Chapitre 6 : Gestion des...

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Chapitre 6 : Gestion des signaux

Version Octobre 2012 N°288

Pour commencer… (1)

Deux types de communication

Synchrone (plus facile à programmer)

Processus décide du moment de la communication

Mise en attente possible

Appel systèmes (IPC, tubes, Sockets)

Asynchrone

Programmation événementielle

plusieurs formes : interruption, signal, événement

graphique, exception

Lisibilité?, perte évènements,…

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Pour commencer… (2)

A quoi sert un signal ?

Indiquer à un processus l’arrivée d’un évènement

Faire exécuter un traitement à un processus

D’où vient un signal ?

Du noyau

D’un autre processus

Qui délivre un signal ?

Le noyau

Qui décide de la réaction à un signal ?

Le processus (mais quelques contraintes)


Classification des signaux

Fin d'un processus

Exceptions (processus): hors adressage, ...

Etat irrécupérables (appels systèmes): espace ‘dépilé‘

Erreur inattendue (appels systèmes)

Signaux (processus en mode utilisateur)

Interaction avec le terminal

Mise au point des processus

Système V/POSIX : 19 signaux

Origine: processus ou interne

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Principaux signaux

différent sur alpha & sparc, i386 & ppc, mips ?

SIGCHLD : ignoré par défaut

SIGXFSZ : pas POSIX.1

Signal Numéro Signification

SIGHUP 1 liaison coupée / relecture fichier de configuration

SIGINT 2 Interruption / CTRL-C au clavier

SIGQUIT 3 Quit

SIGFPE 8 Erreur calcul en virgule flottante (division par zéro)

SIGKILL 9 Tuer le processus (non interceptable)

SIGSEGV 11 violation de segment (en général pointeur nul)

SIGSYS 12 Paramètre Invalide (appel système)

SIGPIPE 13 Écriture dans un tuyau qui n'a plus de lecteurs

SIGALRM 14 Alarme (chronomètre)

SIGCHLD 20,17,18 Indique au processus père la terminaison d’un fils

SIGXFSZ 25,25,31 Taille de fichier supérieure à la limite

SIGUSR1 30,10,16 Signal utilisateur 1/2


Quelques précisions…

Action par défaut : Termine le processus : SIGHUP, SIGINT, SIGKILL, SIGUSR1/2, SIGPIPE, SIGALARM, SIGTERM, … Termine + core : SIGQUIT, SIGILL, SIGTRAP, SIGBUS, SIGSEGV, SIGXCPU, SIGXFSZ, … Ne fait rien : SIGCHLD, SIGURG, … Interrompt le processus : SIGSTOP, SIGTTIN, SIGTTOU, SIGTSTP

Contraintes SIGKILL/SIGSTOP: ne peut être intercepté SIGKILL/SIGSTOP: ne peut être ignoré/bloqué

(Signaux: Non POSIX)

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Liste des signaux (1)


Liste des signaux (2)

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Classification des signaux (1)

Signaux de terminaison



Réveils par horloge + gestion des tâches

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Gestion du système, périphériques



matériel, « logique », obsolètes

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Appartenance à une norme (1)

SIGABRT, SIGALRM, SIGCHLD, SIGCONT, SIGFPE, SIGHUP, SIGILL, SIGINT



SIGKILL, SIGPIPE, SIGQUIT, SIGSEGV, SIGSTOP, SIGTERM

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SIGTSTP, SIGTTIN, SIGTTOU, SIGUSR1, SIGUSR2


Principes de base

Structures de mémorisation : d’un signal (table des processus)

du comportement (zone utilisateur)

du masquage d’un signal

Principes fondamentaux : Fonctionnement comme une interruption

Pas de mémorisation du nombre d'occurrences

Traitement du signal:

Mode noyau Mode utilisateur Mode noyau:

Pas d'action immédiate

Principales fonctionnalités : envoyer un signal, définir un comportement, retarder l’arrivée d’un signal…

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Intégration dans un processus

Table des Processus

Processus 2

Processus 1

…

1 2 31

Handler1(){…} Handler2(){…} main(){…}

PID: xxxx

0

…

1 2 31

Spécification du comportement

Réception du signal

0/1 0/1/offset

Masquage de singaux

…

1 2 31

0/1


Processus et signaux : compléments

L'appel fork préserve les comportements des signaux (et le groupe du processus)

Les appels exec remettent les comportements des Signaux à SIG_DFL sauf pour les signaux ignorés avant le exec.

