случае.

lab11/README_FROM_SRC

@@ -0,0 +1,89 @@
+
+This homework lets you play around with a number of ways to implement a small,
+deadlock-free vector object in C. The vector object is quite limited (e.g., it
+only has add() and init() functions) but is just used to illustrate different
+approaches to avoiding deadlock. 
+
+Some files that you should pay attention to are as follows. They, in
+particular, are used by all the variants in this homework.
+
+- mythreads.h
+  The usual wrappers around many different pthread (and other) library calls,
+  so as to ensure they are not failing silently
+
+- vector-header.h
+  A simple header for the vector routines, mostly defining a fixed vector size
+  and then a struct that is used per vector (vector_t)
+
+- main-header.h
+  A number of global variables common to each different program
+
+- main-common.c
+  Contains the main() routine (with arg parsing) that initializes two vectors,
+  starts some threads to access them (via a worker() routine), and then waits
+  for the many vector_add()'s to complete
+
+The variants of this homework are found in the following files. Each takes a
+different approach to dealing with concurrency inside a "vector addition"
+routine called vector_add(); examine the code in these files to get a sense of
+what is going on. They all use the files above to make a complete runnable
+program. 
+
+- vector-deadlock.c
+  This version blithely grabs the locks in a particular order (dst then
+  src). By doing so, it creates an "invitation to deadlock", as one thread
+  might call vector_add(v1, v2) while another concurrently calls
+  vector_add(v2, v1).
+
+- vector-global-order.c
+  This version of vector_add() grabs the locks in a total order, based on
+  address of the vector. 
+
+- vector-try-wait.c
+  This version of vector_add() uses pthread_mutex_trylock() to attempt to grab
+  locks; when the try fails, the code releases any locks it may hold and goes
+  back to the top and tries it all over again.
+
+- vector-avoid-hold-and-wait.c
+  This version of vector_add() ensures it can't get stuck in a hold and wait
+  pattern by using a single lock around lock acquisition.
+
+- vector-nolock.c
+  This version of vector_add() doesn't even use locks; rather, it uses an
+  atomic fetch-and-add to implement the vector_add() routine. Its semantics
+  (as a result) are slightly different.
+
+Type "make" (and read the Makefile) to build each of five executables. 
+
+  prompt> make
+
+Then you can run a program by simply typing its name:
+
+  prompt> ./vector-deadlock
+
+Each program takes the same set of arguments (see main-common.c for details):
+
+-d                 
+   This flag turns on the ability for threads to deadlock.
+   When you pass -d to the program, every other thread calls vector_add()
+   with the vectors in a different order, e.g., with two threads, and -d enabled, 
+   Thread 0 calls vector_add(v1, v2) and Thread 1 calls vector_add(v2, v1)
+
+-p
+   This flag gives each thread a different set of vectors to call add()
+   upon, instead of just two vectors. Use this to see how things perform
+   when there isn't contention for the same set of vectors.
+
+-n num_threads
+   Creates some number of threads; you need more than one to deadlock.
+
+-l loops
+   How many times should each thread call vector_add()?
+
+-v 
+   Verbose flag: prints out a little more about what is going on.
+
+-t
+   Turns on timing and shows how long everything took.
+
+

