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Procesos y Señales

Laboratorio de Arquitectura de Ordenadores

Marzo 2006 Dep.Ing.Telemática (UC3M) 2

Índice

IntroducciónProcesosSeñalesBibliografía


Introducción

Proceso: unidad mínima expedida por el planificador.Proceso formado por:- Programa ejecutable- Datos asociados al programa (variables,

buffers,etc)- El contexto de ejecución del programa


Introducción

Imagen de un proceso:

Datos Usuario Almacena datos programa, pila usuario, etc ...

Programa Programa a ejecutar

Pila Pila sistema: paso parámetros al proceso.

BCPInformación control proceso: identificación proceso, estado del proceso, ...


Introducción

Modelo procesos 5 estados:

Nuevo Listo

Bloqueado

Ejecución TerminadoAdmitir

Pasar a Ejecución

Time-Out

Liberar

Espera Suceso

OcurreSuceso


Introducción

Modelo procesos 6 estados:

Nuevo Listo

Bloqueado

Ejecución TerminadoAdmitir

Pasar a Ejecución

Time-Out

Liberar

Espera Suceso

OcurreSuceso

Suspendido Suspender

Activar


Introducción UNIX se diseño en CEn C tenemos un conjunto de funciones con parámetros y un valor devuelto (puede también ser void)Valor que devuelve una función en UNIX suele ser si hay error (-1) o no (0), no nos dice que error es, pero hay variable global del sistema que indica el error producido


Introducción En un programa de usuario en C podemos usar:Llamadas al sistema. Interfaz con el SO (Páginas del manual:2)Funciones del sistema. (Páginas del manual:3)POXIS: Llamadas al sistema comunes a varios SO (son las que veremos). En particular UNIX tiene estas llamadas (aparte tiene más)


Procesos: Definiciones

Procesos en el sistema en un determinado momento pueden estar: 1) Preparado para ejecutarse o ejecutándose2) Bloqueado3) Terminado sin liberar memoria (ha hecho exit) 4) Terminado y liberado memoria (proceso muerto) (ha hecho exit y su padre actual le lanza un wait)


Procesos: Definiciones

Proceso cuyo padre muere es heredado inmediatamente por el proceso init. Proceso init está continuamente lanzando waits a todos sus hijosProceso huérfano: Su proceso padre inicial ha inicial ha muerto y es heredado por inito por initterminado pero no ha liberado memoria

e su padre no le ha lanzado un waitdo un wait


Procesos: POSIX

pid=fork()exit(status)pid=getpid() pid del propio procesopid=getppid pid del proceso padrepid=waitpid(pid, &status, opts)s=execve(name, argv, envp)


Procesos: fork()

Es la única llamada para crear procesosCada proceso en UNIX se le asigna un número. INIT es el primer proceso en el sistema, tiene el número 1. Número para los demás procesos es un criterioCriterio establecido para práctica: Primer proceso que creemos el número 100 los sucesivos que se creen incrementan en 1


Procesos:fork()

Proceso que se crea con fork es una copia exacta de su padre, tanto en el código del programa como en los datos. Unica diferencia valor devuelto en x (hijo vale 0, padre vale el pid del hijo). Si hay error no se crea el hijo y devuelve -1 (p ej. si el sistema no permite crear nuevo proceso por falta de recursos)Ejemplo: y=30;

x=fork();printf(y);


Procesos: Arbol de procesos

Un árbol de procesos es un diagrama que nos muestra la estructura y evolución de los procesos en el sistema.Cada proceso se representa por un círculo y tiene dentro un número. Están numerados según el orden de creaciónDe todo proceso padre sale una línea hacia su hijo


Procesos: Arbol de Procesos

Criterios:Primer proceso nº 100 y numeración creciente en orden de aparición (101, 102, etc.)Si dos procesos van ejecutándose en paralelo y es aleatorio (dependerá del planificador), supondremos que el de menor número llega antes


Procesos: Criterio de Planificación

Criterios de planificación:i) De entre los procesos que estén preparados para ejecución en un momento t se elige primero para ejecutarse aquel cuya siguiente línea a ejecutar esté más retrasada en el código del programa y en caso de empate el de menor número. ii) Una vez que un proceso ejecuta una instrucción el planificador saca a ese proceso y, pasa a elegir un nuevo proceso entre los que estén preparados para ejecución siguiendo el criterio i)Excepción: bucle infinito: Menor prioridad para ejecutar ese proceso que ningún otro.


Procesos: Tabla de variables

Es una tabla n x m donde n es el número de variables del programa y m es el número de procesos que ha habido en el programa durante la ejecución del mismoEn una casilla (i,j) se rellenará la sucesión de valores de la variable i correspondiente (ordenados según el cambio en el tiempo) en el proceso j


Ejemplo

for (i==0, i<3, i++) {var[i]=fork();if ((var[i] !=0)&&(i==0)) {

b=fork();if (b==0){

b=2;b=5;exit (0);

}}

}


Procesos: Diagrama de Procesos

100

106104

105103102101

107

108


Procesos: Tabla de variables

100 101 102 103 104 105 106 107 108

var[0]

0, 101

0 101 101 0 101 0 101 0

var[1]

0, 103

0, 104

0 0 0 103 104 0 0

var[2]

0, 105

0, 106

0 0, 107

0, 108

0 0 0 0

b 0, 102

0 0, 2, 5

102 0 102 0 102 0


Procesos: exit(status)

Cuando un proceso termina su ejecución realiza un exitstatus marca el código de salida. 0 si es correcto o un número del 1 al 255Si un proceso hace un exit, el resto de código si lo hubiera no se ejecutaSi un proceso se ejecuta y llega al final de su código, aunque no ponga nada en el código es como si realizara un exit(0)


Procesos: pid=waitpid(pid, &status, opts)

Proceso que lo lanza a la espera que uno de sus hijos termine (si pid=-1) o bien que reciba una señal. Si no tiene hijos la llamada da un error (código -1) Si pid es distinto a -1 espera sólo por el hijo con ese pid concretoProceso se bloquea hasta que un hijo termine o bien reciba una señalEn status devuelve 2 bytes. El más alto es el código del EXIT y el más bajo el número de señal. Tenemos 3 opciones: (0,0) (n,0) (0,n)Opts: acción realiza el proceso llamante: bloquearse (0) o no bloquearse.


