X-Git-Url: https://gapil.gnulinux.it/gitweb/?p=gapil.git;a=blobdiff_plain;f=prochand.tex;h=474b75946572a30331b95a8180fb9277c6470d57;hp=97e25c103b62dcd9e1f2f9ad7fcc10ca0d00f7a8;hb=fbb30fb7c5f7c81b50429ec82da2d0cb09f9e281;hpb=0c9d95dfc21869e96f8a3e3ab8111c842e85a1f9 diff --git a/prochand.tex b/prochand.tex index 97e25c1..474b759 100644 --- a/prochand.tex +++ b/prochand.tex @@ -606,7 +606,7 @@ comune dopo l'esecuzione di una \func{fork} \item la directory di lavoro e la directory radice (vedi \secref{sec:file_work_dir} e \secref{sec:file_chroot}). \item la maschera dei permessi di creazione (vedi \secref{sec:file_umask}). -\item la maschera dei segnali bloccati (vedi \secref{sec:sig_sigpending}) e le +\item la maschera dei segnali bloccati (vedi \secref{sec:sig_sigmask}) e le azioni installate (vedi \secref{sec:sig_gen_beha}). \item i segmenti di memoria condivisa agganciati al processo (vedi \secref{sec:ipc_xxx}). @@ -1216,7 +1216,7 @@ la lista completa \secref{sec:file_umask}) ed i \textit{lock} sui file (vedi \secref{sec:file_locking}). \item i segnali sospesi (\textit{pending}) e la maschera dei segnali (si veda - \secref{sec:sig_sigpending}). + \secref{sec:sig_sigmask}). \item i limiti sulle risorse (vedi \secref{sec:sys_limits}). \item i valori delle variabili \var{tms\_utime}, \var{tms\_stime}, \var{tms\_cutime}, \var{tms\_ustime} (vedi \secref{sec:xxx_xxx}). @@ -1982,15 +1982,15 @@ valore di \var{counter} del processo corrente viene diminuito, questo assicura che anche i processi con priorità più bassa verranno messi in esecuzione. La priorità di un processo è così controllata attraverso il valore di -\var{nice}, che stabilisce la durata della \textit{time-slice}; un valore più -lungo infatti assicura una maggiore attribuzione di CPU. L'origine di questo -parametro sta nel fatto che in genere esso viene generalmente usato come per -diminuire la priorità di un processo, come termine di cortesia (da cui il -nome) nei confronti degli altri. +\var{nice}, che stabilisce la durata della \textit{time-slice}; per il +meccanismo appena descritto infatti un valore più lungo infatti assicura una +maggiore attribuzione di CPU. L'origine del nome di questo parametro sta nel +fatto che in genere esso viene generalmente usato per diminuire la priorità di +un processo, come misura di cortesia nei confronti degli altri. I processi infatti vengono creati dal sistema con lo stesso valore di -\var{nice} (nullo) e nessuno è privilegiato; il valore può essere modificato -solo attraverso la funzione \func{nice}, il cui prototipo è: +\var{nice} (nullo) e nessuno è privilegiato rispetto agli altri; il valore può +essere modificato solo attraverso la funzione \func{nice}, il cui prototipo è: \begin{prototype}{unistd.h} {int nice(int inc)} Aumenta il valore di \var{nice} per il processo corrente. @@ -1998,58 +1998,338 @@ solo attraverso la funzione \func{nice}, il cui prototipo \bodydesc{La funzione ritorna zero in caso di successo e -1 in caso di errore, nel qual caso \var{errno} può assumere i valori: \begin{errlist} - \item[\macro{EPERM}] un utente normale ha specificato un valore di - \param{inc} negativo. + \item[\macro{EPERM}] un processo senza i privilegi di amministratore ha + specificato un valore di \param{inc} negativo. \end{errlist}} \end{prototype} L'argomento \param{inc} indica l'incremento del valore di \var{nice}: quest'ultimo può assumere valori compresi fra \macro{PRIO\_MIN} e -\macro{PRIO\_MAX} (che nel caso di Linux sono $-19$ e $20$) , ma per +\macro{PRIO\_MAX} (che nel caso di Linux sono $-19$ e $20$), ma per \param{inc} si può specificare un valore qualunque, positivo o negativo, ed il sistema provvederà a troncare il risultato nell'intervallo consentito. Valori positivi comportano maggiore \textit{cortesia} e cioè una diminuzione della -priorità. Solo l'amministratore può specificare valori negativi che permettono -di