Llamadas a Sistema para procesos

Transcripción

1 Llamadas a Sistema para procesos SistOp 2012 Nicolás Wolovick FaMAF, Universidad Nacional de Córdoba, Argentina 5 de Septiembre de 2012

2 El Cajón de Arena: los procesos Comandos simples con y sin background Comandos simples con redirección Pipelines Consejos

3 Juan el Ingenuo y sus pretensiones de hacker La memoria es plana y el kernel está abajo de todo

4 Juan el Ingenuo y sus pretensiones de hacker La memoria es plana y el kernel está abajo de todo Escribamos un programa que a partir de la dirección de una función que esté primero, empiece a pisar todo para atrás

5 Juan el Ingenuo y sus pretensiones de hacker La memoria es plana y el kernel está abajo de todo Escribamos un programa que a partir de la dirección de una función que esté primero, empiece a pisar todo para atrás Nop!

6 Juan el Ingenuo y sus pretensiones de hacker La memoria es plana y el kernel está abajo de todo Escribamos un programa que a partir de la dirección de una función que esté primero, empiece a pisar todo para atrás Nop! En assembler podemos acceder directamente a los puertos

7 Juan el Ingenuo y sus pretensiones de hacker La memoria es plana y el kernel está abajo de todo Escribamos un programa que a partir de la dirección de una función que esté primero, empiece a pisar todo para atrás Nop! En assembler podemos acceder directamente a los puertos Si le mandamos el comando 0x2a en el Diskette Control Register, o sea un simple out(0x2a, 0x3f7) quemamos el motor del floppy por sobrespinning

8 Juan el Ingenuo y sus pretensiones de hacker La memoria es plana y el kernel está abajo de todo Escribamos un programa que a partir de la dirección de una función que esté primero, empiece a pisar todo para atrás Nop! En assembler podemos acceder directamente a los puertos Si le mandamos el comando 0x2a en el Diskette Control Register, o sea un simple out(0x2a, 0x3f7) quemamos el motor del floppy por sobrespinning Nop!

9 Juan el Ingenuo y sus pretensiones de hacker La memoria es plana y el kernel está abajo de todo Escribamos un programa que a partir de la dirección de una función que esté primero, empiece a pisar todo para atrás Nop! En assembler podemos acceder directamente a los puertos Si le mandamos el comando 0x2a en el Diskette Control Register, o sea un simple out(0x2a, 0x3f7) quemamos el motor del floppy por sobrespinning Nop! El sistema operativo brinda toda la memoria para cada proceso

10 Juan el Ingenuo y sus pretensiones de hacker La memoria es plana y el kernel está abajo de todo Escribamos un programa que a partir de la dirección de una función que esté primero, empiece a pisar todo para atrás Nop! En assembler podemos acceder directamente a los puertos Si le mandamos el comando 0x2a en el Diskette Control Register, o sea un simple out(0x2a, 0x3f7) quemamos el motor del floppy por sobrespinning Nop! El sistema operativo brinda toda la memoria para cada proceso Las máquinas del Lab tienen 2GB, hago un malloc(15gb) y listo, queda inutilizadas

11 Juan el Ingenuo y sus pretensiones de hacker La memoria es plana y el kernel está abajo de todo Escribamos un programa que a partir de la dirección de una función que esté primero, empiece a pisar todo para atrás Nop! En assembler podemos acceder directamente a los puertos Si le mandamos el comando 0x2a en el Diskette Control Register, o sea un simple out(0x2a, 0x3f7) quemamos el motor del floppy por sobrespinning Nop! El sistema operativo brinda toda la memoria para cada proceso Las máquinas del Lab tienen 2GB, hago un malloc(15gb) y listo, queda inutilizadas Nop!

12 Proceso Juan tiene actitud, pero le falta estudiar un poco más

13 Proceso Juan tiene actitud, pero le falta estudiar un poco más Definición [Proceso] Virtualización de un µprocesador, completamente aislada del resto de los procesos y administrado por el kernel

14 Proceso Juan tiene actitud, pero le falta estudiar un poco más Definición [Proceso] Virtualización de un µprocesador, completamente aislada del resto de los procesos y administrado por el kernel A alguien se le ocurriría ejecutar alguno de los programas de Juan en el mismo proceso que el shell?

15 Proceso Juan tiene actitud, pero le falta estudiar un poco más Definición [Proceso] Virtualización de un µprocesador, completamente aislada del resto de los procesos y administrado por el kernel A alguien se le ocurriría ejecutar alguno de los programas de Juan en el mismo proceso que el shell? Cada scommand se ejecuta en un proceso aislado al proceso que corre baash

16 El Cajón de Arena: los procesos Comandos simples con y sin background Comandos simples con redirección Pipelines Consejos

17 fork() Cada scommand en un proceso aparte Para crear un proceso: fork() Definición [fork()] Crea un proceso que clona toda la imagen de la memoria y el estado del microprocesador en el punto de llamada

18 fork() Cada scommand en un proceso aparte Para crear un proceso: fork() Definición [fork()] Crea un proceso que clona toda la imagen de la memoria y el estado del microprocesador en el punto de llamada Cómo distingo a los clones?: fork 1c

19 fork() Cada scommand en un proceso aparte Para crear un proceso: fork() Definición [fork()] Crea un proceso que clona toda la imagen de la memoria y el estado del microprocesador en el punto de llamada Cómo distingo a los clones?: fork 1c Acertijo: fork3printfac

