PROGRAMMATION SYSTEME. Léon Mugwaneza ( 1: LES PROCESSUS

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1 PROGRAMMATION SYSTEME Léon Mugwaneza ( 1: LES PROCESSUS

2 PROGRAMME / PROCESSUS DEFINITIONS Programme (program en anglais) une suite finie d instructions + les données entité statique PROCESSUS (process en anglais) Instance d un programme en exécution entité dynamique Possède un certain nombre d attributs numéro (pid process identifier), pid du père, fichiers ouverts, 2

3 Le contexte d un processus * Contexte processeur (contenu des registres) * Contexte mémoire utilisateur * Contexte dans le SE Données dynamiques Pile d exécution (var locales, sauvegardes) Tas (cf malloc) Données statiques (var globales) Code utilisateur État des fichiers ouverts Sauvegarde registres Pid, pid du père, fils Etat du processus (prêt, attente,.. 3

4 Processus: diagramme d'états (exemple) nouveau admis interruption fin terminé prêt terminaison d'e/s arrivée d un événement élection par l ordonnanceur en attente en exécution attente d'e/s ou d'événement A un instant donné : un processus au plus est en exécution par le processeur (1 seul processeur) plusieurs processus peuvent être prêts, en attente, terminés ou nouveaux Remarque : certains systèmes définissent d autres états (ex : suspendu,...) et d autres transitions (prêt attente, ) 4

5 Etats d un processus : exemple A B Noyau SE A C C Processus A Processus B Processus C Noyau SE =en exécution =prêt =en attente 5

6 création Opérations sur les processus (1/2) un processus (le père) peut créer des processus (fils), qui à leur tour peuvent créer d autres processus formant ainsi une arborescence de processus le père et le fils peuvent ou non partager des ressources le père et le fils peuvent s exécuter de façon concurrente ou le père peut être bloqué en attendant la terminaison du fils le fils peut hériter du programme du père, ou exécuter un nouveau programme terminaison un processus exécute sa dernière instruction et demande au SE de le détruire (appel système exit)» peut transmettre une valeur du fils au père (si le père attend)» les ressources du processus sont récupérées par le SE le père peut décider d arrêter l exécution d un processus fils» +eurs raisons : le service rendu par le fils n est plus nécessaire, le père termine (et le SE n admet pas de processus sans père), le fils n a pas suffisamment de ressources pour s exécuter (dans les deux derniers cas la décision émane du SE),... 6

7 Opérations sur les processus (2/2) Autres opérations attente» attente d un processus fils» attendre un délai de temps donné communication entre processus etc.» par mémoire partagée» par envoie et réception de messages ou de signaux» autres mécanismes de communication-synchronisation ( ex. sémaphores,...) 7

8 Processus unix Tout processus Unix peut créer un ou plusieurs processus grand père Processus A pid 125 création père création Processus B pid 250 création fils Processus C pid 301 Processus D pid 302 fils 8

9 Primitives et commandes générales Appels systèmes (API C): pid_t getpid(void) retourne le pid du processus courant (appelant) pid_t getppid(void) retourne le pid du père du processus courant (appelant) Fichier entêtes (headers) à inclure : #include <unistd.h> Commandes utilisateur : ps :donne la liste des processus kill et killall : envoient un signal à un ou plusieurs processus 9

10 Suspension: sleep et usleep int sleep (int nb_sec); int usleep (int nb_msec); sleep endort le processus jusqu'à ce que nb_sec secondes se soient écoulées, ou jusqu'à ce qu'un signal non-ignoré soit reçu. usleep endort le processus jusqu'à ce que nb_msec micro-secondes se soient écoulées, ou jusqu'à ce qu'un signal non-ignoré soit reçu. renvoient zéro si le temps prévu s'est écoulé, ou le nombre de secondes (micro-secondes) restantes si un signal a réveillé le processus. Fichier entêtes à inclure : #include <unistd.h> 10

11 Création de processus: fork pid_t fork(void) permet la création dynamique d un nouveau processus (fils) par duplication du processus courant (père) le processus fils ne diffère du processus père que par leurs pid et ppid les 2 processus (père et fils) s exécutent de manière concurrente Fichiers entêtes : #include <sys/types.h> #include <unistd.h> 11

12 fork (suite 1) pid_t fork(void) Retourne un entier en cas de succès: 0 dans le fils pid du fils dans le père en cas d échec -1 dans le père le fils n est pas créé important: la valeur retournée par fork permettra de distinguer dans quel processus (père ou fils) l exécution se déroule 12

13 fork (suite 2) int main(void) pid_t pid; pid = fork(); if (pid == 0) else printf(" je suis le fils "); printf(" je suis le pere "); return 0; Après fork allocation d une entrée dans la table des processus au nouveau processus allocation d un pid au nouveau processus duplication du contexte du processus père (données, pile ) retour du pid du processus fils à son père et 0 au processus fils 13

14 Processus père pid 1234 int main(void) pid_t pid; pid = fork(); if (pid == 0) printf(" je suis le fils"); printf(" mon pid = %d ",getpid()); exit(0); else printf(" je suis le pere "); printf(" mon pid = %d ", getpid()); wait(null); exit(0); fork (suite 3) Processus fils pid 2345 int main(void) pid_t pid; pid = fork(); if (pid == 0) printf(" je suis le fils"); printf(" mon pid = %d ",getpid()); exit(0); else printf(" je suis le pere "); printf(" mon pid = %d ",getpid()); wait(null) ; exit(0); Remarques: - pid différents: 1234 et Les 2 processus exécute le même programme. 14