lab11/main-common.c

@@ -0,0 +1,139 @@
+
+vector_t v[2 * MAX_THREADS];
+
+// used to ensure print outs make sense
+pthread_mutex_t print_lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
+
+void usage(char *prog) {
+    fprintf(stderr, "usage: %s [-d (turn on deadlocking behavior)] [-l loops] [-n num_threads] [-t (do timing)] [-v (for verbose)]\n", prog);
+    exit(1);
+}
+
+// only called by one thread (not thread-safe)
+void vector_init(vector_t *v, int value) {
+    int i;
+    for (i = 0; i < VECTOR_SIZE; i++) {
+	v->values[i] = value;
+    }
+    Pthread_mutex_init(&v->lock, NULL); 
+}
+
+// only called by one thread (not thread-safe)
+void vector_print(vector_t *v, char *str) {
+    int i;
+    for (i = 0; i < VECTOR_SIZE; i++) {
+	printf("%s[%d] %d\n", str, i, v->values[i]);
+    }
+}
+
+void print_info(int call_return, int thread_id, int v0, int v1) {
+    if (verbose == 0)
+	return;
+    Pthread_mutex_lock(&print_lock);
+    int j;
+    for (j = 0; j < thread_id; j++) printf("              ");
+    if (call_return) 
+	printf("<-add(%d, %d)\n", v0, v1);
+    else
+	printf("->add(%d, %d)\n", v0, v1);
+    Pthread_mutex_unlock(&print_lock);
+}
+
+typedef struct __thread_arg_t {
+    int tid;
+    int vector_add_order;
+    int vector_0;
+    int vector_1;
+} thread_arg_t;
+
+void *worker(void *arg) {
+    thread_arg_t *args = (thread_arg_t *) arg;
+    int i, v0, v1;
+    for (i = 0; i < loops; i++) {
+	if (args->vector_add_order == 0) { 
+	    v0 = args->vector_0;
+	    v1 = args->vector_1;
+	} else {
+	    v0 = args->vector_1;
+	    v1 = args->vector_0;
+	}
+
+	print_info(0, args->tid, v0, v1);
+
+	vector_add(&v[v0], &v[v1]);
+
+	print_info(1, args->tid, v0, v1);
+    }
+    return NULL;
+}
+
+int main(int argc, char *argv[]) {
+    opterr = 0;
+    int c;
+    while ((c = getopt (argc, argv, "l:n:vtdp")) != -1) {
+	switch (c) {
+	case 'l':
+	    loops = atoi(optarg);
+	    break;
+	case 'n':
+	    num_threads = atoi(optarg);
+	    break;
+	case 'v':
+	    verbose = 1;
+	    break;
+	case 't':
+	    do_timing = 1;
+	    break;
+	case 'd':
+	    cause_deadlock = 1;
+	    break;
+	case 'p':
+	    enable_parallelism = 1;
+	    break;
+	default:
+	    usage(argv[0]);
+	}
+    }
+
+    assert(num_threads < MAX_THREADS);
+
+    pthread_t pid[MAX_THREADS];
+    thread_arg_t args[MAX_THREADS];
+    int i;
+    for (i = 0; i < num_threads; i++) {
+	args[i].tid = i;
+	if (enable_parallelism == 0) {
+	    args[i].vector_0 = 0;
+	    args[i].vector_1 = 1;
+	} else {
+	    args[i].vector_0 = i * 2;
+	    args[i].vector_1 = i * 2 + 1;
+	}
+
+	if (cause_deadlock && i % 2 == 1)
+	    args[i].vector_add_order = 1;
+	else
+	    args[i].vector_add_order = 0;
+    }
+
+    for (i = 0; i < 2 * MAX_THREADS; i++) 
+	vector_init(&v[i], i);
+
+    double t1 = Time_GetSeconds();
+
+    for (i = 0; i < num_threads; i++) 
+	Pthread_create(&pid[i], NULL, worker, (void *) &args[i]);
+    for (i = 0; i < num_threads; i++) 
+	Pthread_join(pid[i], NULL); 
+
+    double t2 = Time_GetSeconds();
+
+    fini();
+    if (do_timing) {
+	printf("Time: %.2f seconds\n", t2 - t1);
+    }
+
+    //vector_print(&v[0], "v1");
+    //vector_print(&v[1], "v2");
+    return 0;
+}

lab11/main-header.h

@@ -0,0 +1,13 @@
+#ifndef __main_header_h__
+#define __main_header_h__
+
+#define MAX_THREADS (100)
+
+int loops = 1;
+int verbose = 0;
+int num_threads = 2;
+int do_timing = 0;
+int cause_deadlock = 0;
+int enable_parallelism = 0;
+
+#endif // __main_header_h__

lab11/mythreads.h

@@ -0,0 +1,52 @@
+#ifndef __MYTHREADS_h__
+#define __MYTHREADS_h__
+
+#include <pthread.h>
+#include <assert.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <sys/time.h>
+
+void *Malloc(size_t size) {
+    void *rc = malloc(size);
+    assert(rc != NULL);
+    return rc;
+}
+
+double Time_GetSeconds() {
+    struct timeval t;
+    int rc = gettimeofday(&t, NULL);
+    assert(rc == 0);
+    return (double) ((double)t.tv_sec + (double)t.tv_usec / 1e6);
+}
+
+void Pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex,
+			const pthread_mutexattr_t *attr) {
+    int rc = pthread_mutex_init(mutex, attr);
+    assert(rc == 0);
+}
+
+
+void Pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *m) {
+    int rc = pthread_mutex_lock(m);
+    assert(rc == 0);
+}
+                                                                                
+void Pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *m) {
+    int rc = pthread_mutex_unlock(m);
+    assert(rc == 0);
+}
+                                                                                
+void Pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, 	 
+		    void *(*start_routine)(void*), void *arg) {
+    int rc = pthread_create(thread, attr, start_routine, arg);
+    assert(rc == 0);
+}
+
+void Pthread_join(pthread_t thread, void **value_ptr) {
+    int rc = pthread_join(thread, value_ptr);
+    assert(rc == 0);
+}
+
+
+
+#endif // __MYTHREADS_h__

