UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA SETOR DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS E DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA

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1 UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA SETOR DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS E DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA ISABELLE NEDILHA OKUMA LUIZ RODOLFO MACHADO MECANISMOS DE MANIPULAÇÃO DE PROCESSSOS EM WINDOWS PONTA GROSSA 2017

2 ISABELLE NEDILHA OKUMA LUIZ RODOLFO MACHADO MECANISMOS DE MANIPULAÇÃO DE PROCESSSOS EM WINDOWS Trabalho apresentado para a disciplina de Sistemas Operacionais, do curso de Engenharia de Computação. PONTA GROSSA 2017

3 1 INTRODUÇÃO Em Sistemas Operacionais, é comum se estudar mais a arquitetura de sistemas Linux, por ser um sistema mais acessível e mais voltado ao superusuário. Em contrapartida, os sistemas operacionais Windows são os mais utilizados com a finalidade de atender ao usuário comum. Por essa razão, é necessário ao estudante de S.O. entender também como funciona o sistema Windows. Esse trabalho tem como foco descrever as funções e mecanismos de manipulação de processos em Windows. Assim como em Linux existem funções como o fork(), exec() e wait(), os sistemas Windows têm suas próprias ferramentas para fazer esse tipo de manipulação. Antes de descrever essas funções, é necessário entender um recurso muito utilizado na manipulação dos processos e em diversas outras aplicações no sistema Windows: os handles. Em Windows, todos os objetos (processos, arquivos, threads,pipes, semáforos, entre outros) criados no kernel são acessados pelos processos através de um número que os representa; esse número é chamado de handle. Através de serviços do S.O. o kernel cria para os processos estruturas que representam os objetos, que são mantidas no espaço de endereçamento do kernel, ao qual os processos não têm acesso direto, e para eles é somente retornado o handle. Essa interface entre os processos e o kernel para acesso dos objetos é feita pelo S.O. através do handle, que nada mais é que um índice para uma tabela geral de objetos, mantidos pelo kernel. A criação dos objetos é feita por serviços do S.O. que fornecem a quem os chama o respectivo handle. É possível especificar na criação uma série de permissões de acesso e também se o handle é ou não herdável. O valor do handle herdável pode ser passado a um processo descendente se o objeto tiver sido criado de forma a passá-lo e esse processo esteja apto a herdar handles. Essa segunda condição será satisfeita conforme um parâmetro de criação do processo, que será visto à frente.

4 O objetivo deste trabalho é descrever as funções de manipulação de processos em sistemas Windows, bem como seus parâmetros e ferramentas envolvidas. 2 MECANISMOS DE MANIPULAÇÃO DE PROCESSOS O Windows reconhece e executa diretamente threads, estas que estão agrupadas em processos. O processo é a unidade de alocação de recursos (memória, ficheiros, objetos de sincronização, etc.). O thread é apenas a unidade de execução, ou seja, um fluxo de instruções. Quando o processo é criado, automaticamente cria-se também uma thread principal. A função CreateProcess() é a responsável pela criação dos novos processos e da thread principal. Os parâmetros da função CreateProcess() são: ImageName, CommandLine, saprocess, sathread, finherithandles, fdwcreate, Environment, CurDir, StartuInfo e ProcInfo. ImageName é uma string que poderá conter o nome do ficheiro executável. Caso esse parâmetro seja NULL, o nome do executável será obtido através do parâmetro seguinte. CommandLine especifica a linha de comando do novo processo, ou seja, o nome do executável e seus parâmetros. Se o parâmetro anterior (ImageName) for NULL, o nome será obtido nesse parâmetro. Os parâmetros saprocess e sathread são ponteiros que servem para especificar se os handles dos novos objetos (processo e thread principal) são ou não herdáveis. O valor de um handle herdável pode ser passado a um processo descendente, usando qualquer mecanismo de comunicação, e ser usado como se tivesse sido criado por ele. O argumento finherithandles especifica se o novo processo pode ou não herdar handles do pai. Para a herança acontecer é necessário que os handles tenham sido criados com o atributo herdável. fdwcreate permite especificar uma série de flags que controlam algumas propriedades do novo processo. Um exemplo dessa série de flags é o

5 create_suspended, onde o novo processo ficará com a thread principal suspensa até que a função ResumeThread() seja executada. Environment e Curdir devem apontar respectivamente para um bloco de definição de variáveis de ambiente e para o nome do diretório que passará a ser ocorrente para o novo processo. Quando os parâmetros não forem especificados os valores serão os mesmos que o do pai. O último parâmetro é o ProcInfo que aponta para o process_information e recebe de retorno os identificadores e os handles do novo processo e thread. A identificação dos processos e threads acontece através de um handle e de um identificador que seja único no sistema. Um processo pode obter o próprio handle através da função GetCurrentProcess() e o identificador através da função GetCurrentProcessID(). O handle obtido não é herdável e só pode ser utilizado no próprio processo, porém é possível obter um handle herdável ou não através do identificador, utilizando a função OpenProcess(). Os handles devem ser fechados no processo pai quando não forem mais utilizados, usando a função CloseHandle(). Quando essa função é executada, o acesso do pai ao filho não existe mais. Para o término de um processo existe a função ExitProcess() que é semelhante à função da biblioteca standard exit(). Quando um processo termina, as seguintes ações acontecem: todos os handles de objetos abertos pelo processo são fechados, todos os threads do processo terminam, o estado do processo passa a ser terminado e satisfaz a função wait() que esperava pelo handle desse processo. O método mais simples de sincronização entre dois processos é um esperar pelo término do outro. Existem duas funções que são capazes de efetuar essa espera: WaitForMultipleObjects() e WaitForSingleObject(). É possível esperar por um único processo, ou o primeiro de um conjunto, ou ainda por todos os processos de um conjunto especificado. A função WaitForMultipleObjects() possui os seguintes parâmetros: nobjects, Objects[ ] e fwaitall.

6 Objects[ ] é um array de handles para a espera dos processos e nobjects o número de elementos. Se fwaitall for TRUE espera-se por todos os processos indicados, caso contrário espera-se apenas pelo primeiro que terminar. A função WaitForSingleObject() possui os seguintes parâmetros: hobject e dwtimeout. hobject é o handle da espera do processo e dwtimeout indica o tempo máximo de espera expresso em ms. Deve-se indicar o valor INFINITE para não haver timeout. Quando o processo indicado em hobject terminar o retorno é wait_object_0, caso exista o timeout sem o término do processo o retorno é wait_timeout. 3 CONCLUSÃO As ferramentas de manipulação de processos em Windows, são bastante semelhantes às do sistema Linux. A maioria das funções em um sistema tem alguma equivalente ou análoga em outro. Por exemplo, a função CreateProcess() em Windows pode ser comparada às funções fork() e exec() em Linux, assim como ExitProcess() a exit() e WaitForSingleObject() a wait(). Percebe-se que a manipulação de processos nos dois sistemas mantém um padrão, e pode ser estudada em qualquer um dos dois sem que haja muitas diferenças. Isso possibilita a maior facilidade da migração de um sistema para outro no estudo de Sistemas Operacionais, e mostra que pode-se generalizar conhecimento sobre essa área sem depender muito do sistema utilizado.

7 4 REFERÊNCIAS A API Win32 dos Sistemas Operativos Windows. Disponível em: Handles and Objects. Disponível em: SIBERSCHATZ, A.; BAER, P. G.; GAGNE, G. Fundamentos de Sistemas Operacionais. 9. Ed., 2015.