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89ef1a3297
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c0166072c1
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5 changed files with 652 additions and 5 deletions
14
config.toml
14
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[Author] # Used in authorbox
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[Params]
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post_meta = ["author", "date", "categories", "translations"]
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[Params.sidebar]
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home = "right" # Configure layout for home page
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Normal file
340
content/assets/images/souris.svg
Normal file
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@ -0,0 +1,340 @@
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<!-- Generator: Adobe Illustrator 11 Build 197, SVG Export Plug-In -->
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
||||
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|
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|
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<polyline
|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
||||
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
||||
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|
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|
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<polyline
|
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|
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|
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|
||||
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|
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|
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<polyline
|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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points="102.001,59.07 92.13,59.07 92.13,68.941 102.001,68.941 102.001,59.07 "
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|
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|
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|
||||
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|
||||
points="92.13,59.07 92.13,49.199 82.259,49.199 82.259,59.07 92.13,59.07 "
|
||||
id="polyline3999"
|
||||
style="fill:#030200;fill-rule:evenodd" />
|
||||
<polyline
|
||||
clip-path="url(#XMLID_2_)"
|
||||
clip-rule="evenodd"
|
||||
points="82.259,59.07 72.388,59.07 72.388,68.941 82.259,68.941 82.259,59.07 "
|
||||
id="polyline4001"
|
||||
style="fill:#030200;fill-rule:evenodd" />
|
||||
<polyline
|
||||
clip-path="url(#XMLID_2_)"
|
||||
clip-rule="evenodd"
|
||||
points="92.13,118.297 82.259,118.297 82.259,138.039 52.646,138.039 52.646,197.265 121.744,197.265 121.744,138.039 92.13,138.039 92.13,118.297 "
|
||||
id="polyline4003"
|
||||
style="fill:#f1e9d9;fill-rule:evenodd" />
|
||||
<polyline
|
||||
clip-path="url(#XMLID_2_)"
|
||||
clip-rule="evenodd"
|
||||
points="23.033,118.297 13.162,118.297 13.162,177.522 23.033,177.522 23.033,118.297 "
|
||||
id="polyline4005"
|
||||
style="fill:#030200;fill-rule:evenodd" />
|
||||
<polyline
|
||||
clip-path="url(#XMLID_2_)"
|
||||
clip-rule="evenodd"
|
||||
points="32.904,118.297 32.904,108.426 42.775,108.426 42.775,98.555 32.904,98.555 32.904,88.684 23.033,88.684 23.033,118.297 32.904,118.297 "
|
||||
id="polyline4007"
|
||||
style="fill:#030200;fill-rule:evenodd" />
|
||||
<polyline
|
||||
clip-path="url(#XMLID_2_)"
|
||||
clip-rule="evenodd"
|
||||
points="32.904,108.426 32.904,118.297 23.033,118.297 23.033,177.522 13.162,177.522 13.162,217.007 23.033,217.007 23.033,207.136 32.904,207.136 32.904,197.265 42.775,197.265 42.775,138.039 52.646,138.039 52.646,118.297 42.775,118.297 42.775,108.426 32.904,108.426 "
|
||||
id="polyline4009"
|
||||
style="fill:#f1e9d9;fill-rule:evenodd" />
|
||||
<polyline
|
||||
clip-path="url(#XMLID_2_)"
|
||||
clip-rule="evenodd"
|
||||
points="32.904,207.136 23.033,207.136 23.033,217.007 32.904,217.007 32.904,207.136 "
|
||||
id="polyline4011"
|
||||
style="fill:#030200;fill-rule:evenodd" />
|
||||
<polyline
|
||||
clip-path="url(#XMLID_2_)"
|
||||
clip-rule="evenodd"
|
||||
points="32.904,217.007 23.033,217.007 23.033,226.878 151.357,226.878 151.357,217.007 141.486,217.007 141.486,207.136 32.904,207.136 32.904,217.007 "
|
||||
id="polyline4013"
|
||||
style="fill:#d5cfc2;fill-rule:evenodd" />
|
||||
</g>
|
||||
<rect
|
||||
x="82.286003"
|
||||
y="39.331001"
|
||||
width="9.8800001"
|
||||
height="9.8800001"
|
||||
id="rect4015" />
|
||||
<rect
|
||||
x="82.319"
|
||||
y="29.487"
|
||||
width="9.8800001"
|
||||
height="9.8800001"
|
||||
id="rect4017" />
|
||||
<rect
|
||||
x="92.184998"
|
||||
y="19.643"
|
||||
width="9.8809996"
|
||||
height="9.8800001"
|
||||
id="rect4019" />
|
||||
<rect
|
||||
x="102.226"
|
||||
y="9.8959999"
|
||||
width="9.8800001"
|
||||
height="9.8800001"
|
||||
id="rect4021" />
|
||||
<rect
|
||||
x="112.076"
|
||||
width="9.8800001"
|
||||
height="9.8800001"
|
||||
id="rect4023"
|
||||
y="0" />
|
||||
<rect
|
||||
x="121.951"
|
||||
width="9.8789997"
|
||||
height="9.8800001"
|
||||
id="rect4025"
|
||||
y="0" />
|
||||
</g>
|
||||
</svg>
|
||||
|
After Width: | Height: | Size: 12 KiB |
100
content/systemes_exploitation/1-introduction/index.md
Normal file
100
content/systemes_exploitation/1-introduction/index.md
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,100 @@
|
|||
---
|
||||
title: "Systèmes d'exploitation : Introduction"
|
||||
date: 2021-09-10
|
||||
tags: ["système", "appels système", "interruption"]
|
||||
categories: ["Systèmes d'exploitation", "Cours"]
