Chapitre 6 : Gestion des signaux

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1 Chapitre 6 : Gestion des signaux Version Septembre 2011 N 290 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, 1

2 Version Septembre 2011 N 291 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) Version Septembre 2011 N 292 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 2

3 Version Septembre 2011 N 293 Principaux signaux 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 différent sur alpha & sparc, i386 & ppc, mips? SIGCHLD : ignoré par défaut SIGXFSZ : pas POSIX.1 Version Septembre 2011 N 294 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) 3

4 Version Septembre 2011 N 295 Liste des signaux (1) Version Septembre 2011 N 296 Liste des signaux (2) 4

5 Version Septembre 2011 N 297 Classification des signaux (1) Signaux de terminaison Version Septembre 2011 N 298 Classification des signaux (2) Réveils par horloge + gestion des tâches 5

6 Version Septembre 2011 N 299 Classification des signaux (3) Gestion du système, périphériques Version Septembre 2011 N 300 Classification des signaux (4) matériel, «logique», obsolètes 6

7 Version Septembre 2011 N 301 Appartenance à une norme (1) SIGABRT, SIGALRM, SIGCHLD, SIGCONT, SIGFPE, SIGHUP, SIGILL, SIGINT Version Septembre 2011 N 302 Appartenance à une norme (2) SIGKILL, SIGPIPE, SIGQUIT, SIGSEGV, SIGSTOP, SIGTERM 7

8 Version Septembre 2011 N 303 Appartenance à une norme (3) SIGTSTP, SIGTTIN, SIGTTOU, SIGUSR1, SIGUSR2 Version Septembre 2011 N 304 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 8

9 Version Septembre 2011 N 305 Intégration dans un processus PID: xxxx Handler1(){ } Handler2(){ } main(){ } 0 Table des Processus Processus 2 Processus 1 Masquage de singaux 0/1 0/1/offset 1 2 Spécification du comportement Réception du signal 0/1 31 Version Septembre 2011 N 306 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 9

10 Version Septembre 2011 N 307 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 s 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 Version Septembre 2011 N 308 Gestion du groupe d un processus (2) #include <signal.h> int main () { setpgrp(); ou setpgid(0,0)... fork ();... printf ("groupe = %d", getpgrp());... } ou getpgid(0) 10

11 Version Septembre 2011 N 309 Gestion du groupe d un processus (3) PID Table des Processus PGID fork bash 1003 fork fork Tout processus peut changer son groupe Pouvoir envoyer un signal à un groupe 1065 fork Version Septembre 2011 N 310 Signal: se préparer à recevoir un signal Une première fonction N signal traitement signal Traitement t 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 11

12 Version Septembre 2011 N 311 Traiter l arrivée d un signal (1) Attention to au code réentrant t (ex: printf) Variable(s) partagée(s) si plusieurs threads signal (numéro, SIG_DFL) signal (numéro, SIG_IGN) signal (numéro, routine) Version Septembre 2011 N 312 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. 12

13 Version Septembre 2011 N 313 signal: exemple simple #include <signal.h> Détourner CTRL-C void capture (int sig) { printf(``signal reçu %d\n'', sig); } int main () { signal (SIGINT, capture);... while (1) { printf(``hello World!\n''); sleep(1); } } Remise à zéro de la capture: Oblige à recapturer. Version Septembre 2011 N 314 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);... 13

14 Version Septembre 2011 N 315 kill: envoyer un signal Processus cible N 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 SUID, EUID peut être différent mais RUID identique Version Septembre 2011 N 316 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 14

15 Version Septembre 2011 N 317 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) Version Septembre 2011 N 318 Informations sur un signal Tableau nom des signaux Nb signaux Nombre de signaux sur le système utilisé 48 (OSF1), 45 (SOLARIS), 32 (LINUX) psignal perror psignal: pas POSIX (voir signal.h) Affichage message + nom 15

