Francis ROGARDInitiation SE processus et threads1 SYSTEME D’EXPLOITATION Gestion des processus et threads Ordonnancement

Francis ROGARD Initiation SE processus et threads 1

SYSTEME D’EXPLOITATION

Gestion des processus et threads

Ordonnancement


Une définition

• Un processus est l’image dynamique de l’exécution en mémoire centrale d’un programme exécutable dans une zone protégée.

• A chaque processus est associé le contexte :

CO, les registres, pointeur de pile

et une zone mémoire (code, pile, données)


Les états d’un processus

Prêt

Bloqué

En exécution

Attente processeur

Attente ressources

création

Fin

Élection

Blocage

Déblocage

Préemption


Le diagramme des états

actif utilisateur

actif noyau zombienouveau prêt

Endormi ou suspendu


Le bloc de contrôle (PCB)

• En plus des données et du code, le chargeur associe au processus le PCB :

un identificateur (PID)l’état (élu, bloqué ou prêt)le contexte processeur et mémoireles statistiquesles informations sur l’ordonnancementles informations sur ses ressources

ce bloc permet de gérer le contexte


Les threads (processus légers)

File exécution Ressources Espace d’adressage

Thread 3

Thread 2

Thread 1

Processus monothread

Processus multithreads

Ressources Espace d’adressage


L’ordonnancement

La fonction d’ordonnancement va permettre de choisir le processeur élu.

Si l’ordonnancement est préemptif, il sera possible de retirer un processus élu en particulier pour assurer un temps de réponse « acceptable » pour chaque processus


Les dispositifs d’ordonnancement

µP

µP

µP

µP

Répartiteur Ordonnanceur

Préemption

Blocage Déblocage

Liste des PCB bloqués

Liste des PCB prêts


Les algorithmes de choix

• Premier arrivé, Premier servi (FIFO)

temps d’attente sur les processus longs

• Par prioritéProblème de famine

• Politique du tourniquet (quantum de temps)Adapter le quantum de temps


Les politiques d’ordonnancement

• Unix/Linux :Sur la base des priorités décroissant (1-99)

temps réel : fixe (FIFO et priorité)classiques : calcul dynamique (priorité)

• WindowsSur la base des priorités croissantes (1-32)

thread temps réel : fixe (16-32)thread système : dynamique (1-15)

Une file d’attente par niveau de priorité


L’implantation Unix/Linux

Le principe de base est d’organiser les processus hiérarchiquement, à chaque nœud est associé un fils (arbre binaire)


Les caractéristiques

• Le pid, le ppid• L’uid et le gid, l’euid et l’egid• Les trois fichiers input, output et error• Le niveau de priorité• Les temps processeur, mémoire et total utilisateur• La quantité de mémoire utilisée• Le nom de la primitive en attente de sa mort


Les mécanismes de création

• Création par duplicationLa primitive C fork() crée un processus fils avec duplication du contexte au filsLe père et le fils ont le même nom

• Création par recouvrementIl n’existe pas un nouveau processus, mais un exécutable récupère le contexte d’un processus existant via le pidLa commande exec permet ce type de recouvrement


La primitive fork ()

Le schéma de création du processus dans un programme en langage C :

switch ( fork())

{ case – 1 : /* erreur */ ; break ;

case 0 : /* chez le fils */ ; break ;

default : /* chez le père */

}

/* code exécuté par les deux processus */


La synchronisation

• On dispose de trois mécanismes pour synchroniser les processus :

L’attente de mort du fils (wait)

Les signaux

Les sémaphores


L’échange de données

• On dispose de mécanismes pour transférer des données entre deux processus sans utiliser un fichier du disque dur :

Les tubes systèmes ou nommés

La mémoire partagée

Les files de messages


L’interprète de commandes

Le_prompt > ls -l

bash

wait()

ls -l

fork()

execl()

bash


La programmation de l’interprétation

Le schéma d’interprétation :switch ( fork())

