ECOLE POLYTECHNIQUE DE MONTREAL. Département de génie informatique et génie logiciel

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Marc Labranche
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1 ECOLE POLYTECHNIQUE DE MONTREAL Département de génie informatique et génie logiciel Cours INF2610: Noyau d un système d exploitation (Hiver 2015) 3 crédits ( ) CONTRÔLE PÉRIODIQUE DATE: Jeudi le 19 mars 2015 HEURE: 9h30 à 11h20 DUREE: 1H50 NOTE: Toute documentation permise, calculatrice non programmable permise Ce questionnaire comprend 4 questions pour 20 points École Polytechnique de Montréal page 1 Département de génie informatique et génie logiciel

2 Question 1 (4 points) a) Les commandes suivantes sont exécutées dans une invite de commande shell avec le résultat montré que la commande 4, toto, n est pas touvée. L environnement est semblable à celui du laboratoire Linux utilisé pour vos travaux pratiques. L invite de commande affiche un numéro de commande qui s incrémente à chaque fois, suivi d un $ en début de ligne, pour indiquer qu elle est prête à recevoir la prochaine commande. i) Comment pourriezvous exécuter la commande toto directement, en ajoutant des caractères à la commande 4 pour être plus explicite sur où trouver la commande? ii) Comment pourriez-vous modifier l environnement de l invite de commande à l aide d une commande 5 (cachée dans l exemple sous l étiquette [commande mystère]) pour que la commande toto entrée comme commande 6 puisse être trouvée. (2 points) 1 $ echo $PATH /usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin 2 $ pwd /tmp/test 3 $ ls toto 4 $ toto toto: command not found 5 $ [commande mystère] 6 $ toto b) Les commandes suivantes sont exécutées dans une invite de commande shell. L environnement est semblable à celui du laboratoire Linux utilisé pour vos travaux pratiques. Quel est le contenu du fichier resultat à la fin? (1 point) 1 $ echo "A" > fichier1 2 $ echo "B" > fichier1 3 $ echo "C" 2> fichier1 C 4 $ echo "D" >> fichier1 5 $ echo "E" >> fichier1 6 $ echo "F" > fichier2 7 $ cat fichier2 fichier1 fichier2 > resultat c) Dans le cadre de la première séance de laboratoire, lab0, vous avez exécuté tout en traçant avec strace deux programmes: un petit programme en assembleur, minisys, qui fait un appel système sys_write avant de sortir, et un programme en C, hello, qui lui aussi écrit un cours message (avec printf) avant de sortir. Est-ce que les deux traces sont très différentes? Expliquez? (1 point) École Polytechnique de Montréal page 1 Département de génie informatique et génie logiciel

3 Question 2 (6 points) a) Le programme suivant s exécute sur un système Linux. Supposez que le système contient les ressources nécessaires de sorte que les appels fork, printf, sleep et autres fonctionnent toujours correctement. Supposez que le système est mono-processeur, que processus initial de ce programme a le pid 1002, que son parent a le pid 1001 et que les processus créés en séquence seront numérotés sequentiellement à partir de là (1003, ). Plus encore, on suppose que lors d un fork, le processus enfant est créé mais ne s exécute pas tout de suite car le processus parent continue à s exécuter jusqu au sleep qui arrive plus loin, ensuite les processus enfant font de même en s exécutant jusqu au sleep aussi, par ordre de leur date de création. Ces hypothèses sur l ordonnancement ne changent pas vraiment le résultat mais permettent de déterminer l ordre dans lequel les opérations seront effectuées, et les numéros de processus assignés. Ceci évite d avoir une multitude de solutions possibles avec un ordre et des numéros de processus qui diffèrent. i) Quel sera le nombre de processus créés? ii) Quel est l arbre des processus? iii) Quelle est la sortie produite avec printf sur stdout? (3 points) #include <sys/types.h> int main(int argc, char **argv) { pid_t p; int i, n=4; for (i=0; i<n; i++) { p = fork(); printf("%d/%d: i=%d, p=%d=fork()\n",getpid(),getppid(),i,p); if ((i % 2) == 0 && p == 0) { printf("%d/%d: exit 1\n", getpid(), getppid()); sleep(10); return 1; printf("%d/%d: exit 0\n", getpid(), getppid()); sleep(10); return 0; b) Le programme suivant est exécuté. i) Combien de thread sont créés? ii) Donnez une sortie possible de ce programme (ligne générée par le printf pour chacun des thread)? iii) Pour chacune des variables affichées, v1[n], v2, v3, v4, pour un thread n, dites si le contenu de la variable est sujet à une course et peut donc varier d une exécution à l autre? iv) Pourrait-on avoir la valeur 1 affichée pour v2 par les 4 threads? Expliquez? (3 points) #include <pthread.h> #include <stdlib.h> École Polytechnique de Montréal page 2 Département de génie informatique et génie logiciel