lab11/vector-avoid-hold-and-wait.c

@@ -0,0 +1,32 @@
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <string.h>
+
+#include <unistd.h>
+
+#include "mythreads.h"
+
+#include "main-header.h"
+#include "vector-header.h"
+
+// use this to make lock acquisition ATOMIC
+pthread_mutex_t global = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; 
+
+void vector_add(vector_t *v_dst, vector_t *v_src) {
+    // put GLOBAL lock around all lock acquisition...
+    Pthread_mutex_lock(&global);
+    Pthread_mutex_lock(&v_dst->lock);
+    Pthread_mutex_lock(&v_src->lock);
+    Pthread_mutex_unlock(&global);
+    int i;
+    for (i = 0; i < VECTOR_SIZE; i++) {
+	v_dst->values[i] = v_dst->values[i] + v_src->values[i];
+    }
+    Pthread_mutex_unlock(&v_dst->lock);
+    Pthread_mutex_unlock(&v_src->lock);
+}
+
+void fini() {}
+
+#include "main-common.c"
+

lab11/vector-deadlock.c

@@ -0,0 +1,24 @@
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <string.h>
+#include <unistd.h>
+
+#include "mythreads.h"
+
+#include "main-header.h"
+#include "vector-header.h"
+
+void vector_add(vector_t *v_dst, vector_t *v_src) {
+    Pthread_mutex_lock(&v_dst->lock);
+    Pthread_mutex_lock(&v_src->lock);
+    int i;
+    for (i = 0; i < VECTOR_SIZE; i++) {
+	v_dst->values[i] = v_dst->values[i] + v_src->values[i];
+    }
+    Pthread_mutex_unlock(&v_dst->lock);
+    Pthread_mutex_unlock(&v_src->lock);
+}
+
+void fini() {}
+
+#include "main-common.c"

lab11/vector-global-order.c

@@ -0,0 +1,35 @@
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <string.h>
+#include <unistd.h>
+
+#include "mythreads.h"
+
+#include "main-header.h"
+#include "vector-header.h"
+
+void vector_add(vector_t *v_dst, vector_t *v_src) {
+    if (v_dst < v_src) {
+	Pthread_mutex_lock(&v_dst->lock);
+	Pthread_mutex_lock(&v_src->lock);
+    } else if (v_dst > v_src) {
+	Pthread_mutex_lock(&v_src->lock);
+	Pthread_mutex_lock(&v_dst->lock);
+    } else {
+	// special case: src and dst are the same
+	Pthread_mutex_lock(&v_src->lock);
+    }
+    int i;
+    for (i = 0; i < VECTOR_SIZE; i++) {
+	v_dst->values[i] = v_dst->values[i] + v_src->values[i];
+    }
+    Pthread_mutex_unlock(&v_src->lock);
+    if (v_dst != v_src) 
+	Pthread_mutex_unlock(&v_dst->lock);
+}
+
+void fini() {}
+
+
+#include "main-common.c"
+

lab11/vector-header.h

@@ -0,0 +1,13 @@
+#ifndef __vector_header_h__
+#define __vector_header_h__
+
+#define VECTOR_SIZE (100)
+
+typedef struct __vector {
+    pthread_mutex_t lock;
+    int values[VECTOR_SIZE];
+} vector_t;
+
+
+#endif // __vector_header_h__
+

lab11/vector-nolock.c

@@ -0,0 +1,31 @@
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <string.h>
+#include <unistd.h>
+
+#include "mythreads.h"
+
+#include "main-header.h"
+#include "vector-header.h"
+
+// taken from https://en.wikipedia.org/wiki/Fetch-and-add
+int fetch_and_add(int * variable, int value) {
+    asm volatile("lock; xaddl %%eax, %2;"
+		 :"=a" (value)                  
+		 :"a" (value), "m" (*variable)  
+		 :"memory");
+    return value;
+}
+
+void vector_add(vector_t *v_dst, vector_t *v_src) {
+    int i;
+    for (i = 0; i < VECTOR_SIZE; i++) {
+	fetch_and_add(&v_dst->values[i], v_src->values[i]);
+    }
+}
+
+void fini() {}
+
+
+#include "main-common.c"
+