{ case – 1 : /* erreur */ ; break ;case 0 : execl(« /bin/ls », « ls » ,« -l »,

NULL); break ;default : wait(0) ;

}/* code exécuté par le bash qui affiche le prompt*/


La mort d’un processus

• La fin de l’exécution de la fonction main() entraîne la mort du processus et la valeur du return est retournée à l’interprète de commandes

• L’exécution de la primitive exit() ou la commande exit entraîne la fin du processus avec l’envoi de la valeur associée à l’interprète

• La réception d’un signal entraîne aussi sa mort si le signal n’est pas associé à un traitement spécifique


Les commandes

• ps visualisation• top visualisation en temps réel• nice gestion de la priorité• time temps d’exécution• kill suppression d’un processus• wait attente de la fin du fils• exec <commande>

recouvrement par la <commande>


Démarrage du système

• Le premier processus après l’initialisation est int de pid 1Les tâches d’int sont :

Montage des systèmes de fichiers ( /proc et ceux de /etc/fstab)Mise à l’heureL’activation du swapLe lancement des services (démons) syslog, crond, lpd …Le chargement des modulesL’affectation des variables d’environnement


Le fichier /etc/inittab (1)

• Ce fichier, lu par init, indique les services à démarrer à l’initialisation. Les services sont regroupés suivant 7 niveaux d’exécution successifs

• En général : 0 arrêt du système1,s et S mode mono-utilisateur2 mode multi-utilisateurs6 redémarrage

Le niveau 3 est utilisé pour les services et 5 pour l’environnement graphique


Le fichier /etc/inittab (2)

• Une ligne du fichier comporte les informations suivantes

<identifiant> <liste des runlevels> <action> <commande>

Les actions sont :Respawn, Once, Wait, Powerfail …• Les scripts exécutés suivant les runlevels sont

dans le répertoire /etc/rc.d (rc.sysinit, init.d avec les sous répertoires rc0.d, rc1.d …)


Le script rc

• Le script rc exécute les fichiers du répertoire correspondant au numéro de runlevel passé en argument (rc 2 rc2.d)

• Dans le répertoire rc2.d, on trouve les liens symboliques vers des fichiers de /etc/init.d :

lrwxrwxrwx 1 root root 15 dec 16 2004 K50xinetd -> ../init.d/xinetd

lrwxrwxrwx 1 root root 15 dec 16 2004 S90crond -> ../init.d/crond


La hiérarchie des processus

init (pid 1) /etc/inittab

Les démons initialisés par la commande rc suivant les niveaux de priorité

crond, lpd, xinetd … Le processus de login

bash

login

getty

/etc/passwd

/etc/profile

/etc/bashrc

~/.bashrc


L’arrêt du système

• La commande shutdown

• La commande halt

• <ctrl> <alt> et <suppr>


Implantation NT et XP


Rappel

Mode utilisateur

Mode noyau

Application client

Sous système protégé (Win32)

Message

Service système

Noyau

Matériel

Gestionnaire Processus et threads

Appel système


Processus et threads

• Chaque processus comporte un ou plusieurs threads

• Le système gère des objets processus et threads

• Pas de relation père-fils, le gestionnaire de processus crée des instances d’objet pour les sous-systèmes d’environnement qui les gèrent


Les éléments du thread

• Le contexte :CO, une pile utilisateur et une noyau, les valeurs des registres, une zone privée pour des données

• L’espace commun :ce sont les objets du processus via les handles, l’espace d’adressage et toute autre ressource.


Ressources d’un processus

Processus

Jetond’accès

Liste des descripteurs espace virtuel

handle 1handle 2handle 3

Table des objets

threadfichier

sectionObjets


Les services du noyau

• Ordonnancement

• Gestion des interruptions et exceptions

interruption asynchrone

exception synchrone

• La synchronisation des processeurs

• La procédure de reprise du défaut d’alimentation


FIN

Documents

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