Slides 08 Unix 2 Folyamatkezeles

8/3/2019 Slides 08 Unix 2 Folyamatkezeles

1/17

BME MIT Opercis rendszerek 2011. tavasz

UNIX folyamatok 1 / 17

UNIX: folyamatok kezelse

kiegszt flik az eladsokhoz

Mszros Tamshttp://home.mit.bme.hu/~meszaros/

Budapesti Mszaki s Gazdasgtudomnyi Egyetem

Mrstechnika s Informcis Rendszerek Tanszk


2/17



ttekints

Alapismeretek Mi a folyamat? Hogy indul? Hol ltszik? Viszonya a kernellel? Kontextusok s vgrehajtsi mdok

Folyamatok alapadatok

llapotok s llapottmenetek letciklus: ltrehozs, futs (temezs), lellts

Rendszerhvsok j folyamat ltrehozsa

j programkd betltse

Klasszikus s modern UNIX temezk priorits, temezsi szintek s mkds, preemptivits modularits, real-time, interaktv s multimdia folyamatok ignyei tbbprocesszoros rendszerek sajtossgai


3/17



UNIX folyamatok felhasznli ismeretek

Mi az a folyamat?

Feladataink megoldsra programokat runk Egy program futs alatt ll pldnya a folyamat (def.)

Hogyan indulnak a folyamatok? Rendszerindulskor (rendszerfolyamatok, szolgltatsok)

Felhasznl ltal (elindtja, illetve igny szerinti szolgltatst kr)

Hogyan kezeljk a folyamatokat? Listzs (folyamat neve, azonostja, futtatja, erforrs adatok, ...)

ps, ps -ef, ps axu, ps -u , ...

top, atop s grafikus trsaik

Vezrls (lellts) (felhasznli felletkn)

jelzsekkel: CTRL+C, CTRL+Z, kill

egyebek: pl. priorits llts: renice


4/17



UNIX folyamatok kernel alapismeretek

Folyamatok elklntse a kerneltl

Vgrehajtsi md: klnbsg a kernel s a folyamat programkdja kztt Kontextus: kernel s folyamat adatok kztti klnbsg

Vgrehajtsi (futsi) mdok: Kernel (privilegizlt, vdett) md

vdett (kernel) tevkenysgek vgrehajtsa Felhasznli (szabad) md

a folyamat programkdjnak vgrehajtsa

Vgrehajtsi krnyezetek: Kernel (rendszer vagy megszakts) kontextus

a kernel sajt feladatainak elltshoz szksges adatok

Folyamat kontextus (virtulis memria-kezels!) a folyamat futsnak adatai (programszveg, adatok, verem, stb.) a folyamatok kezelshez, vezrlshez szksges adatok


5/17



A folyamatok s a kernel (emlkeztet)

Hardver rteg (processzor, memria, erforrsok)

Rendszerknyvtrak

Rendszerhvs interfsz

Folyamatkezelstemezs, memria-kezels,kommunikci


6/17



Folyamatok futtatsa: vgrehajtsi md s kontextus

felhasznli md kernel md

folyamat kontextus

kernel kontextus

alkalmazs rendszerhvs

megszaktsok,

rendszer feladatok(res)


7/17



A vgrehajtsi md vltsa

A felhasznli md s a kernel md kztt tmenet lebonyoltsa

Jellemzen rendszerhvsok meghvsa esetn zajlik: a folyamat vdett mdban vgrehajthat tevkenysget szeretne vgezni

(pl. fjl rsa, olvassa, eszkzk kezelse, pontos id lekrdezse, stb.) meghvja a megfelel rendszerhvst (pl. open(), read(), write(), stb.)

Ez a programozk szmra klasszikus fggvnyhvsnak tnik, de valjban egyspecilis szoftver megszakts, amit a fggvnyhvst implementl libc

rendszerknyvtr bonyolt le.

a libc kiadja a SYSCALL utastst (megszaktst generl)A SYSCALL neve hardver fgg, pl. trap, syscall, sysenter

a CPU kernel (vdett) mdba vlt a megszakts hatsra a kernel SYSCALL kezelje elkszti a rendszerhvs vgrehajtst

vgrehajtdik a kernel md eljrs (a rendszerhvs utastsai) a kernel visszatr a megszaktsbl (iret, sysexit)

a CPU felhasznli mdba vlt a visszatrsi utasts hatsra a libc visszatr a folyamat ltal meghvott (rendszerhvs) fggvnybl

Hardver megszaktsok s kivtelek (hibk) esetn is kell mdvlts


8/17



Rendszerhvsok nyomkvetse (gyakorlat)

Nzzk meg egy folyamat rendszerhvsait!

nyomkvets (Linux alatt): strace bvebb informci s pldk: man strace

A Solaris DTrace megoldsrl ksbb rszletesen sz lesz.

Milyen rendszerhvsokat hajt vgre a ps parancs?strace -c psstrace -e open ps

Milyen rendszerhvsokkal dolgozik a firefox bngsz?RHEL 5, Firefox 3.0.12ps -ef | grep firefoxstrace -c -p


9/17



Virtulis rendszerhvsok

(Nem a klasszikus UNIX rsze.)

Problma: tl sok rendszerhvs, sok interrupt, sok kontextusvlts A Firefox plda: a gettimeofday() csak a pontos idre kvncsi gettimeofday() libc SYSCALL kontextusvlts stb.

Az egyszer esetekben prbljuk lervidteni az utat

Bizonyos rendszerhvsok esetben prbljuk elkerlni a mdvltst. Ha nincs mdvlts, akkor felhasznli cmtrben el kell rni kernel

terleteket. Lnyegben bizonyos kernel funkcikat felhasznli cmtrben lev

eljrsokknt tesznk elrhetv.

