I segnali
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I segnali
Prima un po’ di teoria…...
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Stati dei processi in UNIX
Fork
terminata
Idle
Fork
iniziata
Runnable
L’evento accade
scheduling
Sleeping
Running
Attesa di
un evento
exit
waitpid
Zombified
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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) (quit)
• SIGALRM (14): è passato il tempo richiesto (quit)
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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)
• SD 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 safun:
• lo stato del processo interrotto viene salvato
• si esegue la funzione safun
• il processo riprende l’esecuzione dallo stato in cui e’ stato
interrotto
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Stati dei processi in UNIX (2)
Fork
terminata
Idle
Runnable
Fork
iniziata
L’evento accade
scheduling
Sleeping
Running
Segnale
SIGSTOP
(CTRL Z)
Segnale
SIGCONT
Attesa di
un evento
exit
Stopped
waitpid
Zombified
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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
– 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 */
printf(”Ciclo infinito ….") ;
while (1) ;
/* ciclo infinito */
printf(”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
$
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Personalizzare la gestione
int 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 */
printf(”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 */
sigaction(SIGALRM,NULL,&s);
s.sa_handler=gestore; /* nuovo gestore */
/* installo nuovo gestore */
sigaction(SIGALRM,&s,NULL);
alarm(3);
/* SIGALRM fra 3 secondi */
printf(”Ciclo infinito ….") ;
while (1) ;
/* ciclo infinito */
printf(”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) {
sigaction(SIGALRM,NULL,&s);
s.sa_handler=gestore; /* nuovo gestore */
sigaction(SIGALRM,&s,NULL);
alarm(3);
/* SIGALRM fra 3 secondi */
printf(”Ciclo fino a SIGALRM ….") ;
while (sigalarm_flag!= 1)
pause();
/* ciclo fino a SIGALRM */
/* serve a non sbloccarsi se arriva un altro
segnale */
printf(”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 del processo che 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 a cui appartiene 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*/
pid = fork();
if (pid) {/* codice padre */
Sleep(1); /* dopo 1 secondo si risveglia */
kill(pid,SIGKILL); /* e uccide il padre! */
while(!flag_sigchld)
pause();
} else {/*codice figlio*/
execvp(argv[0],argv); }
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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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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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Race Condition?
Possiamo implementare sleep con alarm?
Nota: sleep e alarm si basano sul tempo di clock
della macchina
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In teoria si...
/* def. Gestore alarm */
int sleep(int sec) {
/* installo gestore per SIGALRM */
alarm(sec);
/* SIGALRM fra sec secondi */
pause();
}
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Problema
•
•
•
•
•
Il processo viene interrotto fra la
chiamata di alarm e pause
Il tempo di attesa scade
Il processo viene risvegliato, lo scheduler
controlla la maschera dei segnali pendenti
ed esegue il gestore che non fa nulla
Il controllo passa al process che esegue
pause!
Potrebbe verificarsi un deadlock!
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Come si risolve?
•
•
•
Leggere la maschera dei segnali corrente
e bloccare il segnale voluto (ad es.
SIGALRM)
Mandare il processo in attesa abilitando
la ricezione del segnale voluto.
Ripristinare la maschera dei segnali
originaria.
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Maschera dei segnali
•
I moderni sistemi unix-like permettono di bloccare
temporaneamente (o di eliminare completamente,
impostando SIG_IGN come azione) la consegna dei
segnali ad un processo.
•
Si utilizza la maschera dei segnali (o signal mask)
del processo cioè l'insieme dei segnali la cui
consegna è bloccata.
•
La signal mask viene ereditata dal padre alla
creazione di un processo figlio
•
Può essere modificata, durante l'esecuzione di un
gestore, attraverso l'uso del campo sa_mask di
sigaction.
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Quali funzioni servono?
#include <signal.h>
int sigemptyset(sigset_t *set)
Crea una maschera vuota
int sigaddset(sigset_t *set, int signum)
Aggiunge signum segnale alla maschera set
int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset)
Cambia la maschera dei segnali del processo corrente
how=SIG_BLOCK specifica segnali da bloccare
int sigsuspend(const sigset_t *mask)
imposta la signal mask specificata, mettendo in attesa il processo.
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