École Polytechnique de Montréal. Département de Génie Informatique. Cours INF2610 : Noyau d un système d exploitation. Contrôle périodique Hiver 2011

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Cécile Laperrière
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1 École Polytechnique de Montréal Département de Génie Informatique Cours INF2610 : Noyau d un système d exploitation Contrôle périodique Hiver 2011 Date : 9 mars 2011 de 18h00 à 20h00 Professeur : Hanifa Boucheneb Documentation permise : Slides du cours Pondération : 30 % Nbre. de questions : 4 Total : 20 points Calculatrices programmables et cellulaires non permis Question 1 (5 pts) : Généralités Répondez aux questions suivantes (maximum 15 lignes par question). Les réponses doivent être justifiées, concises et claires. 1. [1.5 pt] Indiquez le nombre de processus et de tubes de communication créés par «shell» lorsqu on lui soumet la commande suivante : com1 com2 com3 où com1, com2 et com3 sont des fichiers exécutables. Indiquez également pour chaque processus créé, l entrée standard, la sortie standard et la sortie erreur. Supposez que la commande ne génère aucune erreur. 2. [1 pt] Citez deux situations où l ordonnanceur d un système monoprocesseur est invoqué pour allouer le processeur à un autre processus. 3. [1.5 pt] Dans le cadre d un travail pratique, une équipe décide d utiliser un seul tube de communication pour faire communiquer un processus père avec ses processus fils (au lieu d un tube par processus fils). Un membre de l équipe propose la solution suivante : Lorsque le processus père veut envoyer des données à un processus fils, il lui envoie un signal SIGCONT, écrit les données dans le tube puis se met en pause. De son côté, chaque processus fils fait une pause avant chaque lecture du tube. Après lecture du tube, il envoie un signal SIGCONT à son père, et ainsi de suite. Cette solution est-elle correcte? Justifiez votre réponse. 4. [1 pt] Peut-on utiliser les tubes nommés pour faire communiquer deux threads, implémentés au niveau utilisateur, d un même processus? Page 1 sur 8

de questions : 4 Total : 20 points Calculatrices programmables et cellulaires non permis Question 1 (5 pts) : Généralités Répondez aux questions suivantes (maximum 15 lignes par question).

2 Question 2 (5 pts) : Processus Soit le programme suivant : #include "includes.h" int main ( ) int i=0 ; while (fork()!=0 && i<2) i=i+1; printf(" ici processus %d qui termine avec i=%d \n", getpid(), i); Supposez que les appels à la fonction fork ne retournent pas d erreur. 1. [1.5 pt] Donnez la hiérarchie des processus engendrés par ce programme. 2. [1 pt] Donnez la valeur de i affichée par chacun des processus. 3. [2.5 pts] Modifiez le code de la fonction main de manière à créer l arborescence suivante, où PP est le processus principal : PP F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 Chaque processus feuille de l arborescence affiche à l écran son PID ainsi que celui de son père avant de se terminer. Les autres processus attendent la fin de leur(s) fils avant de se terminer. Page 2 sur 8

5 pt] Donnez la hiérarchie des processus engendrés par ce programme. 2. [1 pt] Donnez la valeur de i affichée par chacun des processus. 3. [2.

3 Question 3 (4.5 pts) : Redirection des sorties standards et pipes On veut implémenter la fonction Popen définie comme suit : int Popen(char * com[ ], char sens) ; où : - com est une commande composée d un nom de fichier exécutable suivi éventuellement de paramètres, et - sens est soit égal à r ou w. Popen crée un tube anonyme et un processus fils. Le tube créé devient l entrée standard du processus fils, si sens est r. Il devient la sortie standard du processus fils, dans le cas où sens est w. Le processus fils créé se charge d exécuter la commande com. Popen retourne le descripteur du tube non utilisé par le fils, en cas de succès. Elle retourne -1, en cas d erreur. Exemple d utilisation de la fonction Popen : #include "includes.h" #define Taille 1024 int Popen(char * com[ ], char sens) ; int main (int argc, char* argv[]) char Data[Taille]; int fd = Popen (&argv[1], w ); // Popen crée un processus fils et un pipe. // Le processus fils associe sa sortie standard au pipe puis se transforme pour // exécuter la commande passée en paramètre au programme. // Popen retourne -1, en cas d erreur // Popen retourne le descripteur de lecture du pipe, en cas de succès. If (fd == -1) return -1; while (read(fd, Data, Taille)>0 ) write(1, Data, Taille); close (fd); wait(null); int Popen(char * com[ ], char sens) /* 0*/ 1. [0.5 pt] Pour l exemple précédent, indiquez l entrée standard et les sorties (standard et erreur) du processus fils créé par Popen. 2. [4 pts] Donnez le code de la fonction Popen. Page 3 sur 8

fichier exécutable suivi éventuellement de paramètres, et - sens est soit égal à r ou w. Popen crée un tube anonyme et un processus fils.