lab11/vector-try-wait.c

@@ -0,0 +1,36 @@
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <string.h>
+#include <unistd.h>
+
+#include "mythreads.h"
+
+#include "main-header.h"
+#include "vector-header.h"
+
+int retry = 0;
+
+void vector_add(vector_t *v_dst, vector_t *v_src) {
+  top:
+    if (pthread_mutex_trylock(&v_dst->lock) != 0) {
+	goto top;
+    }
+    if (pthread_mutex_trylock(&v_src->lock) != 0) {
+	retry++;
+	Pthread_mutex_unlock(&v_dst->lock);
+	goto top;
+    }
+    int i;
+    for (i = 0; i < VECTOR_SIZE; i++) {
+	v_dst->values[i] = v_dst->values[i] + v_src->values[i];
+    }
+    Pthread_mutex_unlock(&v_dst->lock);
+    Pthread_mutex_unlock(&v_src->lock);
+}
+
+void fini() {
+    printf("Retries: %d\n", retry);
+}
+
+#include "main-common.c"
+

lab5/.execme

@@ -0,0 +1,7 @@
+#!/usr/bin/env bash
+
+set -euo pipefail
+IFS=$'\n\t'
+
+echo "TODO!"
+exit 1

lab5/CMakeLists.txt

@@ -0,0 +1,39 @@
+cmake_minimum_required(VERSION 3.16)
+set(CMAKE_C_STANDARD 11)
+
+# Lab name
+set(LAB_NAME "lab5")
+
+# Lab tasks
+list(APPEND SOURCE_FILES
+        task1.c
+        task2.c
+        mytail.c
+        mystat.c
+        myls.c
+        task6.c
+    )
+list(APPEND NON_COMPILABLE_SRC
+        .execme
+    )
+
+### Here goes the template
+
+project("${LAB_NAME}" C)
+
+add_custom_target("${LAB_NAME}")
+
+foreach (file IN LISTS SOURCE_FILES)
+    add_executable("${LAB_NAME}_${file}_run" "${file}")
+    add_dependencies("${LAB_NAME}" "${LAB_NAME}_${file}_run")
+endforeach ()
+
+foreach (file IN LISTS NON_COMPILABLE_SRC)
+    add_custom_command(
+            TARGET "${LAB_NAME}" POST_BUILD
+            DEPENDS "${file}"
+            COMMAND ${CMAKE_COMMAND} -E copy
+            "${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/${file}"
+            "${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR}/${file}"
+    )
+endforeach ()