16 Version Septembre 2011 N 319 Envoi d un signal sur soi-même N signal S envoyer SIGABRT kill ( getpid(), SIGABRT) Ne pas terminer le handler par return vidage mémoire (fichier core) S envoyer un signal kill ( getpid(), signo) section 3 (C-ANSI) Version Septembre 2011 N 320 Gestion du temps (1) 1μ sec f(système) 10ms ITIMER_REAL ITIMER_VIRTUAL ITIMER_PROF 0: actif 0: inactif 0 +t fréquence [ SIGALRM] SG [ SIGVTALRM] [ SIGPROF] Val. restante sec. μsec. sec. μsec. 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. 16

17 Version Septembre 2011 N 321 Gestion du temps (2) ITIMER_REAL ITIMER_VIRTUAL ITIMER_PROF Nouv. Valeur (*) NULL sauvegarde (**) NULL valeur retournée (*): seule la fréquence est nécessaire (**): avant réinitialisation Version Septembre 2011 N 322 Gestion du temps (3) Fréquence en secondes setitimer ( ITIMER_REAL, itermerval) mesure grossière (ok si machine chargée) ualarm (micro secondes, secondes) 17

18 Version Septembre 2011 N 323 Faire attendre un processus Attente active bornée ou pas For (;;;) ou for (i=xxx,(, i > 0, i--) mauvaise utilisation CPU Passive + bornée : sleep nanosleep Passive + non bornée Handler: return : process continue exit : process se termine SIG_DFL: termine Mise en attente du processus (jusqu à réception signal) Ne gaspille pas le CPU Attention: pas de masquage des signaux Version Septembre 2011 N 324 nanosleep: Attente bornée Temps d attente résultat Très loin des nanosecondes: mais 1 à 10 millisecondes rem NULL : durée restante au réveil 18

19 Version Septembre 2011 N 325 Insuffisance de signal: exemples (1) sleep(n) : «attendre» n secondes sauf si un signal est reçu Réception du signal Mettre en attente tant qu un signal n arrive pas Non atomicité du traitement Le processus reste bloqué si un seul signal Version Septembre 2011 N 326 Insuffisance de signal: exemples (2) Implémenter sleep (3) Réception du signal Le processus reste bloqué 19

20 Version Septembre 2011 N 327 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 Restauration environnement Sauvegarde de l environnement avant «alarm» Implémenter pé sleep (3) Version Septembre 2011 N 328 Insuffisance de signal: exemples (3b) Implémenter sleep (3) sortie très incertaine 20

21 Version Septembre 2011 N 329 Handlers et la réetrance (1) Un handler est considéré comme valide si : un appel système ou une fonction s exécute il/elle ll 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 réentrant(e) 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 Version Septembre 2011 N 330 Handlers et la réetrance (2) Primitives garanties réentrantes 21

22 Version Septembre 2011 N 331 Handlers et la réetrance (3) Primitives non interruptibles (rapides, E/S sur le disque) N utilisent pas la mémoire du processus pour le résultat Primitives garanties réentrantes Version Septembre 2011 N 332 Se préparer à recevoir un signal évolution signal: mécanisme non fiable Atomicité? possibilité de masquage? Comportement? 1 ère évolution : SVRX : sigset, sighold, sigrelse, sigignore, sigpause BSD4.X : sigvec, sigblock, sigsetmask, sigpause, 2 ème 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. 22

23 Version Septembre 2011 N 333 sigaction: se à recevoir un signal Une deuxième fonction N signal comportement 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) Version Septembre 2011 N 334 Struct sigaction: champs intéressants SIG_DFL,SIG_IGN,pointeur struct sigaction { void (* sa_handler) (int); sigset_t sa_mask; int sa_flags; } Options liées à la gestion d un signal SA_RESTART, SA_RESETHAND Tableau des signaux bloqués sigemptyset(sigset_t m) SA_ONESHOT ou SA_RESETHAND : Rétablir l'action à son comportement par défaut. 23