|
||||
---
|
||||
|
||||
## Qu'est ce que c'est?
|
||||
|
||||
D'après
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||||
[Wikipedia](https://fr.wikipedia.org/wiki/Syst%C3%A8me_d%27exploitation), "un
|
||||
système d'exploitation est est un ensemble de programmes qui dirige
|
||||
l'utilisation des ressources d'un ordinateur par des logiciels applicatifs."
|
||||
|
||||
Il permet l'abstraction matérielle *(via les pilotes de périphériques)*, la
|
||||
gestion des processus *(et leur séparation, permettant à un processus défectueux
|
||||
de ne pas impacter les autres)*, la gestion fine des ressources...
|
||||
|
||||
Le systèmes d'exploitation prend en charge la gestion du processeur, de la
|
||||
mémoire, des accès disques, de la pile réseau, les services et souvent aussi
|
||||
l'interface graphique. Il peut-être *(rarement)* mono-utilisateur ou
|
||||
multi-utilisateur.
|
||||
|
||||
Il est donc important de ne pas confondre **Noyau** et système d'exploitation,
|
||||
le premier étant une partie du second.
|
||||
|
||||
## Les interruptions
|
||||
|
||||
D'après [Wikipedia](https://fr.wikipedia.org/wiki/Interruption_(informatique)),
|
||||
"une interruption est une suspension temporaire de l'exécution d'un programme
|
||||
informatique par le microprocesseur afin d'exécuter un programme prioritaire
|
||||
(appelé service d'interruption)."
|
||||
|
||||
|
||||
Les interruptions peuvent être envoyées par les périphériques ou le CPU
|
||||
lui-même. Lors de l'envoi d'une interruption, aucun message n'est envoyé,
|
||||
seulement son numéro, le CPU fait alors un saut vers une routine définie par
|
||||
**la table d'interruption**. Cette table est mise en place par le *noyau* en
|
||||
RAM. Cette table contient une entrée par interruption.
|
||||
|
||||
Il existe deux grand type
|
||||
d'interruption:
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||||
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||||
* Celle basées sur le matériel
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||||
* Celle basée sur le temps (horloge)
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|
||||
La routine propre à l'interruption appellen ensuite une *iret* afin de reprendre
|
||||
l'exécution précédente.
|
||||
|
||||
sous certaines conditions, certaines interruptions sont "masquable" *(mais elle
|
||||
ne peuvent pas être ignorées)*.
|
||||
|
||||
### Le cas du timer
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||||
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||||
C'est une interruption déclenchée à intervalle régulier, en général toutes les
|
||||
10ms. Ainsi un processus ne peut pas monopoliser indéfiniment le CPU. Ainsi le
|
||||
noyau peut stopper, voire tuer un processus trop gourmand.
|
||||
|
||||
## Les privilèges
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||||
Nous avons besoin de contrôler ce que font les processus, seult le noyau doit
|
||||
être tout-puissant. Le contrôle des instructions autorisée ou non ne peut se
|
||||
faire **qu'au niveau du matériel** et donc du CPU.
|
||||
|
||||
Ainsi ce dernier disponse de deux modes de fonctionnement:
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||||
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* **protégé**: seul un nombre restreint d'instruction sont disponibles
|
||||
* **réel** (ou noyau) toutes les instructions sont disponibles.
|
||||
|
||||
Si une instruction privilégiée est exécutées par un processus, une exception
|
||||
(sorte d'interruption) est lancée.
