Книга: Разработка приложений в среде Linux. Второе издание

15.2. Управление заданиями в ladsh

15.2. Управление заданиями в ladsh

Добавление управления заданиями к ladsh — это последнее добавление к простой оболочке, окончательный исходный код которой можно найти в приложении Б. Для начала потребуется добавить по элементу в структуры struct childProgram, struct job и struct jobSet. Поскольку ladsh некоторое время не рассматривался, вернитесь в главу 10, где были впервые представлены эти структуры данных. Ниже показано окончательное определение struct childProgram.

35: struct childProgram {
36:  pid_t pid;           /* 0 на выходе */
37:  char ** argv;        /* имя программы с аргументами * /
38:  int numRedirections; /* элементы в массиве переадресации */
39:  struct redirectionSpecifier * redirections; /* переадресации ввода-вывода */
40:  glob_t globResult;   /* результат универсализации параметров */
41:  int freeGlob;        /* должен ли освобождаться globResult? */
42:  int isStopped;       /* выполняется ли программа в данный момент?*/
43: };

Мы уже различаем работающие и завершенные дочерние программы с помощью элемента pid структуры struct childProgram, равного нулю в случае завершения дочерней программы, а в противном случае содержащего действительный идентификатор процесса. Новый элемент, isStopped, не равен нулю, если процесс был остановлен, в ином же случае он равен нулю. Обратите внимание, что его значение неважно, если pid равен нулю.

Аналогичные изменения потребуется внести и в struct job. Ранее эта структура отслеживала определенное количество программ в задании и количество выполняющихся процессов. Ее новый элемент, stoppedProgs, записывает количество процессов задания, остановленных в данный момент. Он может быть вычислен на основе элементов isStopped дочерних программ, содержащихся в задании, но лучше отслеживать его отдельно. После этого изменения получаем окончательную форму структуры struct job.

45: struct job {
46:  int jobld;         /* номер задания */
47:  int numProgs;      /* количество программ в задании */
48:  int runningProgs;  /* количество выполняющихся программ */
49:  char * text;       /* имя задания */
50:  char * cmdBuf;     /* буфер различных argv */
51:  pid_t pgrp;        /* идентификатор группы процессов задания */
52:  struct childProgram* progs; /* массив программ в задании */
53:  struct job * next; /* для слежения за фоновыми программами */
54:  int stopped Progs; /* количество активных, однако остановленных программ */
55: };

Как и предыдущие версии ladsh, код ladsh4.с игнорирует SIGTTOU. Это делается, чтобы позволить использовать tcsetpgrp() даже тогда, когда оболочка не является процессом переднего плана. Однако поскольку оболочка уже будет поддерживать правильное управление заданиями, дочерним процессам не следует игнорировать сигнал. Как только новый процесс разветвляется с помощью runCommand(), он устанавливает обработчик для SIGTTOU в SIG_DFL. Это позволяет драйверу терминала приостановить фоновые процессы, пытающиеся выполнить запись в терминал или провести с ним еще какие-то действия. Ниже приведен код, который начинается с создания дочернего процесса, где сбрасывается SIGTTOU и выполняется дополнительная работа по синхронизации.

514: pipe(controlfds);
515:
516: if (!(newJob.progs[i].pid = fork())) {
517:  signal(SIGTTOU, SIG_DFL);
518:
519:  close(controlfds[1]);
520:  /* это чтение вернет 0, когда закроется записывающая сторона*/
521:  read(controlfds[0], &len, 1);
522:  close(controlfds[0]);

Канал controlfds используется для приостановки дочернего процесса до того, как оболочка переместит этот процесс в подходящую группу процессов. Закрытием записывающей стороны канала и чтением из считывающей стороны дочерний процесс останавливается до тех пор, пока родительский процесс закроет записывающую сторону, что происходит после вызова setpgid() в строке 546. Этот тип механизма необходим для гарантии того, что дочерний процесс перемещается в группу процессов до происшествия exec(). Если подождать до exec(), то не будет уверенности, что процесс попадет в правильную группу процессов, пока он не начнет доступ к терминалу (который может быть запрещен).

Завершенные дочерние процессы проверяются ladsh два раза. Первый раз это происходит во время ожидания процессов в группе процессов переднего плана. После завершения либо остановки процесса переднего плана ladsh проверяет изменения в состояниях своих фоновых процессов с помощью функции checkJobs(). Обе этих кодовых цепочки необходимо модифицировать с целью обработки остановленных и завершенных дочерних процессов.

Добавление флага WUNTRACED к вызову waitpid(), ожидающему на процессах переднего плана, позволяет заметить также остановленные процессы. Когда процесс скорее останавливается, чем завершается, устанавливается флаг дочернего процесса isStopped и увеличивается номер задания stoppedProgs. Если все программы задания были остановлены, ladsh снова перемещается на передний план и ожидает команды пользователя. Вот как выглядит часть главного цикла ladsh, ожидающая на процессе переднего плана.