aumentare la priorità di un processo. - +priorità, ogni utente può solo innalzare il valore di un suo processo. Solo +l'amministratore può specificare valori negativi che permettono di aumentare +la priorità di un processo. In SUSv2 la funzione ritorna il nuovo valore di \var{nice}; Linux non segue -questa convenzione, per leggere il nuovo valore di occorre invece usare la +questa convenzione, e per leggere il nuovo valore occorre invece usare la funzione \func{getpriority}, derivata da BSD, il cui prototipo è: \begin{prototype}{sys/resource.h} {int getpriority(int which, int who)} - Restituisce la priorità per l'insieme dei processi specificati. +Restituisce il valore di \var{nice} per l'insieme dei processi specificati. \bodydesc{La funzione ritorna la priorità in caso di successo e -1 in caso di errore, nel qual caso \var{errno} può assumere i valori: \begin{errlist} \item[\macro{ESRCH}] non c'è nessun processo che corrisponda ai valori di \param{which} e \param{who}. - \item[\macro{ESRCH}] il valore di \param{which} non è valido. + \item[\macro{EINVAL}] il valore di \param{which} non è valido. \end{errlist}} \end{prototype} +\noindent (in vecchie versioni può essere necessario includere anche +\file{}, questo non è più necessario con versioni recenti delle +librerie, ma è comunque utile per portabilità). + +La funzione permette di leggere la priorità di un processo, di un gruppo di +processi (vedi \secref{sec:sess_proc_group}) o di un utente, a seconda del +valore di \param{which}, secondo la legenda di \tabref{tab:proc_getpriority}, +specificando un corrispondente valore per \param{who}; un valore nullo di +quest'ultimo indica il processo, il gruppo di processi o l'utente correnti. + +\begin{table}[htb] + \centering + \footnotesize + \begin{tabular}[c]{|c|c|l|} + \hline + \param{which} & \param{who} & \textbf{Significato} \\ + \hline + \hline + \macro{PRIO\_PROCESS} & \type{pid\_t} & processo \\ + \macro{PRIO\_PRGR} & \type{pid\_t} & process group \\ + \macro{PRIO\_USER} & \type{uid\_t} & utente \\ + \hline + \end{tabular} + \caption{Legenda del valore dell'argomento \param{which} e del tipo + dell'argomento \param{who} delle funzioni \func{getpriority} e + \func{setpriority} per le tre possibili scelte.} + \label{tab:proc_getpriority} +\end{table} +La funzione restituisce la priorità più alta (cioè il valore più basso) fra +quelle dei processi specificati; dato che -1 è un valore possibile, per poter +rilevare una condizione di errore è necessario cancellare sempre \var{errno} +prima della chiamata alla funzione, per verificare che essa resti uguale a +zero. +Analoga a \func{getpriority} la funzione \func{setpriority} permette di +settare la priorità di uno o più processi; il suo prototipo è: +\begin{prototype}{sys/resource.h} +{int setpriority(int which, int who, int prio)} + Setta la priorità per l'insieme dei processi specificati. + + \bodydesc{La funzione ritorna la priorità in caso di successo e -1 in caso di + errore, nel qual caso \var{errno} può assumere i valori: + \begin{errlist} + \item[\macro{ESRCH}] non c'è nessun processo che corrisponda ai valori di + \param{which} e \param{who}. + \item[\macro{EINVAL}] il valore di \param{which} non è valido. + \item[\macro{EPERM}] un processo senza i privilegi di amministratore ha + specificato un valore di \param{inc} negativo. + \item[\macro{EACCESS}] un processo senza i privilegi di amministratore ha + cercato di modificare la priorità di un processo di un altro utente. + \end{errlist}} +\end{prototype} + +La funzione setta la priorità al valore specificato da \param{prio} per tutti +i processi indicati dagli argomenti \param{which} e \param{who}. La gestione +dei permessi dipende dalle varie implementazioni; in Linux, secondo le +specifiche dello standard SUSv3, e come avviene per tutti i sistemi che +derivano da SYSV, è richiesto che il real o l'effective user