|
||||
|
||||
Pour des questions de sécurité, un processus ne doit pas pouvoir exécuter des
|
||||
instructions privilegiées. En effet le rôle du noyau ets aussi de faire
|
||||
abstraction du matériel, lui seul y a accès. Cependant certains processus ont
|
||||
besoin d'y accéder **un affichage** avec `printf` ou la **saisie d'un texte au
|
||||
clavier** ou encore **créer un processus**.
|
||||
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||||
### Les appels systèmes
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||||
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||||
Pour celà le noyau dispose d'un mécanisme : **les appels systèmes**. ainsi le
|
||||
noyau contient des routines pouvant être utiles aux processus. Ces routines sont
|
||||
appelés par des interruptions logicielles. Le processus positionne le numéro de
|
||||
l'appel un registre (`%eax` sur les processeurs Intel) et lance l'interruption.
|
||||
|
||||
Côté noyau, une table contenant la liste des appels systèmes est positionnée en
|
||||
RAM.
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||||
L'utilisation des appels systèmes est sécurisée : les processus ne joue pas avec
|
||||
des adresse mémoires contenant des routines, mais ne connaissent seulement son
|
||||
numéro. Les paramètres necessaires aux appels sont eux stockés sur la pile.
|
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||||
### Dans les systèmes modernes.
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||||
Ils sont nombreux : on en compte environ 330 dans Linux et plus de 500 dans
|
||||
MacOSX.
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|
||||
Sour Linux, certaines routines sont inclues dans la `libc` et ne sont donc pas
|
||||
des appels système. Par exemple `printf` qui affiche des éléments à l'écran et
|
||||
inclu dans la `libc` utilise l'appel système `write`.
|
||||
199
content/systemes_exploitation/2-processus/index.md
Normal file
199
content/systemes_exploitation/2-processus/index.md
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,199 @@
|
|||
---
|
||||
title: "Systèmes d'exploitation : Les processus"
|
||||
date: 2021-09-17
|
||||
tags: ["système", "appels système", "processus"]
|
||||
categories: ["Systèmes d'exploitation", "Cours"]
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||||
---
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|
||||
Les processus sont des instances vivants de programmes. Un programme représente
|
||||
du code binaire stocké sur un support de stockage.
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||||
Un processus est un espace d'adressage en mémoire et d'un contexte d'exécution.
|
||||
Plus d'information est disponible [dans les cours de prog. système]({{< ref
|
||||
"../../progsys/3-processus/index.md">}} "Les processus")
|
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||||
## Accès à la mémoire
|
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L'espace d'adressage contient des segments mémoire :
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* le *segment de texte* / de code: les instructions optimisées par le
|
||||
compilateur, souvent en lecture seule dans les systèmes modernes.
|
||||
* le *segment data* contenant lui même le segment des *données initialisées* et
|
||||
le BSS (données non-initialisées)
|
||||
* le *tas*, zone de mémoire dynamique gérée par la `libc` par l'utilisation de
|
||||
`malloc()` et `free()`. Le système ne peut détecter un accès en dehors de
|
||||
la plage définie par un `malloc()`. Lorsque le tas n'a plus d'espace alors
|
||||
la `libc` effectue un appel système (mais le noyau peut refuser d'allouer)
|
||||
* la *pile d'exécution*, sa taille est de 8MiB maximum sous Linux. Ce segment
|
||||
contient les paramètres des fonctions et leurs variables locales.
|
||||
* les *librairies partagées* mappees à la demande.
