Unix-alapok

A lap 2008. szeptember 17., 01:32-kori változata

A Unix:

• Többfelhasználós (multiuser)
• Többfeladatos (multitaszking)
• Hálózati (network)

operációs rendszer (operating system). De ezt úgyis tudtuk.

Egy csomó minden mást is tudunk, úgyhogy koncentráljunk inkább olyasmire, amit talán nem, vagy nem annyira pontosan.

1 Processz állapottere

• UID
• GID
• supplementary group memberships
• effektív UID (pl. setuid bit miatt lehet más)
• effektiv GID (pl. setgid bit miatt lehet más)
• current working directory
• filedeszkriptorok
• környezeti változók
• PGID
  • kill -SIGNAL -PGID az egész process groupnak elküldi a signalt
• scheduler
• niceness (Linuxon újabban külön ionice is)
• resource limits
• root directory (chroot esetén változhat)
• umask
• (capability-k)
• újabban: namespace (külön fs-, hálózati-, processz-, esetleg IPC-)
• stb.

2 Signalok

• Aszinkron jelzések processzek között.
  • A címzett nem tudja, kitől kapja a signalt.
• Lehet hozzájuk handlereket regisztrálni
  • Handler nélkül öt alapakció egyikét eredményezik:
    1. Term (kilépés)
    2. Ign (semmi)
    3. Core (kilépés és coredump)
    4. Stop (felfüggesztés)
    5. Cont (folytatás, ha a processz fel volt függesztve)
  • Van alapértelmezés, hogy ezek közül melyiket, de a processz megváltoztathatja.
  • A signal disposition (hogy mi történjen egy adott signal hatására) a processz tulajdonsága, minden threadben ugyanaz.
• Az érdektelenek kimaszkolhatók, blokkolhatók (kivéve KILL és STOP).
  • A blokkolt signalok sorbaállnak, amíg a processz vagy szál meg nem szünteti a blokkolásukat.
  • A processz lekérdezheti, milyen sorbanálló signaljai vannak (sigpending()).
  • Egyféle signalból csak egy állhat sorba.
  • A sorbanálló signalok kézbesítési sorrendje nem specifikált.
• Signal címzettje lehet processz vagy szál (thread).
  • Ha többszálú processz kap signalt, a kernel az adott signalt éppen nem blokkoló szálak közül véletlenszerűen választja ki azt, amelyik megkapja.
• Kézbesítésük amúgy sem feltétlenül azonnali (pl. D állapotú processz nem kapja meg, l. később)
• A signal megkapásakor a program futása megszakad, és a vezérlés a handlerre kerül.
  • Signal handlert óvatosan kell írni, mert a program tetszőlegesen inkonzisztens állapotban lehet a handler indulásakor.
  • A POSIX szabvány specifikál néhány tucat könyvtári függvényt, amiket elvileg gond nélkül hívhatunk.
  • Signal érkezése rendszerhívást is megszakíthat; a hívás ebben az esetben EINTR hibakóddal tér vissza, de a processz kérheti, hogy ilyenkor a legutóbbi rendszerhívás automatikusan hívódjon újra a signal handler kilépése után (ennél igazából bonyolultabb, függ a hívás jellegétől is, itt nem megyünk bele, l. man 7 signal).
• Signal küldése
  • kill paranccsal
  • kill() rendszerhívással
  • sigqueue() rendszerhívással (l. a real-time signaloknál)
• Néhány gyakori signal:
  • HUP (HangUp)
    • Ha eltűnik a terminál (pl. a user bezárja az ablakot)
    • Daemonoknál gyakran: olvasd újra a configot
  • INT (Interrupt)
    • CTRL-C
  • QUIT
    • CTRL-\
  • ILL (Illegal instruction)
    • CPU-kivétel
    • súlyos program- vagy hardverhibára utal
  • KILL
    • Kilépteti a processzt, nem maszkolható
  • USR1
    • Nincs előre definiált jelentése, szabadon felhasználható
  • SEGV (Segmentation Violation)
    • "A program érvénytelen műveletet hajtott végre"
    • Tipikus okok:
      • Pointer rossz helyre mutat (pl. túlcímeztünk egy tömböt)
      • Valamit kértünk, nem sikerült, mégis használjuk (pl. nemlétező file-t próbáltunk megnyitni, és annak ellenére, hogy az open() hibát adott vissza, az érvénytelen filedescriptorból olvasni próbálunk)
    • Vagyis: programhiba
    • Lehet hardverhiba is
  • USR2
    • l. mint fent
  • PIPE ("broken pipe")
    • A pipe-unkat olvasó processz kilépett
  • ALRM (Alarm)
    • Időzítő lejárt
  • TERM (Terminate)
    • Default "lépj ki" signal
  • CHLD (Child exited)
    • Véget ért egy gyermekfolyamatunk
  • CONT (Continue)
    • Folytatódhat a végrehajtás STOP vagy TSTP után
  • STOP
    • Felfüggesztés, nem maszkolható
  • TSTP (Terminal stop)
    • Felfüggesztés CTRL-Z hatására
  • XCPU (CPU time exceeded)
    • Lejárt a megengedett CPU-idő
  • WINCH (Window changed)
    • Megváltozott a terminál mérete
• Létezik "real-time signal" is; a Linux 32 különbözőt támogat.
  • Nincs előre definiált jelentésük, arra használjuk, amire akarjuk.
  • Különlegességek:
    • Ugyanabból a real-time signalból egynél több is állhat sorba egyszerre.
    • A sigqueue() rendszerhívással adat is küldhető a signal mellé; a címzett ki tudja olvasni.
    • Ha sigqueue()-t használunk, a címzett megnézheti, milyen UID-val és PID-val futott a küldő-processz.
    • A kézbesítés sorrendje garantált. Először a signalok sorszáma szerinti növekvő sorrendben, és ha ez nem egyértelmű, akkor a sorbaállítás ideje szerinti növekvő sorrendben kézbesülnek.
    • A 2.6.8-as kernel óta userenkénti rlimit szabályozza, hány signal állhat sorba.
      • Az rlimit a processz állapotteréhez tartozik; több azonos UID-val futó processz limitje különbözhet. Az ellenőrzés a sigqueue() meghívásakor történik, és a kernel a hívó processz limitjét hasonlítja össze az adott user által már sorbaállított signalok számával.