708: /* задание выполняется на переднем плане; ожидать его */
709: i = 0;
710: while (!jobList.fg->progs[i].pid ||
711:  jobList.fg->progs[i].isStopped) i++;
712:
713: waitpid(jobList.fg->progs[i].pid, &status, WUNTRACED);
714:
715: if (WIFSIGNALED(status) &&
716:  (WTERMSIG(status) != SIGINT)) {
717:  printf("%sn", strsignal(status));
718: }
719:
720: if (WIFEXITED(status) || WIFSIGNALED(status)) {
721:  /* дочерний процесс завершен */
722:  jobList.fg->runningProgs--;
723:  jobList.fg->progs[i].pid = 0;
724:
725:  if (!jobList.fg->runningProgs) {
726:   /* дочерний процесс завершен */
727:
728:   removeJob(&jobList, jobList.fg);
729:   jobList. fg = NULL;
730:
731:   /* переместить оболочку на передний план */
732:   if (tcsetpgrp (0, getpid()))
733:    perror("tcsetpgrp");
734:   }
735:  } else {
736:   /* дочерний процесс остановлен */
737:   jobList.fg->stoppedProgs++;
738:   jobList.fg->progs[i].isStopped = 1;
739:
740:   if (jobList.fg->stoppedProgs ==
741:    jobList.fg->runningProgs) {
742:    printf ("n" JOB_STATUS_FORMAT,
743:     jobList.fg->jobId,
744:     "Остановлен", jobList.fg->text);
745:    jobList.fg = NULL;
746:   }
747:  }
748:
749:  if (!jobList.fg) {
750:   /* переместить оболочку на передний план */
751:   if (tcsetpgrp (0, getpid()))
752:    perror("tcsetpgrp");
753:  }
754: }

Подобным образом фоновые задания могут прерываться с помощью сигналов. Мы снова добавляем WUNTRACED к waitpid(), что проверяет состояния фоновых процессов. После остановки фонового процесса обновляются флаг isStopped и счетчик stoppedProgs, а в случае остановки всего задания выводится сообщение.

Последняя возможность, требуемая для ladsh — перемещение задания между состоянием выполнения на переднем плане, состоянием выполнения в фоне и остановом. Это делается с помощью двух встроенных команд: fg и bg. Они являются ограниченными версиями нормальных команд оболочки, носящих те же имена. Оба принимают один параметр, являющийся номером задания, которому предшествует знак % (для совместимости со стандартными оболочками). Команда fg перемещает определенное задание на передний план, a bg запускает его в фоне.

Обе операции выполняются передачей SIGCONT каждому процессу в активизируемой группе процессов. Поскольку этот сигнал может передаваться каждому процессу с помощью отдельных вызовов kill(), несколько проще передать его всей группе процессов, используя отдельный вызов kill(). Ниже приведена реализация встроенных команд fg и bg.

461: } else if (! strcmp(newJob.progs[0].argv[0], "fg") ||
462:  !strcmp(newJob.progs[0].argv[0], "bg")) {
463:  if (!newJob.progs[0].argv[1] || newJob.progs[0].argv[2]) {
464:   fprintf(stderr,
465:    "%s: ожидался в точности один аргументn",
466:   newJob.progs[0].argv[0]);
467:   return 1;
468:  }
469:
470:  if (sscanf(newJob.progs[0].argv[l], "%%%d", &jobNum) != 1)
471:   fprintf(stderr, "%s: ошибочный аргумент '%s'n",
472:   newJob.progs[0].argv[0],
473:   newJob.progs[0].argv[1]);
474:   return 1;
475:  }
476:
477:  for (job = jobList->head; job; job = job->next)
478:   if (job->jobId == jobNum) break;
479:
480:  if (!job) {
481:   fprintf(stderr, "%s: неизвестное задание %dn",
482:    newJob.progs[0].argv[0], jobNum);
483:   return 1;
484:  }
485:
486:  if (* new Job.progs[0].argv [0] == 'f') {
487:   /* Перевести это задание на передний план */
488:
489:   if (tcsetpgrp(0, job->pgrp))
490:    perror("tcsetpgrp");
491:   jobList->fg = job;
492:  }
493:
494:  /* Перезапустить процессы в задании */
495:  for (i = 0; i < job->numProgs; i++)
496:   job->progs[i].isStopped = 0;
497:
498:  kill (-job->pgrp, SIGCONT);
499:
500:  job->stoppedProgs = 0;
501:
502:  return 0;
503: }

Управление заданиями — последняя возможность примера ladsh, необходимая для нормального функционирования. В нем до сих пор не хватает многих свойств, присущих регулярным оболочкам, например, переменные оболочки и окружения, однако он иллюстрирует все низкоуровневые задания, выполняемые оболочками. Полный исходный код окончательной версии ladsh доступен в приложении Б.

Оглавление книги