|
||||
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||||
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||||
Il est possible de voir les espaces de mémoire alloués pour un processus donné :
|
||||
|
||||
```
|
||||
cat /proc/self/maps
|
||||
55fee9705000-55fee9707000 r--p 00000000 fe:01 1979024 /usr/bin/cat
|
||||
55fee9707000-55fee970c000 r-xp 00002000 fe:01 1979024 /usr/bin/cat
|
||||
55fee970c000-55fee970f000 r--p 00007000 fe:01 1979024 /usr/bin/cat
|
||||
55fee970f000-55fee9710000 r--p 00009000 fe:01 1979024 /usr/bin/cat
|
||||
55fee9710000-55fee9711000 rw-p 0000a000 fe:01 1979024 /usr/bin/cat
|
||||
55feead5a000-55feead7b000 rw-p 00000000 00:00 0 [heap]
|
||||
7fbcfa322000-7fbcfa344000 rw-p 00000000 00:00 0
|
||||
7fbcfa344000-7fbcfa62c000 r--p 00000000 fe:01 1987533 /usr/lib/locale/locale-archive
|
||||
7fbcfa62c000-7fbcfa62e000 rw-p 00000000 00:00 0
|
||||
7fbcfa62e000-7fbcfa654000 r--p 00000000 fe:01 1969528 /usr/lib/libc-2.33.so
|
||||
7fbcfa654000-7fbcfa79f000 r-xp 00026000 fe:01 1969528 /usr/lib/libc-2.33.so
|
||||
7fbcfa79f000-7fbcfa7eb000 r--p 00171000 fe:01 1969528 /usr/lib/libc-2.33.so
|
||||
7fbcfa7eb000-7fbcfa7ee000 r--p 001bc000 fe:01 1969528 /usr/lib/libc-2.33.so
|
||||
7fbcfa7ee000-7fbcfa7f1000 rw-p 001bf000 fe:01 1969528 /usr/lib/libc-2.33.so
|
||||
7fbcfa7f1000-7fbcfa7fc000 rw-p 00000000 00:00 0
|
||||
7fbcfa80f000-7fbcfa810000 r--p 00000000 fe:01 1969517 /usr/lib/ld-2.33.so
|
||||
7fbcfa810000-7fbcfa834000 r-xp 00001000 fe:01 1969517 /usr/lib/ld-2.33.so
|
||||
7fbcfa834000-7fbcfa83d000 r--p 00025000 fe:01 1969517 /usr/lib/ld-2.33.so
|
||||
7fbcfa83d000-7fbcfa83f000 r--p 0002d000 fe:01 1969517 /usr/lib/ld-2.33.so
|
||||
7fbcfa83f000-7fbcfa841000 rw-p 0002f000 fe:01 1969517 /usr/lib/ld-2.33.so
|
||||
7ffccf574000-7ffccf595000 rw-p 00000000 00:00 0 [stack]
|
||||
7ffccf5c8000-7ffccf5cc000 r--p 00000000 00:00 0 [vvar]
|
||||
7ffccf5cc000-7ffccf5ce000 r-xp 00000000 00:00 0 [vdso]
|
||||
ffffffffff600000-ffffffffff601000 --xp 00000000 00:00 0 [vsyscall]
|
||||
```
|
||||
|
||||
On y voit biens les adresses de début, ceux de fin, les droits (`r`ead,
|
||||
`w`rite, e`x`ecute, `p`rivate)
|
||||
|
||||
L'accès par un processus à un espace mémoire invalide donne lieu à la fameuse
|
||||
`segmentation fault`. Mais il est tout à fait possible de lire et écrire vers
|
||||
une zone non allouée du tas. Par exemple j'initialise un tableau de 10 éléments
|
||||
et les rmpli avec une boule de 15 itérations.
|
||||
|
||||
## Attributs d'un processus
|
||||
|
||||
en plus de l'espace mémoire alloué pour le processus, le noyau stocke en mémoire
|
||||
un ensemble d'attributs : son identitiants (`PID`), sa priorité, l'`UID`
|
||||
(réel/effectif), la table des descripteurs de fichiers, la table des signaux, un
|
||||
espace pour sauvegarder les registres (changement de contexte, reprise sur
|
||||
interruption).
|
||||
|
||||
## Création et vie des processus
|
||||
|
||||
Un processus voulant en créer un autre doit faire un appel système `fork`. Lors
|
||||
du changement de contexte, les registres du processus `p0` sont sauvegardés puis
|
||||
remplacés par ceux de `p1`.
|
||||
|
||||
Les signaux sont délivrés au processus lors du passage du noyau à l'exécution.
|
||||
|
||||
### Processus bloquants
|
||||
|
||||
Lorsqu'un processus attends un appel bloquant (par exemple `read()`) il est muse
|
||||
en sommeil. Lorque l'interruption est lancée, alors le noyau réveille le
|
||||
processus.
|
||||
|
||||
## Ordonnancement
|
||||
|
||||
L'ordonnancement essaye définir un **fonctionnement universel** visant à
|
||||
organiser l'exécution concurente de processus sur un CPU. Un fonctionnement
|
||||
universel, convenant donc à tous les usages, *est impossible à obtenir*. Il
|
||||
dépend en effet de l'utilisation qui en est fait : interactif, temps-réel etc.
|
||||
|
||||
Dans le cadre d'un système interactif, la réactivité est la caractéristique la
|
||||
plus importante.
|
||||
|
||||
### Stratégie
|
||||
|
||||
Le type de système influe donc sur la stratégie à adopter. nous allons en
|
||||
détailler certaines.