id del processo +chiamante corrispondano al real user id (e solo quello) del processo di cui si +vuole cambiare la prorità; per i sistemi derivati da BSD invece (SunOS, +Ultrix, *BSD) la corrispondenza può essere anche con l'effective user id. \subsection{Il meccanismo di \textit{scheduling real-time}} \label{sec:proc_real_time} -Per settare le +Come spiegato in \secref{sec:proc_sched} lo standard POSIX.1b ha introdotto le +priorità assolute per permettere la gestione di processi real-time. In realtà +nel caso di Linux non si tratta di un vero hard real-time, in quanto in +presenza di eventuali interrupt il kernel interrompe l'esecuzione di un +processo qualsiasi sia la sua priorità,\footnote{questo a meno che non si + siano installate le patch di RTLinux o RTAI, con i quali è possibile + ottenere un sistema effettivamente hard real-time. In tal caso infatti gli + interrupt vengono intercettati dall'interfaccia real-time, e gestiti + direttamente qualora ci sia la necessità di avere un processo con priorità + più elevata di un \textit{interrupt handler}.} mentre con l'incorrere in un +page fault si possono avere ritardi non previsti. Se l'ultimo problema può +essere aggirato attraverso l'uso delle funzioni di controllo della memoria +virtuale (vedi \secref{sec:proc_mem_lock}), il primo non è superabile e può +comportare ritardi non prevedibili riguardo ai tempi di esecuzione di +qualunque processo. + +In ogni caso occorre usare le priorità assolute con molta attenzione: se si dà +ad un processo una priorità assoluta e questo finisce in un loop infinito, +nessun altro processo potrà essere eseguito, ed esso sarà mantenuto in +esecuzione permanentemente assorbendo tutta la CPU e senza nessuna possibilità +di riottenere l'accesso al sistema. Per questo motivo è sempre opportuno, +quando si lavora con processi che usano priorità assolute, tenere attiva una +shell cui si sia assegnata la massima priorità assoluta, in modo da poter +essere comunque in grado di rientrare nel sistema. + +Quando c'è un processo con priorità assoluta lo scheduler lo metterà in +esecuzione prima di ogni processo normale. In caso di più processi sarà +eseguito per primo quello con priorità assoluta più alta. Quando ci sono più +processi con la stessa priorità assoluta questi vegono tenuti in una coda +tocca al kernel decidere quale deve essere eseguito. + + + +Il meccanismo con cui vengono gestiti questi processi dipende dalla politica +di scheduling che si è scelto; lo standard ne prevede due: +\begin{basedescript}{\desclabelwidth{3cm}\desclabelstyle{\nextlinelabel}} +\item[\textit{FIFO}] il processo viene eseguito fintanto che non cede + volontariamente la CPU, si blocca, finisce o viene interrotto da un processo + a priorità più alta. +\item[\textit{Round Robin}] ciascun processo viene eseguito a turno per un + certo periodo di tempo (una \textit{time slice}). Solo i processi con la + stessa priorità ed in stato \textit{runnable} entrano nel circolo. +\end{basedescript} + +La funzione per settare le politiche di scheduling (sia real-time che +ordinarie) ed i relativi parametri è \func{sched\_setscheduler}; il suo +prototipo è: +\begin{prototype}{sched.h} +{int sched\_setscheduler(pid\_t pid, int policy, const struct sched\_param *p)} + Setta priorità e politica di scheduling per il processo \param{pid}. + \bodydesc{La funzione ritorna la priorità in caso di successo e -1 in caso di + errore, nel qual caso \var{errno} può assumere i valori: + \begin{errlist} + \item[\macro{ESRCH}] il processo \param{pid} non esiste. + \item[\macro{EINVAL}] il valore di \param{policy} non esiste o il relativo + valore di \param{p} non è valido. + \item[\macro{EPERM}] il processo non ha i privilegi per attivare la + politica richiesta (vale solo per \macro{SCHED\_FIFO} e + \macro{SCHED\_RR}). + \end{errlist}} +\end{prototype} -\footnote{a meno che non si siano installate le patch di RTLinux o RTAI, con i - quali è possibile ottenere un sistema effettivamente hard real-time.