I segnali

I segnali Prima un po’ di teoria…...

Stati dei processi in UNIX Fork terminata Idle Runnable Fork iniziata L’evento accade scheduling Sleeping Running Attesa di un evento exit waitpid Zombified

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

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)

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)

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) …….

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)

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

Stati dei processi in UNIX (2) Fork terminata Idle Runnable Fork iniziata L’evento accade scheduling Sleeping Running Attesa di un evento Segnale SIGCONT exit Segnale SIGSTOP (CTRL Z) Stopped waitpid Zombified

alarm(), sigaction(),pause(),kill(),…... SC per i segnali alarm(), sigaction(),pause(),kill(),…...

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()

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

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 ; }

Esempio : eseguiamo... cosa accade se eseguiamo il codice dell’esempio : $ a.out Ciclo infinito ... -- per (circa) 3 secondi non accade niente

Esempio : eseguiamo…(2) cosa accade se eseguiamo il codice dell’esempio : $ a.out Ciclo infinito ... Alarm clock -- arriva il segnale -- processo terminato $

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

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

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

Personalizzare SIGALRM void gestore (int sig) {/* numero segnale */ printf(”SIGALRM catturato\n") ; } int main (void) { struct sigaction s ; ……

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 ;}

Esempio : eseguiamo... cosa accade se eseguiamo il codice dell’esempio : $ a.out Ciclo infinito ... -- per (circa) 3 secondi non accade niente

Esempio : eseguiamo…(2) cosa accade se eseguiamo il codice dell’esempio : $ a.out Ciclo infinito ... SIGALRM catturato -- arriva il segnale -- il processo cicla indefinitamente …

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)

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 ; ……

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 ;}

Esempio : eseguiamo... cosa accade se eseguiamo il codice dell’esempio : $ a.out Ciclo fino a SIGALRM…. -- per (circa) 3 secondi non accade niente

Esempio : eseguiamo…(2) cosa accade se eseguiamo il codice dell’esempio : $ a.out Ciclo infinito ... SIGALRM arrivato -- arriva il segnale -- processo terminato $

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

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

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); }

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; }

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()

Race Condition? Possiamo implementare sleep con alarm? Nota: sleep e alarm si basano sul tempo di clock della macchina

In teoria si... /* def. Gestore alarm */ int sleep(int sec) { /* installo gestore per SIGALRM */ alarm(sec); /* SIGALRM fra sec secondi */ pause(); }

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!

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.

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.

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.