24 Version Septembre 2011 N 335 Gestion du blocage d un signal (1) Intialisation Masquer tout Signal à masquer Signal à ne pas masquer Initialisation du tableau pour sigaction Partir d un tableau vide et ajouter des signaux à bloquer Faire l inverse Version Septembre 2011 N 336 Gestion du blocage d un signal (2) #include <signal.h> Type abstrait macros SIG_* et sig* int sigemptyset (sigset_t *set); Initialisation du tableau à 0 réentrantes 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 24

25 Version Septembre 2011 N 337 Gestion du blocage d un signal (3) Signaux masqués Signal masqué? 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 Version Septembre 2011 N 338 sigaction: exemple simple #include <signal.h> Détourner CTRL-C void capture (int sig) { printf(``signal reçu %d\n'', sig); } int main() { struct sigaction act; act.sa_handler = capture; pas de «()» sigemptyset(&act.sa_mask); pas de «blocage» act.sa_flags=0; Rien en plus sigaction(sigint, &act, 0); while (1) { printf(``hello World!\n''); sleep(1); } } 25

26 Version Septembre 2011 N 339 sigaction: options Pour handler Version Septembre 2011 N 340 sigaction: handler Si SA_SIGINFOSIGINFO theadinfo non étudié 26

27 Version Septembre 2011 N 341 Signaux: envoi / réaction PID: 1003 Handler1(){ } Handler2(){ } main(){ sigaction } Spécif. comportement Réception du signal Masquage du signal PID: 1055 main(){ kill (1003, 1); kill (1003, 2); kill (1003, 3); kill (1003, 31); } dans 1055? Consultation / modification sigprocmask Version Septembre 2011 N 343 sigprocmask : gestion du masque SIG BLOCK UNBLOCK SETMASK Masque courant ou ancien masque set = NULL : consultation 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 27

28 Version Septembre 2011 N 344 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); } Version Septembre 2011 N 345 sigpending : signaux bloqués résultat Signaux émis et bloqués pour le processus 28

29 Version Septembre 2011 N 346 sigpending : exemple int main () { sigset_t t ancien, nouveau, s; sigemptyset (&nouveau); sigfillset(&nouveau) sigprocmask (SIG_SETMASK, &nouveau, &ancien); kill(getpid(), SIGHUP); sleep (5); if f( (sigpending (&s) == 0) if (sigismember (&s, SIGHUP)) printf(«sighup est bloqué»); sigprocmask (SIG_SETMASK, &ancien, &nouveau); } Version Septembre 2011 N 347 Exemple d utilisation (1) Masquer le signal associé signal associé en attente signal associé démasqué 29

30 Version Septembre 2011 N 348 Exemple d utilisation (2) Association une seule fois Attention si un printf est interrompu par l arrivée du signal Version Septembre 2011 N 349 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 30

31 Version Septembre 2011 N 350 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. Version Septembre 2011 N 351 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!! 31

32 Version Septembre 2011 N 352 Mise en attente non fiable Section critique protégée de SIGINT Version Septembre 2011 N 353 Mise en attente fiable Section critique protégée de SIGINT Débloc. SIGINT + attente Restauration masque initial Continuation: signal reçu Permet de continuer en séquence 32

33 Version Septembre 2011 N 354 Implantation fiable de sleep (1) oldact = masque avant capture de ALRM Rien de plus Pas de blocage de signaux y compris ALRM Comportement proche de signal Activation de la réaction de ALRM sleep(n) fait «attendre» le processus n secondes sauf si un signal est reçu par le processus Version Septembre 2011 N 355 Implantation fiable de sleep (2) Sauvegarde masque + Blocage de SIGALRM Déblocage de SIGALRM + pause Le blocage est fait «à l extérieur» de sigaction pour pouvoir y inclure SIGALRM seulement pendant alarm SIGALRM ou un autre signal débloquera l attente 33

34 Version Septembre 2011 N 356 Implantation fiable de sleep (3) un signal est intervenu et «a débloqué» sigsuspend Restauration de la réaction Restauration du masque Simplement débloquer si ALRM envoyé 34