Traitement du signal SIGCHLD différent: Réveil d'un processus endormi

Voir la famille d’appels systèmes wait

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Gestion du groupe d’un processus (1)

Un processus peut consulter/modifier son groupe

Ne pas confondre avec le groupe de l’utilisateur

Utilisé dans le shell (lancement de la commande)

Appels systèmes:

int setpgid (pid_t pid, pid_t pgid);

Le groupe de pid devient pgid

pid_t getpgid (pid_t pid);

Lecture du groupe du processus pid

int setpgrp (void);

Obsolète: le groupe du processus courant devient

« numéro du processus courant »

pid_t getpgrp (void);

Obsolète: le groupe du processus courant



#include <signal.h>

int main () {

setpgrp();

...

fork ();

...

printf ("groupe = %d", getpgrp());

...

}

ou setpgid(0,0)

ou getpgid(0)

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Table des Processus

1003

1040

…

1055

1065

1003

1003

1003

1003

PID PGID 1003

1065

1055 1040

bash

fork

fork

fork

fork

Tout processus peut changer son groupe

Pouvoir envoyer un signal à un groupe


Signal: se préparer à recevoir un signal

signal

Traitement par défaut (SIG_DFL) Ignorer le signal (SIG_IGN) Nom du « handler » ou « signal catching function » Pas de parenthèses sous linux et UNIX V7: l’association est valable une fois sous BSD: association permanente

traitement

N°signal

Une première fonction…

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Traiter l’arrivée d’un signal (1)

signal (numéro, SIG_DFL)

signal (numéro, SIG_IGN)

signal (numéro, routine)

Attention au code réentrant (ex: printf) Variable(s) partagée(s) si plusieurs threads


Traiter l’arrivée d’un signal (2)

Masquage éventuel de signaux (signal traité?)

S’interroger sur le signal + infos (siginfo)

Traitement

Analyser la cause (errno…), communiquer…

Démasquage éventuel

(Re) positionnement éventuel du signal

Terminer :

Quitter le processus (exit)

Retourner au point d’interruption (return)

Se positionner ailleurs – gestionnaire spécialisé

(sig)(long|set)jmp Lieu interruption: inst. Ordinaire ou Ap. Sys.

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signal: exemple simple

#include <signal.h>

void capture (int sig) { printf(``Signal reçu %d\n'', sig); }

int main () {

signal (SIGINT, capture);

...

while (1) { printf(``Hello World!\n''); sleep(1); }

}

Détourner CTRL-C

Remise à zéro de la capture: Oblige à recapturer.


Signal: exemple plus complexe

#include <signal.h> int main () { int pid, res, etat; signal (SIGCHLD, hello); for (i=0; i<3; i++) { if ( (pid = fork()) == 0) { signal (SIGCHLD, SIG_IGN); ... exit (1) } else ... } res = wait (&etat); ... }

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kill: envoyer un signal

kill (pid, signal) : au processus n°pid kill (-pid, signal) : à tous les processus du groupe n°pid kill (0, signal) : à tous les processus du même groupe kill (-1, signal) : à tous les processus (propriétaire/tous) sauf : swapper (0), init (1) et le processus lui-même

Processus cible

N°signal

SUID, EUID peut être différent mais RUID identique


Envoyer un signal (compléments)

Qui envoie ?

un processus

tout signaux peut être envoyé

cas d’une touche / shell

le noyau, le matériel

Une horloge

Notification: toujours le système, pas de priorité

MAJ infos processus

Signaux - cas particuliers

SIGCONT (même session)

« 0 » pour tests processus

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kill: exemple simple

#include <signal.h>

capture (int s) {...}

...

int main () { /* Processus 1 */ signal (SIGINT, hello); ...

}

int main () { /* Processus 2 */ kill (pid, SIGINT); kill (0, SIGINT); kill (-1, SIGINT); (*)

...

} (*): pour root Protection: euid/uid (émetteur) = euid/uid (récepteur)


Informations sur un signal

Affichage message +

nom

Nb signaux

Tableau nom des signaux

Nombre de signaux sur le système utilisé 48 (OSF1), 45 (SOLARIS), 32 (LINUX) psignal ≈ perror psignal: pas POSIX (voir signal.h)

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Envoi d’un signal sur soi-même

N° signal

S’envoyer un signal ≈ kill ( getpid(), signo) section 3 (C-ANSI)

S’envoyer SIGABRT ≈ kill ( getpid(), SIGABRT) Ne pas terminer le handler par return vidage mémoire (fichier core)


Gestion du temps (1)

ITIMER_REAL

ITIMER_VIRTUAL

ITIMER_PROF

temps réel externe (montre). temps virtuel du processus seul (temps CPU). temps virtuel complet du processus (temps CPU + des appels systèmes).

SIGPROF + SIGVTALRM : principalement par les outils de profilage (estimation du temps passé dans les différentes parties d’un programme.