} +La funzione esegue il settaggio per il processo specificato; un valore nullo +di \param{pid} esegue il settaggio per il processo corrente, solo un processo +con i privilegi di amministratore può settare delle priorità assolute diverse +da zero. La politica di scheduling è specificata dall'argomento \param{policy} +i cui possibili valori sono riportati in \tabref{tab:proc_sched_policy}; un +valore negativo per \param{policy} mantiene la politica di scheduling +corrente. -in realtà non si tratta di un vero hard real-time, in quanto - la presenza di eventuali interrupt o di page fault può sempre interrompere - l'esecuzione di un processo, a meno di non installare le estensioni di - RTLinux o RTAI, il normale kernel non è real-time. +\begin{table}[htb] + \centering + \footnotesize + \begin{tabular}[c]{|c|l|} + \hline + \textbf{Policy} & \textbf{Significato} \\ + \hline + \hline + \macro{SCHED\_FIFO} & Scheduling real-time con politica \textit{FIFO} \\ + \macro{SCHED\_RR} & Scheduling real-time con politica \textit{Round + Robin} \\ + \macro{SCHED\_OTHER}& Scheduling ordinario\\ + \hline + \end{tabular} + \caption{Valori dell'argomento \param{policy} per la funzione + \func{sched\_setscheduler}. } + \label{tab:proc_sched_policy} +\end{table} +Il valore della priorità è passato attraverso la struttura \var{sched\_param} +(riportata in \figref{fig:sig_sched_param}), il cui solo campo attualmente +definito è \var{sched\_priority}, che nel caso delle priorità assolute deve +essere specificato nell'intervallo fra 1 e 99 (il valore zero è legale, ma +indica i processi normali). Lo standard POSIX.1b prevede comunque che questi +due valori possano essere ottenuti per ciascuna politica di scheduling dalle +funzioni \func{sched\_get\_priority\_max} e \func{sched\_get\_priority\_min}, +i cui prototipi sono: +\begin{functions} + \headdecl{sched.h} + + \funcdecl{int sched\_get\_priority\_max(int policy)} Legge il valore + massimo della priorità statica per la politica di scheduling \param{policy}. + + \funcdecl{int sched\_get\_priority\_min(int policy)} Legge il valore minimo + della priorità statica per la politica di scheduling \param{policy}. + + \bodydesc{La funzioni ritornano il valore della priorità in caso di successo + e -1 in caso di errore, nel qual caso \var{errno} può assumere i valori: + \begin{errlist} + \item[\macro{EINVAL}] il valore di \param{policy} è invalido. + \end{errlist}} +\end{functions} + + +I processi con politica di scheduling \macro{SCHED\_OTHER} devono specificare +un valore nullo (altrimenti si avrà un errore \macro{EINVAL}), questo valore +infatti non ha niente a che vedere con la priorità dinamica determinata dal +valore di \var{nice}, che deve essere settato con le funzioni viste in +precedenza. + +\begin{figure}[!htb] + \footnotesize \centering + \begin{minipage}[c]{15cm} + \begin{lstlisting}[labelstep=0]{}%,frame=,indent=1cm]{} +struct sched_param { + int sched_priority; +}; + \end{lstlisting} + \end{minipage} + \normalsize + \caption{La struttura \var{sched\_param}.} + \label{fig:sig_sched_param} +\end{figure} + +Il kernel mantiene i processi con la stessa priorità assoluta in una lista, ed +esegue sempre il primo della lista, mentre un nuovo processo che torna in +stato \textit{runnable} viene sempre inserito in coda alla lista. Se la +politica scelta è \macro{SCHED\_FIFO} quando il processo viene eseguito viene +automaticamente rimesso in coda alla lista, e la sua esecuzione continua +fintanto che non viene bloccato da una richiesta di I/O, o non rilascia +volontariamente la CPU (in tal caso, tornando nello stato \textit{runnable} +sarà reinserito in coda alla lista); l'esecuzione viene ripresa subito solo +nel caso che esso sia stato interrotto da un processo a priorità più alta. + +La