15 Synchronisation père/fils (1) : exit # include <stdlib.h> void exit(int status) termine le processus appelant transmet la valeur du paramètre status au processus père ferme les descripteurs de fichiers ouverts un signal SIGCHLD est envoyé au processus père 15

16 Synchronisation père/fils (2) : wait #include <sys/types.h> #include <sys/wait.h> pid_t wait(int *status) attend la terminaison ou l'arrêt d'un processus fils (fils quelconque) retourne le pid d'un processus terminé, -1 en cas d erreur (si tous sont déjà terminés) stocke la valeur transmise par le fils (exit) dans l'entier pointé par le paramètre status. Remarque: la valeur retournée est cadrée sur le 2ème octet (la macro WEXITSTATUS permet de récupérer la valeur) status 16

17 Synchronisation père/fils (3) Processus père pid 1234 int main(void) int pid, status; pid = fork(); if (pid == 0) printf(" je suis le fils"); exit(3); else printf(" je suis le pere "); printf(" j attends la fin de mon fils); wait(&status); printf(" status = %d ",status>>8); return 0; Processus fils pid 2345 int main(void) int pid, status; pid = fork(); if (pid == 0) printf(" je suis le fils"); exit(3); else printf(" je suis le pere "); printf(" j attends la fin de mon fils); wait(&status); printf(" status = %d ",status>>8) return 0; 17

18 Synchronisation père/fils (4) Lorsqu un processus se termine (exit), le système détruit son contexte, sauf son entrée de la table des processus (zombie) le processus père «récupère» la mort de son fils (wait), et détruit son entrée de la table des processus. Le fils disparaît complètement (n est plus zombie). La communication entre le fils zombie et le père s effectue par le biais d un signal transmis du fils vers le père (signal SIGCHLD : la mort du fils). mauvaise synchronisation = saturation table des processus = blocage du système 18

19 Synchronisation père/fils (5) Un processus fils défunt reste zombie jusqu à ce que son père ait pris connaissance de sa mort (wait) si le père termine avant le fils alors le fils deviendra orphelin et sera adopté par le processus 1 (init) Adoption du fils par init init Grand père père fils mort 19

20 Exemple: mauvaise synchronisation et zombies /*Programme zombi.c */ int main(void) int pid, status; pid = fork(); if (pid == 0) printf(" je suis le fils pid =%d\n ",getpid()); sleep(10); printf(" je suis le fils, à dieu\n"); else printf("je suis le pere pid =%d\n",getpid()); printf("je suis le pere je boucle à l infini "); for ( ; ; ); return 0; On suppose que le pid du père est 1234 et celui du fils est 2345 Résultat de l exécution en arrière-plan: toto> zombi & je suis le pere pid =1234 je suis le pere je boucle à l infini je suis le fils pid =2345 je suis le fils, à dieu Avant la mort du fils toto> ps 1234 tty3 0:04 zombi 2345 tty3 0:03 zombi Après la mort du fils toto> ps 1234 tty3 0:04 zombi 2345 tty3 0:03 <defunct> toto> 20

21 Primitive de recouvrement: execv (1) #include <unistd.h> int execv(char *ref, char *argv[]); permet de lancer l exécution, par le processus appelant, d un nouveau programme (le paramètre ref pointe sur le nom de l exécutable à lancer) Le nouveau programme (code et données) remplace l ancien retourne -1 en cas d échec Remarque: pas de création de nouveau processus 21

22 Primitive de recouvrement: execv (2) int execv(char *ref, char *argv[]); ref : nom absolue du programme à executer argv: tableau de pointeur vers des caractères argv[0]: nom du nouveau programme à exécuter argv[1]: le 1er paramètre argv[2]: le 2ème paramètre. argv[n]: le Nième paramètre argv[n+1]: NULL retourne -1 en cas d échec 22

23 execv : exemple (1) /* calcul.c */ int main(void) int pid, status; char *argv[2]; pid = fork(); if (pid == 0) printf("je le fils:pid=%d ",getpid()); argv[0]="carre"; argv[1]=null; execv(" /home/carre ",argv); printf(" je suis le père: pid=%d ",getpid()); wait(&status); printf (" le carre = %d ",status/256); /* carre.c*/ int main(int argc, char *arg[]) int x; printf(" je suis le fils:pid=%d ",getpid()); printf("pid de mon pere=%d ",getppid()); printf(" x = " ); scanf (" %d ", &x); x = x * x: exit(x); 23

24 execv : exemple (2) père pid 1234 calcul père pid 1234 fork fils pid 2345 calcul execv carre carre pid

25 Fork et execv : exemple d un shell (1) Un shell très simplifié: while (TRUE) /* repeat forever */ type_prompt( ); /* display prompt */ read_command (command, parameters)/* input from terminal*/ if ( fork()!= 0 ) /* fork off child process */ /* Parent code */ waitpid( -1, &status, 0); /* wait for child to exit */ else /* Child code */ execve (command, parameters, 0); /* execute command */ 25

26 Fork et exec : exemple d un shell (2) 26

27 Développement C sous Linux Programmation modulaire Fichier(s).h Fichier Makefile Style et indentation Documentation En ligne : man 2 system_call Google : Débogage Exécutions asynchrones Un seul écran pour tous vos processus Gérez vos processus gdb est votre ami! 27