4 int nb = 4, v[4] = {0,1,2,3, v1[4] = {0,0,0,0, v2 = 0; void *thread_start(void *p) { int n = *((int *)p), v3 = 0; static int v4 = 0; v1[n]++; v2++; v3++; v4++; printf("thread %d, v1[%d]=%d, v2 = %d, v3 = %d, v4 = %d\n", n, n, v1[n], v2, v3, v4); int main() { int i; pthread_t th[nb]; for(i=0;i<nb;i++) pthread_create(th+i, NULL, thread_start, (void *)(v+i)); for(i = 0; i < nb; i++) pthread_join(th[i], NULL); Question 3 (6 points) a) Le programme suivant est exécuté. i) Combien de nouveaux processus sont créés? ii) Qu estce qui est affiché sur la sortie standard? A quelle vitesse? iii) Lorsque la séquence d énoncés sleep(2); pause(); est remplacée par pause(); sleep(2); le comportement est différent, expliquez pourquoi? (3 points) #include <signal.h> #include <wait.h> char *moi; static void action(int sig) { printf("%s: signal reçu\n", moi); int main() { struct sigaction new_action, old_action; sigset_t mask, old_mask; int peer; new_action.sa_handler = action; sigemptyset (&new_action.sa_mask); new_action.sa_flags = 0; sigaction(sigusr1, &new_action,null); sigaction(sigusr2, &new_action,null); École Polytechnique de Montréal page 3 Département de génie informatique et génie logiciel

5 if(fork() == 0) { if((peer = fork()) == 0) { moi = "1F"; peer = getppid(); kill(peer, SIGUSR1); else {moi = "1P"; for(;;) { sleep(2); pause(); kill(peer, SIGUSR1); else { sigemptyset (&mask); sigaddset (&mask, SIGUSR2); sigprocmask (SIG_BLOCK, &mask, &old_mask); if((peer = fork()) == 0) { moi = "2F"; peer = getppid(); kill(peer, SIGUSR2); else { moi = "2P"; for(;;) {sleep(2); sigsuspend(&old_mask); kill(peer, SIGUSR2); b) Le programme suivant crée deux tubes afin de connecter trois programmes. A plusieurs endroits, la fonction lsof est appelée afin de lister les descripteurs de fichiers ouverts par le programme. Le premier lsof, lsof(1), indique que trois descripteurs de fichiers sont ouverts, 0, 1 et 2, les entrées et sorties standard. i) Donnez le nombre de descripteurs ouverts pour chacun des 4 autres appels à lsof, lsof(2) à lsof(5). ii) Quels sont les appels à close manquants avant chacun de ces 4 autres appels à lsof pour que chaque processus n ait que les descripteurs 0, 1 et 2 ouverts? iii) Le programme tel que présenté ne se termine pas et reste en attente indéfiniment, expliquez? Il est possible d enlever ce blocage dans le programme en ne changeant qu un seul caractère du code source du programme, lequel? (3 points) #include <sys/types.h> #include <sys/wait.h> #include <stdlib.h> void lsof(int n) { char buf[80]; sprintf(buf,"lsof -a -p %d +L -d >&2", getpid()); system(buf); int main(int argc, char **argv) { pid_t c1, c2; int p0[2], p1[2]; lsof(1); pipe(p0); pipe(p1); lsof(2); École Polytechnique de Montréal page 4 Département de génie informatique et génie logiciel

6 if((c1 = fork()) == 0) { dup2(p0[1],1); close(p0[1]); close(p1[1]); lsof(3); execlp("ls", "ls", NULL); else if((c2 = fork()) == 0) { dup2(p1[0],0); close(p1[1]); close(p0[1]); lsof(4); execlp("grep", "grep", "-v", "-e", ".~$", NULL); fprintf(stderr,"\np(sort) %d, c1(ls) %d, c2(grep) %d\n\n", getpid(),c1,c2); dup2(p0[0],0); close(p0[0]); dup2(p1[1],1); close(p1[1]); lsof(5); execlp("sort", "sort", NULL); Question 4 (4 points) a) Considérez les processus P1, P2, P3 et P4, et les sémaphores s1 et s2. Les valeurs initiales des sémaphores sont: s1 = 0, s2 = 0. Enumérez les différents ordres d exécution possibles des opérations atomiques a, b, c, d et e dans le cas où les processus sont lancés en concurrence. (2 points) P1 P2 P3 P4 a b P(s1) P(s1) V(s1) V(s2) P(s2) P(s2) V(s1) V(s2) c d e b) Deux processus interagissent par le biais de sémaphores partagés sous Linux. Vous avez de la difficulté à comprendre le comportement de l application et vous souhaitez les étudier à l aide d une trace des appels au système d exploitation, qui peut être obtenue à l aide d outils comme strace, lttng ou perf. Sachant que les sémaphores sous Linux sont implantés avec les futex (fast userspace mutex), que pourrez-vous voir des interaction de vos processus avec les sémaphores dans une trace des appels système? Est-ce que cela peut être utile? Expliquez? (1 point) c) Les moniteurs sont normalement utilisés avec des variables de condition et les énoncés wait et signal. Au moment d effectuer l opération signal, deux stratégies d implémentation sont possibles, poursuivre immédiatement (signal and continue) ou signaler en débloquant celui en attente (signal and wait). Quels sont les différences entre les deux et les avantages de chacun? (1 point) Le professeur: Michel Dagenais École Polytechnique de Montréal page 5 Département de génie informatique et génie logiciel

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