Informatique pour scientifiques hiver Plan général Systèmes d exploitation

Transcription

1 Informatique pour scientifiques hiver Janvier Systèmes d exploitation - partie 2 (=OS= Operating Systems) Dr. Dijana Petrovska-Delacrétaz DIVA group, DIUF 1 Plan général Systèmes d exploitation 1. Motivations et bibliographie 2. Vue d ensemble d un système d exploitation 3. Gestion de mémoire - au départ 4. Gestion de mémoire - systèmes récents 5. Gestion de processus 6. Gestion de fichiers 7. Gestion de périphériques 8. Gestion du système 9. Exemples de OS 10. Sécurité informatique 2 1

2 5 Gestion de processus Problèmes si plusieurs utilisateurs => plusieurs jobs et un CPU => multiprogramming (multitasking) Définitions: multi-programming: un CPU, plusieurs programme résident simultanément dans la mémoire principale, exécution simultanée (p.ex. requêtes Inpout/Output - I/O et calcul CPU) programme = entité inactive, composée de séquence d instructions avec lesquels l orienteur peut résoudre un problème job = programme soumis par l utilisateur pour exécution par le OS (en attente) processus = programme lorsqu il est en exécution par le OS par le processeur et a l aide du gestionnaire de proce Travail typique du CPU lors du multi-programming Analogie : nous sommes en train d assembler un objet et sommes dérangés par un voisin étapes: décider du programme à exécuter (job A), identifier les ressources; exécution du processus; interruption; passage au job B (prioritaire); ressources B; exécution B; terminaison B suite exécution joba terminaison joba 4 2

3 5.2 Planification de jobs versus planification de processus Les étapes précédentes sont effectues par Gestionnaire de processus, est composé de organisateur de jobs (= en job scheduler) high-level tâche: choisir la séquence de programmes de façon à optimiser les ressources (I/O et CPU) organisateur de processus ( = en process scheduler) low level Planification de processus Tache: exécution de la liste ordonnée des jobs Caractéristique principale des programmes: Composition en cycles CPU et I/O avec Distribution des fréquences de la de la durée des cycles CPU (loi de Poisson. i.e maj cycle courts) 6 3

4 5.3.1 Statut d un processus en attente --1--> prêt --2-> en exécution --6--> terminé < en attente 1: Job Scheduler ( en fonction de mémoire, periféroqies) 2: P- Scheduler (algorithme) 3: P-S (interuption par duréé ou par priorité) 4: P-S ( sur signal du gestionn. de periferique ou gestionnaire des interuptions) 5: P-S ( requete I/O ou erreur) 6: J et P Sch (libération des ressources) Contrôleur des processus (P) Aanalogie: contrôle passeport Informations: P- Id Status du P attente, prêt, interrompu, non défini pour on Contenu des registres (si interruption) Mémoire principale (addresse des jobs, mapping mémoire virutelle et physique) Ressources Priorités Comptabilisation et statistiques 8 4

5 5.4 Stratégies de gestions des P Limitations: nombre de ressources (disques durs, périphériques, ) limité ressources non partageables allocation des certaines ressources non automatique Critères importants et pas compatibles: maximiser le flux de jobs (seul jobs court) minimiser les temps de réponse (favoriser les jobs interactifs) minimiser temps d exécution (favoriser les prog. batch) minimiser temps attente (réduire le nombre d utilisateurs) maximiser utilisation CPU (de calcul) : (favoriser prog qui calculent ) optimiser l exécution de tous les jobs : même durée de CPU et de I/O pour tous Décisions à prendre de la part de l ingénieur système Algorithmes de gestion des P Scheduling stratégies (6 algo utilisées) : pre-emtive (avec interruption) non pre-emptive (sans interruption) 1) First-Come First-Served Gantt Chart (évolution dans le temps) ex: Job A -cycle CPU 15 ms, B - 2 ms, C -ms : temps moyen d execution = 16.7 ms ex: C, B, A : temps moyen d exécution = 7.3 ms Difficile de trouver la suite optimale, imprévisible 10 5

6 5.5 suite 2) Choix du Job le plus court (selon temps calcul CPU, seul batch jobs) ex: batch jobs A -> D avec cycles CPU de 5, 2, 6, 4 dans suite B D A C temps exécution moyen = 9 optimal si suite de jobs connue et fiable 3) Ordonnancement selon listes de priorités algo sans interruption physique, seulement CPU-I/O) priorités par défaut, déterminées selon: utilisateur, ing.système gestionnaire de processus selon besoins mémoire périphériques nécessaires CPU requis Temps passé dans le cycle 11 4) Temps restant minimal (avec interruptions) ex (batch) temps arrivage job A B C D cycle CPU suite effective A B C B D A Temps de résidence = temps terminaison - temps arrivage temps moyen = 6.25 Si algo du Job suivant le plus court (sans interruptions) A B C D > temps moyen =

7 5) Round-robin (à chacun son tour) utilisation pour des jobs interactifs tours de tranches de CPU prédéterminées pour tous les jobs ex (jobs interactifs ), CPU unité = 4 temps arrivage job A B C D cycle CPU temps exec: suite de jobs: A B C D A C D C temps exec moyen = Efficacité dépend de taille de l unité CPU en fonction de la cycle CPU moyen Ex avant. Avec unité CPU de 10 = pas d attente inutile 5 = 1 changement 1 7 changements Si intractivité est importante: si batch alors le temps de résidence est pas importnat 13 6) Files avec temps niveaux de priorités différentes On regroupe des jobs qui sont similaires, selon priorités exigences en CPU ou en I/O Batch jobs: en arrière des interactive jobs Dans chaque file on utilise le first come first served Problèmes: Comment procéder dans les files d attente Est-ce que la priorité est observée Si files traites en entier, peut être files qui ne seront jamais traitées Si trop d attente d une file alors execution Cas possibles: 14 7

8 Mémoire cache suite Cas possibles: pas de mouvement entre les files, facile a géreré, (ok pour priorites, si peu d e jobs avec priorité haute) Mouvement entre les files:. avec durée fixe.. selon aging Memoire cache: a acces rapide, CPU rapide, mémoire principale lente Il y a aussi les interruptions pour cause d erreur 15 8