lab5/README.md

@@ -0,0 +1,158 @@
+# Лабораторная работа №5
+
+## Задание 1
+
+Результат выполнения:
+```text
+creat() call: 0.000350s
+write 300KiB: 0.000346s
+fsync() call: 0.005649s
+close() call: 0.000011s
+```
+
+## Задание 2
+
+Результат выполнения:
+```text
+creat() call: 0.000262s
+write() call: 0.000275s
+close() call: 0.000357s
+POSIX API: 0.001043s
+fopen() call: 0.000206s
+fwrite() call: 0.000258s
+fclose() call: 0.000455s
+stdio.h API: 0.000968s
+```
+
+При многократном выполнении время сильно разнится, порой не в пользу POSIX API. Для повышения 
+точности таймера следует значительно увеличить размер файла.
+
+## Задание 3
+
+Была реализована упрощённая версия команды `tail`. По умолчанию она читает последние 10 строк,
+но это поведение можно изменить параметром `-n`, где `n` -- количество строк (например, `-24`)
+
+## Задание 4
+
+Была реализована упрощённая версия команды `stat`. Пример вывода для пути `/dev/null`:
+```text
+File: /dev/null
+Size: 0 Blocks: 0       IO Block: 4096  character device
+Device: [0000:0006]     Inode: 5        Links: 1
+Mode: 020666    Uid: 0  Gid: 0
+Access (atime): Tue Jun  9 20:25:43 2020
+Modify (mtime): Tue Jun  9 20:25:43 2020
+Change (ctime): Tue Jun  9 20:25:43 2020
+```
+
+Для `/home`:
+```text
+File: /home
+Size: 10        Blocks: 0       IO Block: 4096  directory
+Device: [0000:001d]     Inode: 264      Links: 1
+Mode: 040755    Uid: 0  Gid: 0
+Access (atime): Fri Apr  5 22:15:25 2019
+Modify (mtime): Mon Dec  4 18:26:29 2017
+Change (ctime): Fri Sep  7 03:19:26 2018
+```
+
+При изменении содержимого директории число ссылок не изменяется.
+
+## Задание 5
+
+Была реализована упрощённая версия команды `ls`.
+
+Были реализованы следующие ключи:
+
+- `-l` для подробного вывода (long-listing) 
+- `--` для явного завершения приёма параметров (на случай, если файл начинается с дефиса)
+
+Пример для параметров `-l -- /usr`:
+```text
+drwxr-xr-x         1    root root          104  2020-Jun-09 03:13:52 +10        .
+drwxr-xr-x         1    root root          254  2020-May-22 07:15:49 +10        ..
+drwxr-xr-x         1    root root       127286  2020-Jun-09 03:13:51 +10        bin
+drwxr-xr-x         1    root root        35922  2020-Jun-09 03:13:51 +10        include
+drwxr-xr-x         1    root root       287352  2020-Jun-09 03:13:51 +10        lib
+drwxr-xr-x         1    root root        45012  2020-Jun-08 12:29:17 +10        lib32
+drwxr-xr-x         1    root root           72  2017-Oct-26 22:22:02 +10        local
+drwxr-xr-x         1    root root         7954  2020-Jun-08 13:31:41 +10        share
+drwxr-xr-x         1    root root           70  2020-May-26 13:59:54 +10        src
+drwxr-xr-x         1    root root            6  2019-Dec-17 13:10:37 +10        games
+drwxr-xr-x         1    root root           40  2020-Apr-06 17:00:36 +10        libexec
+lrwxrwxrwx         1    root root            3  2020-May-21 17:30:57 +10        lib64
+lrwxrwxrwx         1    root root            3  2020-May-21 17:30:57 +10        sbin
+```
+
+Пример для параметров `/bin/sh`:
+```text
+/bin/sh
+```
+
+Пример для `-l /bin/sh`:
+```text
+lrwxrwxrwx         1    root root            4  2020-May-27 05:32:57 +10        /bin/sh
+```
+
+## Задание 6
+
+Была реализована утилита, напоминающая упрощённую версию `find`.
+
+Были реализованы следующие ключи:
+
+- `-d <number>` для ограничения глубины рекурсивного прохода по директориям 
+    (`<number>` -- неотрицательное)
+- `-L` для перехода по символическим ссылкам (по умолчанию директории-симлинки игнорируются)
+- `--` для явного завершения приёма параметров (на случай, если файл начинается с дефиса)
+
+Примеры:
+```text
+$ ./lab5_task6.c_run -L -d 2 ../lab5                                                                       ✔ 
+../lab5
+../lab5/CMakeFiles
+../lab5/CMakeFiles/lab5_task1.c_run.dir
+../lab5/CMakeFiles/lab5.dir
+../lab5/CMakeFiles/CMakeDirectoryInformation.cmake
+../lab5/CMakeFiles/lab5_benchmark.h_run.dir
+../lab5/CMakeFiles/lab5_task2.c_run.dir
+../lab5/CMakeFiles/lab5_mytail.c_run.dir
+../lab5/CMakeFiles/lab5_mystat.c_run.dir
+../lab5/CMakeFiles/lab5_myls.c_run.dir
+../lab5/CMakeFiles/lab5_task6.c_run.dir
+../lab5/CMakeFiles/progress.marks
+../lab5/cmake_install.cmake
+../lab5/task2_posix.txt
+../lab5/task2_stdio.txt
+../lab5/lab5_mytail.c_run
+../lab5/lab5_myls.c_run
+../lab5/Makefile
+../lab5/lab5.cbp
+../lab5/lab5_task1.c_run
+../lab5/task1.txt
+../lab5/lab5_task2.c_run
+../lab5/lab5_mystat.c_run
+../lab5/lab5_task6.c_run
+```
+
+```text
+$ ./lab5_task6.c_run -d 0
+.
+```
+
+```text
+$ ./lab5_task6.c_run -L -d 1
+.
+./CMakeFiles
+./cmake_install.cmake
+./task2_posix.txt
+./task2_stdio.txt
+./lab5_mytail.c_run
+./lab5_myls.c_run
+./Makefile
+./lab5.cbp
+./lab5_task1.c_run
+./task1.txt
+./lab5_task2.c_run
+./lab5_mystat.c_run
+./lab5_task6.c_run
+```

