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I segnali

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I segnali

Prima un po’ di teoria…...

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Stati dei processi in UNIX

Idle

Sleeping

Zombified

Runnable

Running

Forkiniziata

waitpid

Forkterminata

scheduling

Attesa diun evento

L’evento accade

exit

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Segnali

• Sono ‘interruzioni’ software– comunicano al processo il verificarsi di un evento

– ad ogni evento corrisponde un segnale numerato

– un processo all’arrivo di un segnale di un certo tipo può decidere di

• ignorarlo

• lasciarlo gestire al kernel con l’azione di default definita per quel segnale

• specificare una funzione (signal handler) che viene mandata in esecuzione appena il segnale viene rilevato

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Segnali (2)• Da chi sono inviati i segnali?

– da processo all’altro• usando la SC kill()• solo processi del gruppo (discendenti o antenati)

– dall’utente con particolari combinazioni di tasti (al processo in foregroud)

• Control-C corrisponde a SIGINT (ANSI)• Control-Z corresponde a SIGTSTP

– dall’utente con l’utility kill della shell

– dal SO per a comunicare al processo il verificarsi di particolari eventi (es. SIGFPE, errore floating-point, SIGSEGV, segmentation fault)

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Segnali (3)

• Lo standard POSIX stabilisce un insieme di segnali riconosciuti in tutti i sistemi conformi– sono interi definiti come macro in /usr/include/bits/signum.h

– esempi:• SIGKILL (9) : il processo viene terminato (non può essere

intercettata)

• SIGALRM (14): è passato il tempo richiesto

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Segnali (4)– Sono di uso comune anche segnali non POSIX:

• SIGINT (2) Control-C (ANSI) – richiesta di terminazione da tastiera (quit)

• SIGTSTP (POSIX) Control-Z– richiesta di sospensione da tastiera (suspend fino all’arrivo SIGCONT)

• SIGFPE (8) (ANSI) – si è verificato un errore Floating Point (dump)

• SIGCHLD(17) (POSIX)– si è verificato un cambiamento di stato in un processo figlio (ignore)

• SIGPIPE(13) (POSIX)– la pipe è stata chiusa in lettura (quit)

• …….

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Segnali (5)• Strutture dati del kernel relative ai segnali

– signal handler array : descrive cosa fare quando arriva un segnale di un certo tipo

• ignorare, trattare + puntatore al codice della funzione da eseguire (handler)

– pending signal bitmap (signal mask): che contiene un bit per ogni tipo di segnale

• il bit X è a 1 se c’è un segnale pendente di tipo X

– ogni processo ha un signal handler array (nella user area) ed una pending signal bitmap (nella process table)

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Segnali (6)• Cosa accade quando arriva un segnale?

– il processo che lo riceve viene interrotto– il kernel stabilisce quale comportamento adottare

controllando il contenuto del signal handler array – se deve essere eseguito un signal handler:

• lo stato del processo interrotto viene salvato• si esegue la funzione che tratta il segnale• il processo riprende l’esecuzione dallo stato in cui e’ stato

interrotto

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Stati dei processi in UNIX (2)

Idle

Sleeping

Zombified

Runnable

Running

Forkiniziata

waitpidStopped

Forkterminata

scheduling

Attesa diun evento

L’evento accade

exitSegnaleSIGSTOP(CTRL Z)

SegnaleSIGCONT

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SC per i segnali

alarm(), sigaction(),pause(),kill(),…...

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Segnali: system call• Come si definisce un signal handler

personalizzato? – usando la SC sigaction()

• ci sono SC che permettono di inviare segnali– alarm(), kill()

• ci sono SC che permettono di mettersi in attesa dell’arrivo di un segnale– pause()

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Segnali di sveglia: alarm() int alarm(unsigned int count);– serve a implementare un timeout– invia un segnale SIGALRM al processo che l’ha invocata dopo count secondi– Per default questo segnale termina il processo

– se count è 0 non viene settato nessun allarme– in ogni caso tutte le richieste di allarme già settate sono cancellate

– restituisce (0) se non c’erano allarmi settati oppure (x>0) se macavano x secondi allo scadere dell’ultimo allarme settato

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Invio di una SIGALRM int main (void) {

alarm(3); /* SIGALRM fra 3 secondi */

WRITELN(”Ciclo infinito ….") ;

while (1) ; /* ciclo infinito */

WRITELN(”Pippo") ; /* mai eseguita */

return 0 ;

}

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Esempio : eseguiamo... cosa accade se eseguiamo il codice dell’esempio :

$ a.out

Ciclo infinito ...

-- per (circa) 3 secondi non accade niente

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Esempio : eseguiamo…(2) cosa accade se eseguiamo il codice dell’esempio :

$ a.out Ciclo infinito ...