|
||||
|
||||
#### FIFO - First In First Out
|
||||
|
||||
Une liste chainée de processus, on exécute le premier jusquà la fin de son
|
||||
exécution ou qu'il soit bloqué puis le second et ainsi de suite.
|
||||
|
||||
C'est une technique facile à implémenter, il est très peu couteux en temps
|
||||
processeur (le noyau intervient peu, peu de changement de contexte) mais
|
||||
comporte un gand risque de **famine** : un processus en boucle ne rendrai jamais
|
||||
la main.
|
||||
|
||||
#### Round-Robin
|
||||
|
||||
Un **temporisateur** valable pour tous: le changent de contexte intervient toute
|
||||
les 10ms par exemple. C'est une technique facile à implementer, il y a plus de
|
||||
famine mais on ne **gère pas de priorité**. S'il y a beaucoup de processus,
|
||||
alors notre éditeut de texte sera moind réactif.
|
||||
|
||||
#### Priorité stricte
|
||||
|
||||
Les processus sont triés par priorité et les plus important son exécutés en
|
||||
premier. contrairement au *Round-Robin* on gère la priorité mais ette technique
|
||||
est discriminatoire. Comment **assigner les priorités**? Au faciès?
|
||||
|
||||
#### Priorité dynamique
|
||||
|
||||
La priorité change au cours de la vie du processus car il change de
|
||||
comportement.
|
||||
|
||||
Dans le cas d'une **opération de compilation** par exemple, le
|
||||
compilateur lit les fichiers sources effectuant beaucoup de `read` et se
|
||||
bloauqnt donc. Ensuite il compile et utilise beaucoup de CPU.
|
||||
|
||||
L'ordonnanceur observe donc les métriques du passé pour prévoir l'avenir. Dans
|
||||
l'example du compilateur, le noyau observe que sur les 10ms de temporisation,
|
||||
notre processus **s'est bloqué (et change de contexte) au bout de 1ms**. Puis
|
||||
losqu'il compile, notre compilateur va rester sur le CPU **pour toute sa
|
||||
tempotisation**.
|
||||
|
||||
Mais comment choisir la bonne priorité en fonction de ces métriques? Tout
|
||||
simplement **en choisissant d'abord les processus les plus courts**. C'est la
|
||||
stratégie utilisée en général dans les **système interactifs**.
|
||||
|
||||
#### La stratégie utilisée dans le noyau Linux 2.4
|
||||
|
||||
Cette version du noyau Linux, la gestion de l'ordonnancement se fait par
|
||||
l'attribution de crédits. Un processus utilisant l'UC le fait en dépensant des
|
||||
crédits, plus il l'utilise plus il en dépense.
|
||||
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Lorqu'un processus n'a plus de crédit, il ne peut plus utiliser l'UC jusqu'à ce
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que le noyau en redistribue. Il le fait lorque aucun processus prêt n'a de
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crédit.
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Les processus n'ayant pas dépensé tous ses crédits se voit prélever un
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"impots":
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```
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Crédit = Cn + (Cn-1/2) + (Cn-2/4) + (Cn-3/8) + ...
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```
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Dans la limite de 2C.
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### Et pour les système multi-cœur
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Chaque cœur exécute un ordonnanceur de façon asynchrone, la liste de processus
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peut-être :
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* partagée entre tous les cœurs
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* distribuée par cœur
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Il est bon de noter qu'une **UC peut envoyer une interruption à un autre UC**.
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## Threads et processus
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Un processus est un espace d'adressage plus une pile d'exécution. Un thread est
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juste un **autre flow d'exécution dans le même espace d'adressage**. La création
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de threads (aussi appelés processus légers) est dons plus efficace : il n'y a
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pas de création d'espace d'adressage.
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Dans les noyaux modernes, tout est thread.
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### Accès concurents à la mémoire
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Les threads partagent donc des espace commun de mémoire, il est donc important
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de gérer des accès concurrent. En effet l'accès aux mêmes cases mémoires par
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plusieurs threads peut conduire à des fonctionnements arbitraires.
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Il est à noter que les accès à la mémoire sont de toute façon atomique: *une
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opération de lecture ou écriture à la fois*. Mais ce n'est pas suffisant, un
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example de code est disponible [dans les cours de prog. système]({{< ref
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"../../progsys/5_les-processus_legers/index.md">}} "Les processus légers")
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Le noyau doit donc mettre en place des primitive de synchronisation.
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@ -1 +1 @@
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Subproject commit 6167552546f60f5a22344909061afa5b62754555
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Subproject commit fbd4163bd076a82adf430116ac4e5f165df86c8f
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