1μ sec

[ SIGALRM] [ SIGVTALRM] [ SIGPROF]

0

fréquence Val. restante

sec. μsec. sec. μsec. ≠0: actif 0: inactif

+t

f(système) ≈ 10ms

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Gestion du temps (2) ITIMER_REAL

ITIMER_VIRTUAL ITIMER_PROF

(*): seule la fréquence est nécessaire (**): avant réinitialisation

Nouv. Valeur (*)

¬NULL

sauvegarde (**)

¬NULL valeur

retournée


Gestion du temps (3)

Fréquence en secondes

≈ setitimer ( ITIMER_REAL, itermerval) mesure grossière (ok si machine chargée) ualarm (micro secondes, secondes)

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Faire attendre un processus

Mise en attente du processus (jusqu’à réception signal) Ne gaspille pas le CPU Attention: pas de masquage des signaux

Attente active bornée ou pas For (;;;) ou for (i=xxx, i > 0, i--) mauvaise utilisation CPU

Handler: • return : process continue • exit : process se termine SIG_DFL: termine

Passive + bornée : • sleep • nanosleep

Passive + non bornée


nanosleep: Attente bornée

Très loin des nanosecondes: mais 1 à 10 millisecondes rem ¬NULL : durée restante au réveil

Temps d’attente

résultat

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Insuffisance de signal: exemples (1)

Mettre en attente tant qu’un signal n’arrive pas Non atomicité du traitement Le processus reste bloqué si un seul signal


sleep(n) : « attendre » n secondes sauf si un signal est reçu


Insuffisance de signal: exemples (2)

Le processus reste bloqué


Implémenter sleep (3)

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Insuffisance de signal: exemples (3a)

Utiliser setjmp et longjmp pour assurer qu’il n’y a pas de blocages les conditions de vitesse le retour de longjmp peut faire échouer un autre handler qui serait interrompu par SIGALRM


Sauvegarde de l’environnement avant « alarm »

Restauration environnement


Insuffisance de signal: exemples (3b)

sortie très incertaine


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Handlers et la réetrance (1)

Appel système / fonction réentrant(e)

Un handler est considéré comme valide si : un appel système ou une fonction s’exécute il/elle est interrompu(e) par la réception d’un signal le handler appelle cet(te) appel système/fonction Et : le résultat du handler est correct le résultat de l’appel système/fonction est correct

Appel système / fonction non réentrant si interruptible utilise la mémoire du processus

bss, data, heap ( malloc, free + leurs utilisateurs) Primitives C-ANSI d’E/S: printf, getchar…



Primitives garanties réentrantes

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Primitives non interruptibles (rapides , E/S sur le disque) N’utilisent pas la mémoire du processus pour le résultat

Primitives garanties réentrantes


Se préparer à recevoir un signal évolution

• signal: mécanisme non fiable Atomicité ? possibilité de masquage ? Comportement ?

1ère évolution : SVRX : sigset, sighold, sigrelse, sigignore, sigpause BSD4.X : sigvec, sigblock, sigsetmask, sigpause,

2ème évolution (POSIX) : un mécanisme de signaux fiables, avec masquage possible : sigaction : associer handler/signal + masquage atomique ; sigprocmask : connaître ou modifier le masque ; sigpending : connaître les signaux en suspens ; sigsuspend : mettre le processus en attente + démasquage atomique.

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sigaction: se … à recevoir un signal

comportement

N°signal

Une deuxième fonction…

Sauvegarde comportement

Le numéro du signal auquel on souhaite réagir. Un pointeur sur une structure de type sigaction.

Comportement relatif à la réception du signal

Un pointeur résultat : si ¬NULL ancienne configuration de traitement du signal.

Association handler/signal perdure (prochain appel)


Struct sigaction: champs intéressants

struct sigaction { void (* sa_handler) (int); sigset_t sa_mask; int sa_flags; }

SIG_DFL,SIG_IGN,pointeur

Tableau des signaux bloqués Options liées à la gestion d’un signal

sigemptyset(sigset_t m) SA_RESTART, SA_RESETHAND

SA_ONESHOT ou SA_RESETHAND : Rétablir l'action à son comportement par défaut.

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Gestion du blocage d’un signal (1)

Signal à masquer

Masquer tout

Initialisation du tableau pour sigaction Partir d’un tableau vide et ajouter des signaux à bloquer Faire l’inverse…

Signal à ne pas masquer

Intialisation


#include <signal.h>

macros SIG_* et sig*

int sigemptyset (sigset_t *set);

Initialisation du tableau à ‘0’

int sigfillset (sigset_t *set);

Initialisation du tableau à ‘1’

int sigaddset (sigset_t *set, int signum);

Initialisation de la case signum du tableau à ‘1’

int sigdelset (sigset_t *set, int signum);

Initialisation de la case signum du tableau à ‘0’

int sigismember (const sigset_t *set, int signum); Est-ce que la case signum du tableau est initialisée à ‘1’


réentrantes

Type abstrait

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Signal masqué?