Alarm clock -- arriva il segnale -- processo terminato

Nota: terminazione comportamento di default

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Personalizzare la gestioneint sigaction(int signum,

const struct sigaction* act, struct sigaction* oldact);– serve a definire un nuovo handler– signum : segnale da trattare– &act : struttura che definisce il nuovo trattamento del

segnale signum;– &oldact : (OUTPUT) ritorna il contenuto precedente del

signal handler array (può servire per ristabilire il comportamento precedente)

– ritorna (-1) se c’è stato errore

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Personalizzare la gestione (2)struct sigaction { ...

void sa_handler (int); ...}– sa_handler: indica come gestire il segnale può essere:

•SIG_IGN ignora il segnale•SIG_DFL usare la funzione di gestione di default

• puntatore alla funzione da invocare all’arrivo del segnale

– gli altri campi di solito si lasciano invariati

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Personalizzare la gestione (3)– SIGKILL e SIGSTP: non possono essere gestiti se

non con la procedura di default – il figlio eredita la gestione dei segnali dal padre– dopo la exec() le gestioni ritornano quelle di default

(ma i segnali ignorati continuano ad essere ignorati)– i segnali SIGCHLD sono gli unici ad essere accumulati

(stacked) negli altri casi se arriva un segnale dello stesso tipo di uno già settato nella signal mask viene perso

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Personalizzare SIGALRM void gestore (int sig) {/* numero segnale */

WRITELN (”SIGALRM catturato\n") ;

}

int main (void) {

struct sigaction s ;

……

}

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Personalizzare SIGALRM (2) int main (void) { …

/* inizializzo s con i valori correnti */

IFERROR(sigaction(SIGALRM,NULL,&s), \

”nella sigaction ") ;

s.sa_handler=gestore; /* nuovo gestore */

/* installo nuovo gestore */ IFERROR(sigaction(SIGALRM,&s,NULL), \

”nella sigaction ") ;

alarm(3); /* SIGALRM fra 3 secondi */

WRITELN(”Ciclo infinito ….") ;

while (1) ; /* ciclo infinito */

WRITELN(”Pippo") ; /* mai eseguita */

return 0 ;}

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Esempio : eseguiamo... cosa accade se eseguiamo il codice dell’esempio :

$ a.out

Ciclo infinito ...

-- per (circa) 3 secondi non accade niente

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Esempio : eseguiamo…(2) cosa accade se eseguiamo il codice dell’esempio :

$ a.out

Ciclo infinito ...

SIGALRM catturato -- arriva il segnale

-- il processo cicla indefinitamente …

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Attesa di segnali: pause() int pause(void);– sospende il processo fino all’arrivo di un segnale

– serve a implementare l’attesa passiva di un segnale

– ritorna dopo che il segnale è stato catturato ed il gestore è stato eseguito, restituisce sempre (-1)

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Attendere SIGALRM /* indica se è arrivato SIGALARM (=1) o no (=0) */

int sigalarm_flag = 0;

void gestore (int sig) {/* numero segnale */

sigalarm_flag = 1;

}

int main (void) {

struct sigaction s ;

……

}

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Attendere SIGALRM (2)int main (void) {

IFERROR(sigaction(SIGALRM,NULL,&s), ”In spec");

s.sa_handler=gestore; /* nuovo gestore */

IFERROR(sigaction(SIGALRM,&s,NULL), ”In spec");

alarm(3); /* SIGALRM fra 3 secondi */

WRITELN(”Ciclo fino a SIGALRM ….") ;

while (sigalarm_flag!= 1)

pause(); /* ciclo fino a SIGALRM */

/* serve a non sbloccarsi se arriva un altro segnale */

WRITELN(”SIGALRM arrivato ...") ;

return 0 ;}

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Esempio : eseguiamo... cosa accade se eseguiamo il codice dell’esempio :

$ a.out

Ciclo fino a SIGALRM….

-- per (circa) 3 secondi non accade niente

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Esempio : eseguiamo…(2) cosa accade se eseguiamo il codice dell’esempio :

$ a.out

Ciclo infinito ...

SIGALRM arrivato -- arriva il segnale

-- processo terminato

$

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Invio di segnali: kill() int kill(pid_t pid, int sig);– invia un segnale di tipo sig a uno o più processi (dipende da pid)– il segnale è inviato solo se

• il processo che invia il segnale e chi lo riceve hanno lo stesso owner• il processo che invia il segnale è posseduto dal superutente (root)

– restituisce (0) se OK (-1) se si verifica un errore

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Invio di segnali: kill()(2) int kill(pid_t pid, int sig);– pid può essere

• >0 , in questo caso è il pid del processo cui si deve inviare il segnale• =0, in questo caso il segnale è inviato a tutti i processi del gruppo di chi esegue la kill• -1, in questo caso il segnale è inviato a tutti i processi (tranne init) se il processo è di root, altrimenti come (pid=0)• <-1, in questo caso il segnale è inviato a tutti i processi del gruppo (-pid)