lab5/myls.c

@@ -0,0 +1,190 @@
+#include <assert.h>
+#include <dirent.h>
+#include <errno.h>
+#include <fcntl.h>
+#include <stdbool.h>
+#include <stdint.h>
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <string.h>
+#include <sys/stat.h>
+#include <sys/sysmacros.h>
+#include <sys/time.h>
+#include <sys/wait.h>
+#include <time.h>
+#include <unistd.h>
+#include <pwd.h>
+#include <grp.h>
+
+/*
+5. Разработать собственную версию (myls) команды ls, которая выводит список файлов в заданной директории.
+С ключом -l она выводит информацию о каждом файле, включая собственника, группу, разрешения и т.д., получаемые из системного
+вызова stat().
+Формат: myls -l directory (или текущую директорию, если параметр не задан)
+Использовать: stat(), opendir(), readdir(), getcwd(), ...
+ */
+
+#define MAX(a,b) ((a)>(b)?(a):(b))
+#define STR_EQ(a, b) (!strcmp((a),(b)))
+#define FATAL(fmt, ...) do {\
+  fprintf(stderr,fmt,##__VA_ARGS__);\
+  exit(1);\
+} while (0)
+
+char *path = NULL;
+bool long_listing = false;
+bool flag_end = false;
+
+void cleanup_on_exit() {
+  free(path);
+}
+
+void print_entry(char *entry) {
+  if (long_listing) {
+    struct stat fstat;
+    if (lstat(entry, &fstat) == -1) {
+      perror("stat()");
+      FATAL("Couldn't stat %s\n", entry);
+    }
+
+    // Print permissions
+    char entry_type;
+    // setuid, setgid, sticky are not in count
+    const char* perm_sym[] = {"---", "--x", "-w-", "-wx", "r--", "r-x", "rw-", "rwx"};
+    int perm = fstat.st_mode & 0777;
+    struct passwd *pw_data;
+    struct group *gp_data;
+
+    char user_name[33] = "";
+    char group_name[33] = "";
+    char last_mtime[256] = "";
+
+    switch (fstat.st_mode & S_IFMT) {
+      case S_IFREG:
+        entry_type = '-';
+        break;
+      case S_IFDIR:
+        entry_type = 'd';
+        break;
+      case S_IFLNK:
+        entry_type = 'l';
+        break;
+      case S_IFBLK:
+        entry_type = 'b';
+        break;
+      case S_IFSOCK:
+        entry_type = 's';
+        break;
+      case S_IFCHR:
+        entry_type = 'c';
+        break;
+#ifdef S_IFIFO
+      case S_IFIFO:
+        entry_type = 'p';
+        break;
+#endif /* S_IFIFO */
+      default:
+        entry_type = '?';
+        break;
+    }
+
+    if ((pw_data = getpwuid(fstat.st_uid)) == NULL) {
+      perror("Could not get owner username");
+      errno = 0;
+      snprintf(user_name, 33, "%d", fstat.st_uid);
+    } else {
+      snprintf(user_name, 33, "%s", pw_data->pw_name);
+    }
+
+    if ((gp_data = getgrgid(fstat.st_gid)) == NULL) {
+      perror("Could not get owner group name");
+      errno = 0;
+      snprintf(group_name, 33, "%d", fstat.st_gid);
+    } else {
+      snprintf(group_name, 33, "%s", gp_data->gr_name);
+    }
+
+    time_t mtime = fstat.st_mtime;
+    struct tm* tm_info = localtime(&mtime);
+    strftime(last_mtime, 256, "%Y-%b-%d %T %Z", tm_info);
+
+    printf("%c%s%s%s\t%4lu\t%s %s\t%6ld\t%s\t",
+           entry_type,
+           perm_sym[(perm & S_IRWXU) >> 6],
+           perm_sym[(perm & S_IRWXG) >> 3],
+           perm_sym[perm & S_IRWXO],
+           fstat.st_nlink,
+           user_name,
+           group_name,
+           fstat.st_size,
+           last_mtime);
+
+  }
+  printf("%s\n", entry);
+}
+
+int main(int argc, char *argv[]) {
+  atexit(cleanup_on_exit);
+
+  for (int i = 1; i < argc; ++i) {
+    if (argv[i][0] == '-' && !flag_end) {
+      char *flag = argv[i] + 1;
+      if (STR_EQ(flag, "l")) {
+        long_listing = true;
+      }
+      else if (STR_EQ(flag, "-")) {
+        flag_end = true;
+      }
+      else {
+        FATAL("Usage: %s [-l] [--] [path]\n", argv[0]);
+      }
+    } else {
+      path = strdup(argv[i]);
+      break;
+    }
+  }
+
+  if (!path) {
+    /*
+     * As an extension to the POSIX.1-2001 standard, glibc's getcwd()
+     * allocates the buffer dynamically using malloc(3) if buf is NULL.  In
+     * this case, the allocated buffer has the length size unless size is
+     * zero, when buf is allocated as big as necessary.  The caller should
+     * free(3) the returned buffer.
+     */
+    if ((path = getcwd(NULL, 0)) == NULL) {
+      perror("getcwd()");
+      FATAL("Couldn't get current working directory\n");
+    }
+  }
+
+  struct stat path_stat;
+  DIR *dir = NULL;
+  if (stat(path, &path_stat) == -1) {
+    perror("stat()");
+    FATAL("Couldn't stat %s\n", path);
+  }
+
+  bool is_dir = S_ISDIR(path_stat.st_mode);
+
+  if (is_dir) {
+    if ((dir = opendir(path)) == NULL) {
+      perror("opendir()");
+      FATAL("Couldn't open directory %s\n", path);
+    }
+    if (chdir(path) == -1) {
+      perror("chdir()");
+      FATAL("Could not chdir to directory %s\n", path);
+    }
+
+    struct dirent *ent;
+    while ((ent = readdir(dir)) != NULL) {
+      print_entry(ent->d_name);
+    }
+    closedir(dir);
+  } else {
+    print_entry(path);
+  }
+
+  return 0;
+}

