Processsus, Thread et Ordonnancement - Laboratoire …falcou/teaching/processus.pdf · Les Processus Les Threads Ordonnancement Déﬁnitions Gestion des processus Mise en œuvre

Les ProcessusLes Threads

Ordonnancement

Processsus, Thread et OrdonnancementIFIPS – Formation Continue

Joel Falcou - [email protected]

Bat. 490 - Bureau 104

2008-2009

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Ordonnancement

DéfinitionsGestion des processusMise en œuvre

Définitions

Un programme

Code décrivant une tacheLangage machine dans un fichier

Un processeurAutomate électronique de traitementChange son état en fonction des instructions

Un processusUn programme exécuté par un processeur

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Définitions

Un programme




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Définitions

Un programme




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Ordonnancement


Propriétés des processus

ObjectifsSéparer les différentes tâches du systèmeGestion des fichiers/applicationsPermettre le multitache

ConséquencesChaque processus doit respecter les autres

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Propriétés des processus

ObjectifsSéparer les différentes tâches du systèmeGestion des fichiers/applicationsPermettre le multitache

ConséquencesChaque processus doit respecter les autres

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Structure d’un processus

EnvironnementVariables héritéesForme générale : PATH=/usr/binen C : getenv() et setenv()

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Le TasDonnées globales statiquesVariables allouées dynamiquementPartagées par tout les threads duprocessus

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La PileVariables temporaires duprogrammeChangements de contexteEn général limitée

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Le CodeRecopie du programme machineFixe et protégé en mémoireSegment exécutable du processus

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Cycle de vie d’un processus

Démarrage

Chargement du codeÉdition des liens dynamiquesRecopie de l’environnementInitialisation du tasInitialisation du pointeur de pileLancement premiere instruction

Comment ?Unix : fork(),exec()Windows : createprocess()

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Démarrage

Chargement du codeÉdition des liens dynamiquesRecopie de l’environnementInitialisation du tasInitialisation du pointeur de pileLancement premiere instruction

Comment ?Unix : fork(),exec()Windows : createprocess()

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Ordonnancement



En cours d’exécutionExecution instruction par instructionMise en attente si :

Demande d’E/S a satisfaireInterruptions matérielles

Allocation des ressources sur demande

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Création d’un processus#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <unistd.h>int main(){

pid_t pere,fils;int ret,x=1;printf("Starting ...\n");

fils = fork();if (fils==-1) fprintf(stderr, "fork failed");else{

if (fils==0) /* c’est le fils */{

printf("%d: Je suis le fils de %d \n", getpid(), getppid());sleep(20); x=2;printf("%d: Je sort \n",getpid());exit(20);

}else{

printf("%d: Je suis le pére de %d \n", getpid(), fils);waitpid(fils, &ret, 0);printf("%d: Le processus fils %d est sorti (code %d)\n", getpid(), getppid(),ret);

}}

}

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Recouvrement de processus

En cours d’exécutionRemplacement du code par un nouveauRemise a zéro de la pileRemise a zéro du tasCopie des descripteurs noyauxHéritage de l’environnement

On ne revient pas d’un recouvrement

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Ordonnancement


Recouvrement de processus#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <unistd.h>int main(){

char *argu[3];pid_t pere,fils;int vingt,x=1;

fils = fork();if (fils==-1) fprintf(stderr, "fork failed");else{

if (fils==0) /* c’est le fils */{

printf("%d: Je suis le fils de %d \n", getpid(), getppid());argu[0] = "";argu[1] = "-a";argu[2] = NULL;execv("/bin/uname", argu);printf("invisible !");

}else{

printf("%d: Je suis le pére de %d \n", getpid(), fils);waitpid(fils, &vingt, 0);printf("%d: Le processus fils %d est sorti \n", getpid(), getppid());

}}

}J. Falcou Système


Ordonnancement

DéfinitionsMise en œuvre

Thread vs Processus

DéfinitionUn thread est l’unité d’ordonnancement

Multi-thread = actions simultanées sur des ressources partageables

Gestion 10 à 100 fois plus rapide que pour les processus

Implantés en mode utilisateur, noyau ou hybride

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Thread vs Processus





Gestion en mode User SpaceRapidePrécaution vis à vis des appels systèmesNotion de Fibre