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Esempio : una shell con timeout/*istallazione gestore SIGCHLD*/

while (TRUE) { /*ciclo infinito*/

flag_sigchld = 0;

type_prompt(); /* stampa prompt*/

argv = read_comm(); /*legge command line*/

IFERROR3(pid = fork(),”Nella fork”,continue);

if (pid) {/* codice padre */

sleep(1);

IFERROR3(kill(pid,SIGKILL),”In kill”, nop()),;

while(!flag_sigchld)

pause();

} else {/*codice figlio*/

IFERROR(execvp(argv[0],argv),”In execvp”); }

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Esempio : una shell con timeout (2)void gestore_chld (int sig) {

int pid, stato;

pid = wait(&stato);

if (WIFEXITED(stato)) /* term con exit*/

printf(”%d: Terminato con exit %d”, pid,

WEXITSTATUS(stato));

else

printf(”%d: Terminato con kill %d”, pid,

WTERMSIG(stato));

flag_sigchld = 1;

}

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Conoscere e settare il gruppopid_t getpgrp(void);

int setpgid(pid_t pid, pid_t pgid);– i figli ereditano il gruppo dal padre che non viene modificato dalla exec()– getpgrp: restituisce l’identificativo di gruppo del processo che l’ha chiamata– setpgid: assegna un gruppo (pgid) ad un processo:

• i valori di pid possono essere vari (guardare man)• ritorna -1 se fallisce

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Segnali e system call– Nello standard POSIX specifica che se arriva un segnale mentre una SC (es. open(), read()) è in esecuzione la SC deve fallire con errore EINTR

• si dovrebbe quindi testare EINTR dopo ogni SC e gestirlo esplicitamente• è possibile settare opportuni flags durante la sigaction() in modo da non essere interrotti

– Linux per default NON interrompe le SC all’arrivo di un segnale• Se vogliamo essere interrotti possiamo richiederlo esplicitamente con una chiamata alla system call siginterrupt()

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Mappare file in memoria

mmap(), mmunmap()

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Allocazione dei processi nella RAM

• Spazio logico dei processi A e B e memoria fisica• Condivisione dell’area testo

Process A

Process B

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Mapping e condivisione di File

Two processes can share a mapped file.

Un file mappato simultaneamente in due processi

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Mappaggio file in mamoria: mmapvoid* mmap(void* start, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset)– fd: descrittore file da mappare– offset: inizio area fd da mappare in memoria– length: lunghezza area da mappare in memoria– start : indirizzo logico dal quale effettuare il mapping (tipicamente ignorato meglio passare NULL)– prot/flags : maschere di bit che specificano condivisione e protezione dell’area mappata

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Mappaggio file: mmap (2)void* mmap(void* start, size_t length, int prot,int flags, int fd, off_t offset)

– il valore restituito è l’indirizzo logico (iniziale) in cui il file è stato effettivamente mappato– il valore restituito è MAP_FAILED se non si riesce a mappare il file (settando errno opportunamente)

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Mappaggio file: mmap (3)– prot : descrive la protezione dell’area mappata, si ottiene mettendo in OR un insieme di maschere predefinite. Es:

• PROT_WRITE : permesso di scrittura• PROT_READ: permesso di lettura

– flags : se e con quali modalità l’area di memoria può essere condivisa da più processi, si ottiene mettendo in OR un insieme di maschere predefinite. Es:• MAP_SHARED : si può condividere con tutti gli altri processi• MAP_PRIVATE: crea una copia privata del processo, le scritture non modificano il file

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Mappaggio file: mmap (4)– ATTENZIONE: length deve essere un multiplo dell’ampiezza di pagina – l’ampiezza della pagina (in byte) si ottiene con la fne standard

#include <unistd.h>int getpagesize(void);

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Mappaggio file: mmap (5) int fd, psize, esito; char* file; /* puntatore area mappata */

psize = getpagesize(); /* ampiezza pagina */ IFERROR(fd=open(“s.c”,O_RDWR), “aprendo s.c”); /* esito è -1 se la mmap() e’ fallita */ esito =(file = mmap(NULL, psize, \ PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, \ fd, 0) == MAP_FAILED )?-1:0; IFERROR(esito, “mappando s.c”); /* da qua accedo al file come un array */ putchar(file[10]);

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S-mappaggio file: munmap()int munmap(void* start, size_t length);

– length: lunghezza area da s-mappare dalla memoria– start : indirizzo logico dal quale effettuare lo smapping– ritorna -1 se si è verificato un errore– NB: la chiusura di un file NON elimina i mapping relativi al file che devono essere eliminati chiamando esplicitamente la munmap()

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Mappaggio file: esempio ... IFERROR(fd=open(“s.c”,O_RDWR), “aprendo s.c”);esito =(file = mmap(NULL, psize, \ PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, \ fd, 0) == MAP_FAILED )?-1:0;IFERROR(esito, “mappando s.c”);IFERROR(close(fd), “chiudendo s.c”);/* da qua accedo al file come un array */putchar(file[10]);…IFERROR(munmap(file,psize), “smappando s.c”);