Programmazione di Sistema

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1 Programmazione di Sistema Massimo Bernaschi Istituto per le Applicazioni del Calcolo Mauro Picone Consiglio Nazionale delle Ricerche Viale Manzoni, Rome - Italy m.bernaschi@iac.cnr.it

2 Gestione dei processi in Win32 In Windows ogni processo contiene uno o più thread che sono l unità di esecuzione fondamentale. Ogni processo in Win32 include i seguenti componenti: uno o più thread uno spazio di indirizzamento virtuale distinto dagli altri uno o più segmenti di codice (incluso quello delle DLL) uno o più segmenti dati (variabili globali) variabili di ambiente uno o più heap risorse quali gli handle aperti. Tutti i thread in un processo condividono le variabili globali, le variabili di ambiente e le risorse 2

3 Ogni thread ha i seguenti elementi: uno stack un Thread Local Storage (TLS): array di puntatori che permette ad ogni thread di allocare memoria per creare un proprio blocco dati. 3

4 La funzione fondamentale per la gestione dei processi è la: BOOL CreateProcess( LPCTSTR lpapplicationname, LPTSTR lpcommandline, LPSECURITY_ATTRIBUTES lpprocessattributes, LPSECURITY_ATTRIBUTES lpthreadattributes, BOOL binherithandles, DWORD dwcreationflags, LPVOID lpenvironment, LPCTSTR lpcurrentdirectory, LPSTARTUPINFO lpstartupinfo, LPPROCESS_INFORMATION lpprocessinformation ); La CreateProcess combina la fork ed execxx di Unix/Linux. In Win32 non esiste relazione processo padre-processo figlio. Due separati handle, uno per il processo ed uno per il primary thread sono ritornati come campi della struttura lpprocessinformation. Oltre agli handle vengono tornati anche 4

5 degli ID simili a quelli Unix/Linux. Se lpapplicationname non è NULL, specifica il modulo eseguibile ( full path o relativo). In questo caso non c è ricerca ulteriore (ad esempio nel PATH). Se lpapplicationname è NULL, il nome del programma è il primo token (delimitato da spazi) di lpcommandline. Se il nome non è un full path, la ricerca avviene nel seguente ordine: 1. il directory corrente del processo invocante; 2. la Windows system directory (ottenibile con la GetSystemDirectory); 3. la Windows directory (ottenibile con la GetWindowsDirectory); 4. le directory specificate nella variabile di ambiente PATH; Tra i possibili flag: DETACHED PROCESS, CREATE NEW PROCESS GROUP, NORMAL PRIORITY CLASS, CREATE SUSPENDED. Il blocco puntato da lpenvironment è terminato da un doppio 0. lpstartupinfo specifica, tra l altro, gli standard device handler. Un processo può ottenere la propria command line usando il 5

6 meccanismo argv oppure la funzione GetCommandLine 6

7 Trasmissione degli handle Rendere un handle ereditabile richiede alcuni passaggi: Il flag binherithandles deve essere TRUE Il singolo handle deve essere reso ereditabile attraverso l opportuno flag nella struttura SECURITY ATTRIBUTES (torneremo su questo punto). Il valore dell handle deve essere trasmesso usando un meccanismo di IPC oppure la ridirezione dello standard I/O. oppure convertendo l handle in testo e passandolo sulla linea comando o in una variabile d ambiente. Gli handle ereditati sono copie distinte con distinti file pointer. 7

8 Un handle può essere duplicato con la funzione: BOOL DuplicateHandle( HANDLE hsourceprocesshandle, HANDLE hsourcehandle, HANDLE htargetprocesshandle, LPHANDLE lptargethandle, DWORD dwdesiredaccess, BOOL binherithandle, DWORD dwoptions); lptargethandle punta ad una copia dell handler originale hsourcehandle la DuplicateHandle può essere utilizzata per qualsiasi tipo di handle. L handle duplicato fa riferimento allo stesso oggetto dell handle originale. Il file pointer è lo stesso per entrambi gli handle. 8

9 La funzione: HANDLE OpenProcess( DWORD dwdesiredaccess, BOOL binherithandle, DWORD dwprocessid); Accesso ad un processo permette di ottenere l handle per un processo. La modalità di accesso è determinata dal valore di dwdesideredaccess che può essere, ad esempio, i seguenti valori: SYNCHRONIZE, PROCESS_ALL_ACCESS, PROCESS_TERMINATE, PROCESS_QUERY_INFORMATION. 9

10 Terminazione ed attesa dei processi VOID ExitProcess(UINT uexitcode); BOOL GetExitCodeProcess( HANDLE hprocess, LPDWORD lpexitcode); BOOL TerminateProcess( HANDLE hprocess, UINT uexitcode); Gli handle devono avere rispettivamente accesso PROCESS QUERY INFORMATION e PROCESS TERMINATE Ricordare che gli handlers finally e except non sono eseguiti quando viene chiamata ExitProcess. 10