Virtulis rendszerhvsok (Linux) minden folyamat cmterben megjelenik egy specilis kernel lap biztonsgosnak tlt rendszerhvsok rhetk el rajta nincs kontextusvlts, mdvlts, nem rik el a kernel cmtert a felhasznlk programjai nem ltjk a klnbsget (a libc igen)


10/17



UNIX folyamatok kontextusa rszletesebben

Folyamat adatok: programszveg, adatok, vermek, stb.

Hardver kontextus: cpu, mmu, fpu, stb. Adminisztratv adatok (a folyamatok kezelshez, vezrlshez)

elssorban a folyamat futsa sorn szksgesek u-terlet hozzfrs-szablyozs adatai A folyamat cmtr rsze rendszerhvsok llapotai s adatai

nyitott fjl objektumok szmlzsi s statisztikai adatok, stb.

elssorban a folyamatok kezelshez szksgesek proc struktra azonostk A kernel cmtr rsze futsi llapot s temezsi adatok memriakezelsi adatok, az u-terlet cme, stb.

Krnyezeti adatok (a folyamat indtsakor megrklt tulajdonsgok) megrkli az t elindt folyamat krnyezett tulajdonsg = rtek prok halmaza set, setenv, export parancsokkal a felhasznlk is bellthatjk


11/17



A folyamatok fbb adminisztratv adatai

PID (Process ID): egyedi, a folyamatot azonost szm

PPID: szl folyamat azonostja A folyamat llapota

fut, alszik, stb. (rszletesen ksbb) temezsi informcik (priorits, stb., lsd ksbb)

Hitelestk

UID: a futtat felhasznl azonostja (UID=0 a rootvagy superuser) GID: a futtat felhasznl csoport azonostja vals (real) s effektv (effective) azonostk (lsd fjlok setuidbit)

Memria-kezelsi adatok cmlekpezsi trkp

Kommunikcis adatok fjllerk, jelzs informcik

Statisztikk erforrs hasznlat (szmlzshoz)


12/17



Folyamatok letciklusa (llapottmenetek)

Ltrehozs

fork(): j folyamat ltrehozsa exec(): j programkd betltse egy folyamat cmterbe

Futs s vrakozs a futs elindtsa (a processzor folyamathoz rendelse)

a futs meglltsa (a processzor elvtele) vrakozs esemnyre (nknt) felfggeszts (felhasznl) lells (nknt vagy a kernel) ttemezs (msik, fontosabb folyamat rkezett)

Lells exit() rendszerhvssal zombi llapot szl rtestse gyerekek adoptlsa


13/17 BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 13. lap

Feladat llapota 9. (ism.) Minden llapottmenet megszaktsra trtnik!

A modern opercis rendszerek megszakts vezreltek!

Futsra ksz(Ready) Fut(Run)

Esemnyrevrakozik(Waiting)

Ltrejn Befejezdik

CPU-t kap

Lemond vagyelveszik a CPU-t

Rendszerhvseredmnyekppenvrakoz llapotba kerl

A vrt esemnybekvetkezik

SyscallSyscall, IT,

kivtel Syscall,Kivtel

Syscall, IT,kivtel

Syscall, IT,kivtel

Syscall

O


14/17



UNIX folyamatok llapotai

Kernelmdban fut

Felfggesztvealszik

Felfggesztvefutsra ksz

Felhasznlimdban fut

Futsra ksz Alszik

Kiindul Zombi

BME MIT O i d k 2011 t


15/17



A fork() s az exec() rendszerhvsok

A fork() eltr rtkkel tr vissza a szl s a gyerek esetben

Az exec() sikeres vgrehajts esetn nem tr vissza Kdminta

if ((res = fork()) == 0) {

// gyerek

exec(...);

// ha visszatr, exec hiba trtnt} else if ( res < 0 ) {

// fork hiba trtnt

}

// res = CHILD_PID (>0), szl kdja fut tovbb

fork() varicik (cmtr hasznlat, szlak tbbszrzse) clone() (osztott cmtr), vfork() (exec), fork1() (egy szl)

exec() varicik (elrs, argumentumok, krnyezet) execl(), execv(), execle(), execve(), execvp(), ...



16/17



A folyamatok csaldfja

Folyamatot csak egy msik folyamat tud ltrehozni

minden folyamatnak van szlje s lehetnek gyerekei a szl vltozhat (gy a gyerekek listja is)

A fork() megadja a szlnek a gyerek azonostjt (PID)

Az s folyamat (PID 1: init, upstart, systemd, ...) minden folyamat se a rendszer lellsig fut rkli az rva folyamatokat figyeli / veznyli bizonyos rendszerfolyamatok megltt / futst

A csald fontos a szl rtestst kap a gyerek folyamat lellsrl (nyugtznia kell)



17/17



sszefoglals

Folyamatokkal kapcsolatos alapismeretek

felhasznli kezelsk: ps, kill, nice futsi md s kontextus rendszerhvsok mkdse metaadataik (u-terlet, processz ler)

Folyamatok letciklusa ltrehozs: klasszikusan a fork() rendszerhvssal

j vgrehajtand kd betltse: exec()

llapotok (specilis: ktfle fut llapot, felfggesztett llapotok, zombi) vezrls alapveten jelzsekkel

Folyamatok csaldfja a fork() ft pt, az s folyamat az init (PID 1)

a szlk rteslnek a gyerekek lellsrl

Documents

Slides 08 Unix 2 Folyamatkezeles