4 Question 4 (5.5 pts) : Synchronisation 1. [2 pts] Considérez les 3 processus A, B et C suivants : Semaphore S = 2; A B C P(S); a; b; V(S); P(S); c; V(S); P(S); P(S); d; e; V(S); V(S); Donnez, sous forme d un arbre, les différents ordres d exécution possibles des actions atomiques a, b, c, d et e, dans le cas où les processus sont lancés en concurrence. 2. [3.5 pts] On veut implémenter un mécanisme de diffusion d informations entre plusieurs threads d un même processus en utilisant un seul tampon de taille N (sa capacité est de N messages). Le processus est composé d un seul thread émetteur et de M threads récepteurs. L émetteur dépose, un à un, les messages à diffuser dans le tampon. Chaque récepteur doit lire, un à un, tous les messages émis par l émetteur. Complétez le code suivant de manière à synchroniser l émetteur et les récepteurs selon les spécifications données ci-dessus. #include Directives.h typedef char mess_t[1024]; #define N 100 #define M 4 mess_t tampon[n]; /*0*/ void* Emetteur ( void * num ) mess_t message; int i=0; /* 1 * / while ( 1 ) sprintf (message, "Message %d de Emetteur \n", i++); //message à émettre /*2*/ Page 4 sur 8

exécution possibles des actions atomiques a, b, c, d et e, dans le cas où les processus sont lancés en concurrence. 2. [3.

5 void* Recepteurs (void * num) /*3*/ while (1) /*4*/ int main () int i; pthread_t tid[m+1]; /*5*/ pthread_create(&tid[0], NULL, Emetteur, NULL); for(i=1; i<m+1;i++) pthread_create(&tid[i], NULL, Recepteurs, NULL); for(i=0; i<m+1; i++) pthread_join(tid[i], NULL); Page 5 sur 8

NULL); for(i=1; i<m+1;i++) pthread_create(&tid[i], NULL, Recepteurs,

6 Le corrigé Question 1 1. Trois processus (P1 pour com1, P2 pour com2 et P3 pour com3) et deux pipes tube1 et tube2. Entrée standard : clavier pour P1, tube1 pour P2, tube2 pour P3. Sortie standard : tube1 pour P1, tube2 pour P2, écran pour P3. Sortie erreur : écran pour P1, P2 et P3. 2. Le processus en cours se termine, fait un appel système bloquant, 3. Non, si un processus fils reçoit le signal SIGCONT avant de se mettre en pause. Le père et le fils vont se retrouver tous les deux en pause pour toujours. 4. Non, car, par défaut, les opérations d ouverture, de lecture et d écriture dans un tube nommé sont bloquantes. Lorsqu un thread va tenter ouvrir le tube, il bloquera et bloquera ainsi tous le processus (les autres threads du processus). Question 2 1. Le processus principal crée trois fils F1, F2 et F3, car la condition de la boucle (fork()!=0 && i<2) est toujours évaluée à faux pour chaque processus fils créé. 2. PP : i = 2. F1 : i = 0. F2 : i = 1. F3 : i = 2 3. #include "includes.h" int main ( ) int i=0, pid; while ((pid=fork())>= 0 && i<2) i=i+1; if(pid==0) printf( "ici processus feuille %d, de pere %d \n", getpid(), getppid()); else while(wait(null)>0); Question 3 : 1. Son entrée standard est le clavier. Sa sortie standard est le tube créé. Sa sortie erreur est le moniteur. 2. int Popen(char * com[ ], char sens) /* 0*/ if (sens!= r && sens!= w ) return -1; int p[2], pid ; if (pipe(p) ==-1) return -1; Page 6 sur 8

Non, si un processus fils reçoit le signal SIGCONT avant de se mettre en pause. Le père et le fils vont se retrouver tous les deux en pause pour toujours. 4.

7 if( (pid=fork()) ==0) if (sens == r ) dup2(p[0],0); else dup2(p[1],1); close(p[0]); close(p[1]); execvp(com[1], com) ; exit(-1) ; if (pid>0) if (sens == r ) close(p[0]); return p[1]; else close(p[1]); return p[0]; close(p[0]); close(p[1]); return -1; Question 4 1. a; b; c; d; e; a; b; d; e; c; a; c; b; d; e; c; a; b; d; e; c; d; e; a; b; d; e; a; b; c; d; e; a; c; b; d; e; c; a; b; 2. #include Directives.h typedef char mess_t[1024]; #define N 100 #define M 4 mess_t tampon[n]; /*0*/ sem_t libre, occupe[n], mutex; int nbc[n]; // compteurs de consommations pour les différentes entrées du tampon void* Emetteur ( void * num ) mess_t message; int i=0; /* 1 * / int ip=0, j; while ( 1 ) sprintf (message, "Message %d de Emetteur \n", i++); //message à émettre /*2*/ sem_wait(&libre); sem_wait(&mutex); strcpy(tampon[ip],message); nbc[ip]=0; // initialiser le compteur de consommations de l entrée ip sem_post(&mutex); for(j=0;j<m,j++) sem_post(&occupe[ip]); ip = (ip+1) % N; Page 7 sur 8

8 void* Recepteurs (void * num) /*3*/ int ic=0; // ic est la prochaine entrée à consommer while (1) /*4*/ mess_t message; sem_wait(&occupe[ic]); sem_wait(&mutex); strcpy(message,tampon[ic]); nbc[ic] = (nbc[ic]+1) % M; if (nbc[ic] ==0) // tous les récepteurs ont récupérés le contenu de l entrée ic sem_post(&libre); sem_post(&mutex); ic = (ic+1) % N; int main() int i; pthread_t tid[m+1]; /*5*/ sem_init(&libre,0,n); for(i=0; i<n;i++) sem_init(&occupe[i],0,0); sem_init(&mutex,0,1); pthread_create(&tid[0], NULL, Emetteur, NULL); for(i=1; i<m+1;i++) pthread_create(&tid[i], NULL, Recepteurs, NULL); for(i=0; i<m+1; i++) pthread_join(tid[i], NULL); Page 8 sur 8

sem_post(&mutex); ic = (ic+1) % N; int main() int i; pthread_t tid[m+1]; /*5*/ sem_init(&libre,0,n); for(i=0; i<n;i++) sem_init(&occupe[i],0,0);

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