11 È possibile attendere la terminazione di un processo con la primitiva: DWORD WaitForSingleObject( HANDLE hhandle, DWORD dwmilliseconds); dwmilliseconds è un tempo di time-out specificato in millisecondi (0 corrisponde ad un polling non-bloccante). La funzione WaitForMultipleObjects permette di attendere la terminazione di un gruppo di processi. DWORD WaitForMultipleObjects(DWORD cobjects, LPHANDLE lphobjects, BOOL fwaitall, DWORD dwmilliseconds); Attenzione al valore di ritorno! WAIT_OBJECT_0, WAIT_OBJECT_0+n, WAIT_TIMEOUT, WAIT_FAILED n è 0 n cobjects 11

12 (esempio: programma grepmp.c in chaptr07) In Unix/Linux la wait(int *status) non permette di definire un time-out. Esiste inoltre la waitpid(pid_t wpid, int *status, int options) l opzione WNOHANG permette di avere un comportamento non bloccante. 12

13 Variabili d ambiente Per ottenere il valore di una variabile d ambiente: DWORD GetEnvironmentVariable( LPCTSTR lpname, LPTSTR lpbuffer, DWORD nsize); La funzione ritorna la lunghezza della stringa valore (potrebbe essere più grande di nsize). Notare come getenv(char *string) l equivalente funzione in Unix/Linux non offra questo tipo di controllo. Per definire il valore di una variabile d ambiente: DWORD SetEnvironmentVariable( LPCTSTR lpname, LPTSTR lpvalue); 13

14 Tempi di esecuzione di un processo Per ottenere i tempi di esecuzione di un processo: BOOL GetProcessTimes( HANDLE hprocess, LPFILETIME lpcreationtime, LPFILETIME lpexittime, LPFILETIME lpkerneltime, LPFILETIME lpusertime); L handle può fare riferimento ad un processo in esecuzione oppure ad uno già terminato. FILETIME è un tipo a 64 bit si può usare una union con un LARGE INTEGER per eseguire l aritmetica necessaria. Una funzione equivalente GetThreadTimes esiste per i thread esempio: programma timep.c in chaptr07. 14

15 Generazione di eventi di controllo Win32 offre un limitato supporto al concetto di gruppo di processi. Uno dei flag possibili per la CreateProcess è CREATE NEW PROCESS GROUP. Se questo flag è specificato, il nuovo process ID identifica un gruppo di processi ed il nuovo processo è la root del gruppo. Tutti i nuovi processi creati dal root e dai discendenti sono nel nuovo gruppo (fino a quando un processo specifica di nuovo il flag CREATE NEW PROCESS GROUP in una CreateProcess). Un processo può generare gli eventi CTRL C EVENT o CTRL C BREAK in un dato process group con la funzione: BOOL GenerateConsoleCtrlEvent( DWORD dwctrlevent, DWORD dwprocessgroupid); 15

16 La console del processo che segnale l evento deve essere la stessa del gruppo di processi a cui viene inviato il segnale. dwprocessgroupid corrisponde all ID del processo che ha generato il gruppo 16

17 Proprietà ereditate in Unix da un processo figlio Descrittori aperti (file, socket, segmento shared memory). Identificatori Utente (UID, EUID, GID,...). Process group, session ID, terminale di controllo. Set-user-ID and Set-group-ID flag. Current working directory e root directory. Maschera dei segnali e disposizioni. Environment, limiti sulle risorse, file mode creation mask. 17

18 Differenze tra processo padre e processo figlio in Unix Valore di ritorno della fork (il process ID ed il parent process ID sono diversi). I lock su file del processo padre non sono ereditati dal processo figlio. Pending alarms sono azzerati per il processo figlio. I contatori sulle risorse sono resettati (a 0). 18

19 Proprietà ereditate attraversi la execxx Process ID e parent process ID. Process group, session ID, terminal di controllo Current working directory e root directory. Segnali pending, maschera dei segnali. Lock su file, file mode creation mask. Limiti sull utilizzo delle risorse e relativi contatori. 19

20 Process group e sessioni Un process group è una collezione di uno o più processi I processi in un process group sono normalmente raggruppati da una pipeline da shell $proc1 proc2 & $proc3 proc4 proc5 Una sessione è una collezione di uno o più gruppi di processi Normalmente tutti i processi fatti partire da una shell interattiva appartengono alla stessa sessione. 20

21 Process group e sessioni 21

22 Process group e sessioni Un processo si unisce ad un grupppo esistente, o crea un nuovo gruppo, invocando la primitiva: #include <sys/types.h> #include <unistd.h> int setpgid(pid_t pid, pid_t pgid); Se i due argomenti sono uguali, il processo specificato da pid diventa il leader di un nuovo process group. Se pid o pgid sono uguali a 0, viene utilizzato il pid del processo invocante. 22

23 Process group e sessioni Un processo definisce una nuova sessione invocando la: #include <sys/types.h> #include <unistd.h> pid_t setsid(void); La funzione ritorna un errore se il chiamante è già leader di un process group. Il processo diventa sia session che group leader. Il processo non ha terminale di controllo. 23