lab5/mystat.c

@@ -0,0 +1,79 @@
+#include <assert.h>
+#include <errno.h>
+#include <fcntl.h>
+#include <stdbool.h>
+#include <stdint.h>
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <string.h>
+#include <sys/stat.h>
+#include <sys/sysmacros.h>
+#include <sys/time.h>
+#include <sys/wait.h>
+#include <time.h>
+#include <unistd.h>
+
+/*
+4. Разработать собственную версию (mystat) команды stat, которая просто осуществляет системный вызов stat(), выводит
+размер, число задействованных блоков, число ссылок и т.д. Отследить, как меняется число ссылок, когда изменяется
+содержимое директории.
+ */
+
+#define MAX(a,b) ((a)>(b)?(a):(b))
+#define FATAL(fmt, ...) do {\
+  fprintf(stderr,fmt,##__VA_ARGS__);\
+  exit(1);\
+} while (0)
+
+int main(int argc, char *argv[]) {
+  if (argc != 2) {
+    FATAL("Usage: %s <path>\n", argv[0]);
+  }
+
+  char *path = argv[1];
+  struct stat sb;
+
+  if (lstat(path, &sb) == -1) {
+    perror("lstat()");
+    FATAL("Couldn't stat %s\n", path);
+  }
+
+  printf("File: %s\n", path);
+  printf("Size: %ld\tBlocks: %ld\tIO Block: %ld\t", sb.st_size, sb.st_blocks, sb.st_blksize);
+  switch(sb.st_mode & S_IFMT) {
+    case S_IFBLK:
+      puts("block device");
+      break;
+    case S_IFCHR:
+      puts("character device");
+      break;
+    case S_IFDIR:
+      puts("directory");
+      break;
+    case S_IFIFO:
+      puts("FIFO/pipe");
+      break;
+    case S_IFLNK:
+      puts("symlink");
+      break;
+    case S_IFREG:
+      puts("regular file");
+      break;
+    case S_IFSOCK:
+      puts("socket");
+      break;
+    default:
+      puts("unknown?");
+      break;
+  }
+
+  printf("Device: [%04x:%04x]\t", major(sb.st_dev), minor(sb.st_dev));
+  printf("Inode: %lu\t", sb.st_ino);
+  printf("Links: %lu\n", sb.st_nlink);
+
+  printf("Mode: 0%o\tUid: %d\tGid: %d\n", sb.st_mode, sb.st_uid, sb.st_gid);
+  printf("Access (atime): %s", ctime(&sb.st_atime));
+  printf("Modify (mtime): %s", ctime(&sb.st_mtime));
+  printf("Change (ctime): %s", ctime(&sb.st_ctime));
+  return 0;
+}