priorità assoluta può essere riletta indietro dalla funzione +\func{sched\_getscheduler}, il cui prototipo è: +\begin{prototype}{sched.h} +{int sched\_getscheduler(pid\_t pid)} + Legge la politica di scheduling per il processo \param{pid}. + + \bodydesc{La funzione ritorna la politica di scheduling in caso di successo + e -1 in caso di errore, nel qual caso \var{errno} può assumere i valori: + \begin{errlist} + \item[\macro{ESRCH}] il processo \param{pid} non esiste. + \item[\macro{EINVAL}] il valore di \param{pid} è negativo. + \end{errlist}} +\end{prototype} + +La funzione restituisce il valore (secondo la quanto elencato in +\tabref{tab:proc_sched_policy}) della politica di scheduling per il processo +specificato; se \param{pid} è nullo viene restituito quello del processo +chiamante. + +Se si intende operare solo sulla priorità assoluta di un processo si possono +usare le funzioni \func{sched\_setparam} e \func{sched\_getparam}, i cui +prototipi sono: + +\begin{functions} + \headdecl{sched.h} + + \funcdecl{int sched\_setparam(pid\_t pid, const struct sched\_param *p)} + Setta la priorità assoluta del processo \param{pid}. + + + \funcdecl{int sched\_getparam(pid\_t pid, struct sched\_param *p)} + Legge la priorità assoluta del processo \param{pid}. + + \bodydesc{La funzione ritorna la priorità in caso di successo + e -1 in caso di errore, nel qual caso \var{errno} può assumere i valori: + \begin{errlist} + \item[\macro{ESRCH}] il processo \param{pid} non esiste. + \item[\macro{EINVAL}] il valore di \param{pid} è negativo. + \end{errlist}} +\end{functions} + +L'uso di \func{sched\_setparam} che è del tutto equivalente a +\func{sched\_setscheduler} con \param{priority} uguale a -1. Come per +\func{sched\_setscheduler} specificando 0 come valore di \param{pid} si opera +sul processo corrente. La disponibilità di entrambe le funzioni può essere +verificata controllando la macro \macro{\_POSIX\_PRIORITY\_SCHEDULING} che è +definita nell'header \macro{sched.h}. + +L'ultima funzione che permette di leggere le informazioni relative ai processi +real-time è \func{sched\_rr\_get\_interval}, che permette di ottenere la +lunghezza della \textit{time slice} usata dalla politica \textit{round robin}; +il suo protototipo è: +\begin{prototype}{sched.h} + {int sched\_rr\_get\_interval(pid\_t pid, struct timespec *tp)} Legge in + \param{tp} la durata della \textit{time slice} per il processo \param{pid}. + + \bodydesc{La funzione ritorna 0in caso di successo e -1 in caso di errore, + nel qual caso \var{errno} può assumere i valori: + \begin{errlist} + \item[\macro{ESRCH}] il processo \param{pid} non esiste. + \item[\macro{ENOSYS}] la system call non è stata implementata. + \end{errlist}} +\end{prototype} + +La funzione restituisce il valore dell'intervallo di tempo usato per la +politica \textit{round robin} in una struttura \var{timespec}, (la cui +definizione si può trovare in \secref{fig:sig_timespec_def}). + + +Come accennato ogni processo che usa lo scheduling real-time può rilasciare +volontariamente la CPU; questo viene fatto attraverso la funzione +\func{sched\_yield}, il cui prototipo è: +\begin{prototype}{sched.h} + {int sched\_yield(void)} + + Rilascia volontariamente l'esecuzione. + + \bodydesc{La funzione ritorna 0 in caso di successo e -1 in caso di errore, + nel qual caso \var{errno} viene settata opportunamente.} +\end{prototype} +La funzione fa si che il processo rilasci la CPU, in modo da essere rimesso in +coda alla lista dei processi da eseguire, e permettere l'esecuzione di un +altro processo; se però il processo è l'unico ad essere presente sulla coda +l'esecuzione non sarà interrotta. In genere usano questa funzione i processi +in modalità \textit{fifo}, per permettere l'esecuzioni degli altri processi +con pari priorità quando la sezione più urgente è finita. \section{Problematiche di programmazione multitasking}