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Thread vs Processus





Gestion en mode Kernel SpaceUne fonction de thread = 1 appel systèmeBon couplage avec l’ordonnanceurGestion efficace des appels systèmes internes

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Relation Processus-Threads

DéfinitionUn processus peut contenir plusieurs Threads simultanément

Ressources spécifiquesles Pilesle contexte d’appel

Ressources partagéesle Tasles descripteurs de fichiersle processeur (hyper-threading)

Nécessité de gérer ces partages

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Ordonnancement







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Ordonnancement







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Ordonnancement


API et standards

Plusieurs variantes ...Posix le plus standardWinThreadJava.Thread géré par la machine virtuelle

Pièges à éviterVariables globalesDebordement de pilesGestion des signaux

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Ordonnancement


API et standards

Plusieurs variantes ...Posix le plus standardWinThreadJava.Thread géré par la machine virtuelle

Pièges à éviterVariables globalesDebordement de pilesGestion des signaux

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Ordonnancement


Threads POSIX par l’exemple#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <pthread.h>

void *my_process (void * arg){

int i;

for (i = 0 ; i < 5 ; i++) {printf ("Thread %s: %d\n", (char*)arg, i);sleep (1);

}pthread_exit (0);

}

int main(){

pthread_t th1, th2;void *ret;

pthread_create (&th1, NULL, my_process, "1");pthread_create (&th2, NULL, my_thread_process, "2");

pthread_join (th1, &ret);pthread_join (th2, &ret);

}

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OrdonnancementPolitiques

Gestion réaliste des processus

ProblématiqueUn processus = ressourcesPlusieurs processus ? ? ?Il faut partager les ressources

L’ordonnancementSélectionner un processus parmi les activablesQuelles politiques ?Quelle représentation ?

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Gestion réaliste des processus

ProblématiqueUn processus = ressourcesPlusieurs processus ? ? ?Il faut partager les ressources

L’ordonnancementSélectionner un processus parmi les activablesQuelles politiques ?Quelle représentation ?

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Comment ordonnancer ?

Propriétés d’un ordonnancement

ÉquitéEfficacitéRéactivité

Solutions modernesOrdonancement préemptifAllocation de quantum de temps

Mais pas universelles :(Quantum faible = meilleur réactivitéQuantum fort = meilleur efficacité

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Quelques Ordonnancements

FIFO (ou round-robinPremier arrivé, Premier serviTemps de réponse ∝ nombre de processus actifsCertains processus doivent être activés avant les autres

Priority QueuesOrdonnancement en fonction de la priorité des processusProcessus interactif = Priorité hauteRisque de famine pour les processus à faible priorité

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Quelques Ordonnancements

FIFO (ou round-robinPremier arrivé, Premier serviTemps de réponse ∝ nombre de processus actifsCertains processus doivent être activés avant les autres

Priority QueuesOrdonnancement en fonction de la priorité des processusProcessus interactif = Priorité hauteRisque de famine pour les processus à faible priorité

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Exemples

Données du problèmeCinq processus A,B,C,D,E exécutés dans cet ordreAucun appel à des I/ODurées des processus :

Proc. A B C D EDurée 10s 6s 2s 4s 8sPrio 3 5 2 1 4

Stratégies

Ordonnancement préemptif à quantum de 2sPrioritéRound-Robin

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Exemples

Données du problèmeCinq processus A,B,C,D,E exécutés dans cet ordreAucun appel à des I/ODurées des processus :

Proc. A B C D EDurée 10s 6s 2s 4s 8sPrio 3 5 2 1 4

Stratégies

Ordonnancement préemptif à quantum de 2sPrioritéRound-Robin

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Exemples

A (3, 10s)

B (5, 6s)

C (2, 2s)

D (1, 4s)

E (4, 8s)0 5 10 15 20 25 30

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Exemples

A (10s)

B (6s)

C (2s)

D (4s)

E (8s)0 5 10 15 20 25 30

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Documents

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