3 Processzek állapotai

Pl. a ps(1) outputjában látszanak:

% ps axu
USER       PID %CPU %MEM    VSZ   RSS TTY      STAT START   TIME COMMAND
[...]
korn      1842  0.0  0.1   4932  2592 ?        Ds   Sep07   0:23 SCREEN -D
korn     17670  0.0  0.0   4896   948 pts/0    R+   20:55   0:00 ps axu
[...]

• D: I/O-ra vár (itt alighanem épp a read() vagy a write() rendszerhívásban)
• R: fut vagy futásra kész
• S: vár (ilyenkor kaphat signalt)
• T: fel van függesztve
• Z: "zombie" - véget ért, de a szülője még nem olvasta ki a visszatérési értékét a wait() vagy a waitpid() rendszerhívással

Egyéb flagek:

• <: negatív nice (több processzoridőt kap)
• N: pozitív nice (kevesebb processzoridőt kap)
• s: session leader (igazából nincs jelentősége)
• l: többszálú
• +: előtérben van

4 Ajánlott irodalom

Ezeket részben hallgatók írták egy másik tárgy óráin elhangzottak alapján, úgyhogy lehetnek bennük tévedések:

• 2004. őszi "alapozólabor" első gyakorlatának óravázlata
• 2005. tavaszi "alapozólabor" első gyakorlatának óravázlata
• 2005. őszi "alapozólabor" első gyakorlatának óravázlata
• 2006. tavaszi "alapozólabor" első gyakorlatának óravázlata

Ezek megbízhatóbbak, de csak a signalokról van szó bennük:

• man 7 signal (különösen a realtime signalokról szóló rész tanulságos)
• man 2 kill (magyarul)
• man 1 kill (magyarul)

A processzek lehetséges állapotairól:

• man ps

A process groupokról:

• http://en.wikipedia.org/wiki/Process_group
• Job Control (Ez kicsit részletesebb.)

5 Potenciális zh-kérdések

• Soroljon fel legalább tíz olyan állapotváltozót (az állapottér elemét), amelyet egy unixos gyermekfolyamat örököl a szülőjétől!
  • current working directory
  • UID
  • GID
  • effektív UID (pl. setuid bit miatt lehet más)
  • effektiv GID (pl. setgid bit miatt lehet más)
  • PGID
  • filedeszkriptorok
  • környezeti változók
  • umask
  • root directory (chroot esetén változhat)
• Mi a process group?
  • Több processz összerendelése egy csoportba. Hasznos, ha futás közben forkol a processz. Nem szükséges figyelni, hogy indult-e újabb, mert a PGID segítségével a csoport összes folyamata megkapja a nekik szánt signal-t.
• Mi a supplementary group?
  • A felhasználó több csoportnak is a tagja, a /etc/group-ban több grouphoz is be van jegyezve.
• A processzek szempontjából mit jelent az, hogy egy felhasználó tagja egy csoportnak?
  • Szigorúan véve nem a felhasználóknak, hanem a futó folyamatoknak vannak csoporttagságaik, ezért a változtatások csak az újonnan induló processzekre lesznek érvényesek, ha a felhasználót hozzáadjuk egy újabb csoporthoz.
  • Még szigorúbban véve az adott buroktól öröklik a jogokat az újonnan induló folyamatok is, ezért aztán újra be kell lépni. Vagy legalábbis újra beolvastatni a burokkal a csoporttagságokat.