20 wait() Cómo hacemos que el padre espere?: wait() Ejemplo: fork nc Este programa muestra muchas más cosas: Mezcla no-determinística entre procesos (interleaving) Los procesos comparten algo: stdout Uso típico de: pid = fork(); if (pid==0) { hijo } else if (0<pid) { padre } Uso del wait()

21 Pisando la imagen No queremos clones de baash, queremos ejecutar los scommand Definición [execvp()] Sobre-escribe la imagen actual de la memoria con la que contiene el ELF a ejecutar, y hace que el microprocesador salte al entry point que indica el Executable and Linking Format Ejemplo: execvpc

22 Tecnicalidades Problemas a resolver: Adaptar el scommand y los argumentos a char *argv[] Esperar el proceso correspondiente o habrá zombies Programar defensivamente: fork, wait, execvp pueden fallar por causas externas

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24 File descriptors Asi se vé la tabla de fids luego de abrir un archivo Los programas escriben sobre el fid = stdout y leen del fid = stdin Los redirigimos y listo Típico ejemplo uso de una tabla de indirección para virtualizar recursos stdin = 0 stdout = 1 stderr = 2 42 Teclado Pantalla $PWD/redirout open("redirout", flags, perm) = 42

25 close() + dup() Con close() cortamos el flujo a la pantalla Con dup() duplicamos el fid en el primer lugar libre Listo, ahora todo printf() irá a parar al archivo Ejemplo: dupc stdin = 0 Teclado stdin = 0 Teclado stdin = 0 Teclado stdout = 1 stderr = 2 Pantalla stdout = 1 stderr = 2 Null Pantalla stdout = 1 stderr = 2 Pantalla 42 $PWD/redirout 42 $PWD/redirout 42 $PWD/redirout open("redirout", flags, perm) = 42 close(stdout_fid) dup(42)

26 Usando todo para ejecutar un scommand Receta: Crear clon Hijo: Reconectar stdout a scommand get redir out() Reconectar stdin a scommand get redir in() Adaptar los bstrings a un char *argv[] Pisar con execvp() Padre: Esperar o no, según pipeline get wait()

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28 Comunicación entre procesos Conectar dos procesos para que la salida de uno sea la entrada de otro Definición [pipe()] ls wc Crea un archivo virtual que tiene dos descriptores, el 0 será el read end y el 1 el write end Uno o más procesos pueden escribir en el write end y eventualmente uno o mas procesos pueden obtener ordenadamente esos datos en el read end Si se intenta leer y no hay datos o se intenta escribir y no hay lugar, el kernel bloquea el proceso, es decir, implementa la sincronización del Productor-Consumidor

29 Como usar pipe() Crear los dos hijos, crear el pipe y luego ya sabemos: hay que usar close()+dup() para conectarlos

30 Como usar pipe() Crear los dos hijos, crear el pipe y luego ya sabemos: hay que usar close()+dup() para conectarlos Quién tiene que crear el pipe?

31 Como usar pipe() Crear los dos hijos, crear el pipe y luego ya sabemos: hay que usar close()+dup() para conectarlos Quién tiene que crear el pipe? El padre! O sino el pipe no se puede compartir entre los hijos

32 Como usar pipe() Crear los dos hijos, crear el pipe y luego ya sabemos: hay que usar close()+dup() para conectarlos Quién tiene que crear el pipe? El padre! O sino el pipe no se puede compartir entre los hijos Ejemplo pipec: Padre crea dos hijos El primogénito genera una secuencia de números y se la pasa a su hermano

33 La importancia de los close() Secuencia: pipe, fork, close 6 padre padre padre pipe_fd [0] [1] pipe_fd [0] [1] pipe_fd [0] [1] hijo2 hijo1 hijo2 hijo1 padre pipe_fd [0] [1] padre pipe_fd [0] [1] hijo2 hijo1 hijo2 hijo1

34 La importancia de los close() 2 El lector termina cuando read(size)==0, conocido como EOF Hay que distinguir dos situaciones: Ahora no hay datos Jamás habrá más datos Solo en el segundo caso el kernel tiene que mandar un EOF al proceso que lee Poĺıtica de EOF para pipes Supongamos que se acabaron los datos en el buffer interno Si no hay ningún proceso referenciando al pipe fd[1], entonces responder al read(size) con 0 Si existe algún proceso que aún puede escribir, dormir el proceso que intenta leer

35 La importancia de los close() 3 Ejemplo: nos olvidamos del close(write END) del padre

36 La importancia de los close() 3 Ejemplo: nos olvidamos del close(write END) del padre Deadlock! $ ps axuw grep pipe nicolasw pts/2 S+ 13:05 nicolasw pts/2 S+ 13:05

37 Generalizando a N pipes, 2<N No es fácil Pensar primero en papel y luego programar Esquema baash pipe_fd[0] [1] [0] pipe_fd[1] [1] [0] pipe_fd[n-2] [1] [0] sc0 sc1 sc2 sc(n-2) sc(n-1)

38 El Cajón de Arena: los procesos Comandos simples con y sin background Comandos simples con redirección Pipelines Consejos

39 del Viejo Vizcacha El shell es un reflejo exacto de las syscalls, asi que su programación debe ser muy sencilla y compacta Hacer un ejecutor de comando simple y un ejecutor de pipeline No preocuparse por la interacciones entre redirectores y pipes No romper las abstracciones Ejemplo típico: agregar la función scommand to argv() Revisar el resultado de todos los syscalls