Procesos: n=execve(name, argv, envp)

No crea nuevos procesos, utiliza el que habíaEs una llamada sin retorno. En caso de éxito el código del programa actual se elimina y se carga el nuevo programaSi hay error quedamos con el mismo código y obtendremos el valor de la nname: nombre del programa a ejecutarargv: Array de parámetros que son los argumentos que se le pasan al programaenvp: Array de entorno


Señales

Mecanismo software informa proceso del acontecimiento suceso asíncrono.Las señales pueden enviarlas los procesos a otros procesos y también se pueden generar automáticamente (Ej. Al pulsar tecla DEL o llamada al sistema KILL)Proceso cuando recibe señal puede: ignorar la señal, realizar una acción por defecto o asociar una rutina específica de tratamiento a esa señal.


Señales: Acciones por defecto

Las acciones por defecto asociadas a una señal cuando un proceso la recibe (acción pueden darse como una combinación de varias de las siguientes) : A: Terminación del proceso, B: Ignorar la señal, C: Volcar un fichero core, D: Parar el proceso, E: La rutina de servicio no puede modificarse F: La señal no puede ser ignorada.


Señales:Tipos

Están numeradas, cada una tiene un nombre dependiendo lo que representa15: SIGTERM (A) (terminación amistosa)9: SIGKILL (AEF) (eliminación a la fuerza)3: SIGQUIT (AC) (salir)2: SIGINT (A) (Interrupción)19: SIGSTOP (DEF) (Para el proceso)


Señales: POSIX

s=sigaction(sig, &act, &oldact)s=signal(sig, fname)s=kill(pid, sig)s=alarm(seconds)s=pause()


Señales: s=sigaction(sig, &act,&oldact)

Sirve para que un proceso trate una señal y no se realice la acción por defectosig es el número de la señal a tratar (no SIGKILL ni SIGSTOP pq no se pueden bloquear)act es la nueva acción que se instala para tratar a la señal. Puede ser un FLAG con la acción a desempeñar (SIG_IGN ignora todas las llegadas consecutivas de la señal y SIG_DFL para reestablecer acción por omisión de la señal cuando llegue)


Señales: s=signal(sig, fname)

Sirve para que un proceso trate una señal y no se realice la acción por defecto cuando la recibasig es el número de la señal a tratar (no SIGKILL ni SIGSTOP pq no se pueden bloquear)fname es la función que tratará la señal o bien un FLAG con la acción a desempeñar (SIG_IGN ignora todas las llegadas consecutivas de la señal y SIG_DFL para reestablecer acción por omisión de la señal cuando llegue)


Señales: s=kill(pid, sig) , alarm(seconds), pause()

Manda al proceso con PID pid el número de señal sig alarm(seconds) tras un tiempo de secondssegundos se envía la señal SIGALARM al proceso que lo invocópause() suspende un proceso hasta que le llegue una señal


Señales: Ejemplo

signal (15, SIG_IGN);for (i==0, i<3, i++) {

var[i]=fork();if (var[i] != 0) { kill(var[i], 15); }if ((var[i] !=0)&&(i==0)) {

b=fork();if (b==0){

b=2;b=5;exit (0);

}}

}


Diagrama de Procesos con señales

Se toma como base el diagrama de procesos tal y como se ha explicado y se añaden flechas discontínuas que van desde el proceso origen hacia el proceso destino receptor de la señal acompañando el número de señal a la flechaSi se manda más de una vez la misma señal entre los procesos se indicará al mismo lado de la señal el número de veces que se ha enviado. Se indica el par como (numseñal, numveces)


Procesos: Diagrama de Procesos con Señales

100

106104

105103102101

107

108

15

15

15

15

15

15

15


Simulación PlanificaciónPara simular la planificación con los criterios establecidos debemos hacer uso de sleep, de forma que garantizamos que unos procesos se ejecuten antes que otros.Supuesto: sólo tenemos en el sistema los procesos que lanzamos y el tiempo en ejecutar cualquier instrucción de nuestro programa o el tiempo para la selección de un proceso para ejecutar por parte del planificador es despreciable frente a 1 segundo.


Simulación Planificación: Ejemplosignal (15, SIG_IGN);for (i==0, i<3, i++) {

var[i]=fork();sleep(2);if (var[i]==0) {sleep(i+1);} if (var[i] != 0) { kill(var[i], 15); }if ((var[i] !=0)&&(i==0)) {

b=fork();if (b==0){

b=2;b=5;exit (0);

}}

}


Bibliografía

Arquitectura de OrdenadoresProcesosParte de Señales de Comunicación Entre procesos

A. S. Tanembaum, A. B. Woodhall, “Sistemas Operativos: Diseño e implementación”, 2ª Ed. Prentince Hall, 1998Silberschatz, J. Peterson, P.galvin "Sistemas Operativos: Conceptos fundamentales", Addison Wesley 3ª Edición

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