lab5/mytail.c

@@ -0,0 +1,92 @@
+#include <assert.h>
+#include <errno.h>
+#include <fcntl.h>
+#include <stdint.h>
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <string.h>
+#include <sys/stat.h>
+#include <sys/time.h>
+#include <sys/wait.h>
+#include <unistd.h>
+#include <stdbool.h>
+
+/*
+  3. Разработать собственную версию (mytail) команды tail.
+  Формат: mytail -n file
+  Она читает блок из конца файла, просматривает его с конца до заданного количества строк n и печатает эти строки
+  в соответствующем порядке.
+  Использовать: stat(), lseek(), open(), read(), close(), ...
+ */
+#define MAX(a,b) ((a)>(b)?(a):(b))
+#define FATAL(fmt, ...) do {\
+  fprintf(stderr,fmt,##__VA_ARGS__);\
+  exit(1);\
+} while (0)
+
+int main(int argc, char *argv[]) {
+  const int BUFF_SIZE = 4096;
+  long n = 10;
+  char *filename = NULL;
+
+  // Parse arguments (skip 0th arg)
+  for (int i = 1; i < argc; ++i) {
+    if ((argv[i][0] == '-') && (i < argc - 1)) {
+      // -n flag (e.g. -20)
+      n = strtol(argv[i], NULL, 10) * -1;
+      if (n < 1 || errno == ERANGE) {
+        FATAL("Usage: %s [-<number_of_lines>] <file>\n", argv[0]);
+      }
+    } else {
+      filename = argv[i];
+      break;
+    }
+  }
+  if (filename == NULL) FATAL("No file name specified.\n");
+
+  struct stat sb;
+  int fd;
+
+  if (stat(filename, &sb) == -1) {
+    perror("stat()");
+    FATAL("Couldn't stat %s\n", filename);
+  }
+  if ((fd = open(filename, O_RDONLY)) == -1) {
+    perror("open()");
+    FATAL("Couldn't open %s\n", filename);
+  }
+
+  char *buf = calloc(BUFF_SIZE, 1);
+  int lf_cnt = 0;
+  size_t read_sz = 0;
+  off_t file_offset = MAX(sb.st_size - BUFF_SIZE, 0);
+  bool seek_stop = false;
+
+  lseek(fd, -BUFF_SIZE, SEEK_END);
+
+  do {
+    int data_sz = read(fd, buf, BUFF_SIZE);
+    for (int i = data_sz - 1; i >= 0; --i) {
+      if (buf[i] == '\n') {
+        if (++lf_cnt >= n) {
+          file_offset += i + 1;
+          goto print_lines;
+        }
+      }
+    }
+    file_offset -= BUFF_SIZE;
+    lseek(fd, -BUFF_SIZE, SEEK_CUR);
+  } while ((lf_cnt <= n) && (file_offset > 0));
+
+print_lines:
+  lseek(fd, file_offset, SEEK_SET);
+  do {
+    read_sz = read(fd, buf, BUFF_SIZE);
+    write(STDOUT_FILENO, buf, read_sz);
+  } while (read_sz == BUFF_SIZE);
+
+  free(buf);
+  close(fd);
+
+  return 0;
+}

lab5/task1.c

@@ -0,0 +1,66 @@
+#include <assert.h>
+#include <fcntl.h>
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <string.h>
+#include <sys/wait.h>
+#include <sys/time.h>
+#include <unistd.h>
+
+#define BENCHMARK(name, payload) \
+  do {\
+    struct timeval t0, t1;\
+    gettimeofday(&t0, NULL);\
+    payload \
+    gettimeofday(&t1, NULL);\
+    struct timeval result;\
+    timersub(&t1, &t0, &result);\
+    printf(name ": %ld.%06lds\n", result.tv_sec, result.tv_usec);\
+  } while (0)
+
+/*
+1. Используя creat(), write(), fflush(), close(), gettimeofday(), разработать программу, которая
+открывает файл,
+записывает туда 300 KB,
+очищает все записи,
+закрывает и
+удаляет файл,
+а также измеряет и выводит время, затраченное на каждое действие.
+*/
+
+int main() {
+  int f = -1;
+
+  BENCHMARK("creat() call",{
+    f = creat("task1.txt", S_IWUSR);
+  });
+
+  if (f == -1) {
+    perror("creat()");
+    return 1;
+  }