Signaux masqués

signo dans set ?

Par rapport à sigaction:

act.sa_mask: ajoutés avant appel du handler act.sa_mask: démasqués au retour du handler Le signal associé au handler: masqué implicitement

Rajouté au tableau


#include <signal.h>

…

void capture (int sig) { printf(``Signal reçu %d\n'', sig); }

int main() {

struct sigaction act;

act.sa_handler = capture;

sigemptyset(&act.sa_mask);

act.sa_flags=0;

sigaction(SIGINT, &act, 0);

while (1) { printf(``Hello World!\n''); sleep(1); }

}

sigaction: exemple simple

pas de « () »

pas de « blocage »

Rien en plus

Détourner CTRL-C

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sigaction: options

Pour handler


sigaction: handler

Si SA_SIGINFO

theadinfo non étudié

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Signaux: envoi / réaction

…

1 2 31

Handler1(){…} Handler2(){…} main(){

… sigaction …

}

PID: 1003

0 1 …

1 2 31


Spécif. comportement

main(){… kill (1003, 1); kill (1003, 2);

kill (1003, 3); kill (1003, 31); …}

PID: 1055

dans 1055 ?

…

1 2 31 Masquage du signal

Consultation / modification sigprocmask


Modification / consultation du masque des signaux set: signaux sur lesquels appliquer how BLOCK : nouveaux signaux à masquer SETMASK : signaux à masquer UNBLOCK : signaux à démasquer

sigprocmask : gestion du masque

Masque courant ou ancien masque

SIG… BLOCK UNBLOCK SETMASK

set = NULL : consultation

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sigprocmask : exemple

…

int main () {

sigset_t ancien, nouveau;

sigemptyset (&nouveau) // initialisation indispensable

sigfillset(&nouveau)

sigprocmask (SIG_SETMASK, &nouveau, &ancien);

/* …. Section critique … */

sigprocmask (SIG_SETMASK, &ancien, &nouveau);

}


sigpending : signaux bloqués

résultat

Signaux émis et bloqués pour le processus

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sigpending : exemple

…

int main () { sigset_t ancien, nouveau, s; sigemptyset (&nouveau);

sigfillset(&nouveau)

sigprocmask (SIG_SETMASK, &nouveau, &ancien);

kill(getpid(), SIGHUP);

sleep (5);

if (sigpending (&s) == 0)

if (sigismember (&s, SIGHUP))

printf(« SIGHUP est bloqué »);

sigprocmask (SIG_SETMASK, &ancien, &nouveau);

}


Exemple d’utilisation (1)

Masquer le signal associé

signal associé en attente

signal associé démasqué

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Exemple d’utilisation (2)

Association une seule fois

Attention si un printf est interrompu par l’arrivée

du signal


sigsuspend : Mise en attente fiable

Signaux à masquer

Mise en attente + masquage de set

si signal non masqué émis : traitement attendu retour après sigsuspend + restauration du masque avant

sigsuspend (si handler associé au signal émis) sinon: ignore les signal émis ou action par défaut

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sigsuspend : exemple

…

int main () {

sigset_t masque;

sigemptyset (&masque);

sigaddset(&masque, SIGTERM)

sigsuspend (&masque);

}

Le signal SIGTERM est bloqué

jusqu'à l'arrivé d'un signal non bloqué.


Envoi de signal: compléments

Autre fonction C: killpg (p, sig) = kill (-p, sig)

Autres commandes : killall, slay

commandes de nom X,

de l'utilisateur X

Autre information importante :

Table des processus: positionnement indicateur

Pas d'effet immédiat

Appels kill/signal: Ne pas préjuger de

l'ordonnancement !!

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Mise en attente non fiable

Section critique protégée de

SIGINT


Mise en attente fiable

Section critique protégée de

SIGINT

Débloc. SIGINT + attente

Continuation: signal

reçu

Permet de continuer en séquence

Restauration masque initial

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Implantation fiable de sleep (1)

Activation de la réaction de ALRM

Comportement proche de signal

Pas de blocage de signaux y

compris ALRM

oldact = masque avant

capture de ALRM

sleep(n) fait « attendre » le processus n secondes sauf si un signal est reçu par le processus

Rien de plus



Sauvegarde masque + Blocage de SIGALRM

SIGALRM ou un autre signal débloquera l’attente

Déblocage de SIGALRM +

pause

Le blocage est fait « à l’extérieur » de sigaction pour pouvoir y inclure SIGALRM seulement pendant alarm

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un signal est intervenu et

«a débloqué» sigsuspend

Restauration de la réaction

Restauration du masque

Simplement débloquer si ALRM envoyé

Chapitre 6 : Gestion des...

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