Communication Interprocessus et Sections Critiques

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Questions and Answers

Quel est le principal défaut du mécanisme d'exclusion mutuelle sans attente active ?

  • La variable compteur est toujours positive.
  • L'accès à la variable compteur est protégé.
  • Il peut y avoir des réveils perdus. (correct)
  • Les processus ne peuvent jamais être mis en attente.

Qu'indique un sémaphore avec une valeur de 0 ?

  • Le sémaphore est en cours d'utilisation.
  • Aucun réveil n'est mémorisé. (correct)
  • Un ou plusieurs réveils sont en attente.
  • Tous les processus sont réveillés.

Que se passe-t-il si un processus appelle down(s) alors que s=0 ?

  • La valeur de s augmente.
  • Le sémaphore se réinitialise à 1.
  • Le processus est mis en attente. (correct)
  • Le processus continue son exécution.

Quelles opérations sont associées à un sémaphore ?

<p>up(s) et down(s) (D)</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce qui est vrai au sujet de l'accès à la variable compteur dans le mécanisme mentionné ?

<p>Il n'est pas protégé, ce qui peut causer des incohérences. (C)</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce qui peut causer des incohérences dans les résultats obtenus lors de l'exécution des processus?

<p>L'utilisation de ressources partagées (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est le but de l'exclusion mutuelle?

<p>Assurer qu'un seul processus accède à une ressource partagée (B)</p> Signup and view all the answers

Quel problème spécifique illustre l'exemple de la spoule d’impression?

<p>L'impossibilité d'imprimer le fichierB (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle méthode est mentionnée pour garantir l'exclusion mutuelle?

<p>Les sémaphores (B)</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce qu'une section critique dans le contexte de l'exclusion mutuelle?

<p>Une partie du programme accédant à des données partagées (D)</p> Signup and view all the answers

Quel mécanisme peut être utilisé pour éviter l'attente active lors de l'exclusion mutuelle?

<p>Les primitives sleep et wakeup (C)</p> Signup and view all the answers

Dans le schéma d'exécution illustré, que fait le processus A après avoir lu la variable in?

<p>Change la valeur de in (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'effet si plusieurs processus accèdent à la même ressource simultanément?

<p>Des résultats incohérents (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la fonction principale d'une variable de verrouillage dans le contexte de l'exclusion mutuelle?

<p>Indiquer la présence d'un processus en section critique. (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est un inconvénient de l'utilisation d'une variable de verrouillage?

<p>Elle ne peut pas être utilisée dans une section critique. (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la principale caractéristique de la solution de l'alternance stricte?

<p>Chaque processus doit attendre son tour pour entrer en section critique. (C)</p> Signup and view all the answers

Quel est un problème notable associé à l'alternance stricte?

<p>Un processus peut détenir le tour sans être intéressé. (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle solution fournit une exclusion mutuelle complète?

<p>La solution de Peterson. (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle valeur représente que l’intérêt d’un processus est faux selon la solution de Peterson?

<p>0 (C)</p> Signup and view all the answers

Quelles conditions doivent être vérifiées pour assurer l’exclusion mutuelle ?

<p>Aucun processus extérieur ne doit bloquer les autres processus. (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est le rôle de la variable 'tour' dans la solution de l’alternance stricte?

<p>Assurer l'équité entre les processus. (C)</p> Signup and view all the answers

Quel est le rôle d'un processus quittant sa section critique ?

<p>Il doit signaler aux autres processus qu'il a quitté la section critique. (B)</p> Signup and view all the answers

Comment la solution de Peterson assure-t-elle l'exclusion mutuelle?

<p>Avec l'utilisation de flags d'intérêt et d'une variable tour. (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la caractéristique d'une attente active ?

<p>Le processus utilise une boucle pour tester les conditions d'accès. (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle solution est considérée comme une manière matérielle de gérer l'exclusion mutuelle ?

<p>Masquage des interruptions lors de l'entrée dans la section critique. (B)</p> Signup and view all the answers

Que se passe-t-il si un processus oublie de restaurer les interruptions en mode utilisateur ?

<p>Il peut entraîner un accès simultané à la section critique. (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la principale préoccupation de l'algorithme d’accès à une section critique ?

<p>Éviter que plusieurs processus ne soient en section critique en même temps. (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'effet d'une famine-interblocage dans un système ?

<p>Tous les processus attendent éternellement sans arriver à leur tour. (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle est une principale condition pour un bon fonctionnement dans un environnement multithreading ?

<p>Aucun processus ne doit être autorisé à bloquer indéfiniment les autres. (C)</p> Signup and view all the answers

Quel est le rôle de la primitive Sleep dans un système d'exclusion mutuelle ?

<p>Elle bloque le processus jusqu'à ce qu'il puisse entrer en section critique. (A)</p> Signup and view all the answers

Que se passe-t-il lorsque le compteur du tampon atteint N dans le modèle producteur-consommateur ?

<p>Le producteur doit exécuter une instruction Sleep. (A)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'objectif principal de l'exclusion mutuelle dans les processus ?

<p>Permettre à plusieurs processus de partager des ressources en toute sécurité. (D)</p> Signup and view all the answers

Comment un processus est-il réveillé après avoir été mis en état de sommeil ?

<p>Lorsqu'un autre processus appelle Wakeup sur lui. (B)</p> Signup and view all the answers

Que doit faire le consommateur lorsque le tampon est vide ?

<p>Appeler Sleep pour s'arrêter temporairement. (D)</p> Signup and view all the answers

Quel rôle joue la section critique dans la gestion des processus ?

<p>Elle sécurise l'accès aux ressources partagées pour éviter des conflits. (A)</p> Signup and view all the answers

Pourquoi la stratégie d'attente active est-elle désavantageuse dans un système multitâche ?

<p>Elle ne bloque pas les processus en attente, ce qui gaspille du temps processeur. (B)</p> Signup and view all the answers

Lorsqu'un producteur produit un objet et que le tampon est plein, que doit-il faire ?

<p>Mettre en pause son activité en appelant Sleep. (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est le rôle principal de l'opération 'Down' dans la gestion des sémaphores?

<p>Bloquer un processus si le sémaphore est à zéro (A)</p> Signup and view all the answers

Dans le contexte du modèle Producteur/Consommateur, quel est le but du sémaphore 'mutex'?

<p>Assurer qu'un seul processus accède à la mémoire tampon à la fois (A)</p> Signup and view all the answers

Que fait l'opération 'Init' lors de l'initialisation d'un sémaphore?

<p>Enregistre la valeur initiale dans la structure sémaphore (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est le résultat de l'opération 'Up' sur un sémaphore lorsqu'il n'y a pas de processus en attente?

<p>La valeur du sémaphore augmente (D)</p> Signup and view all the answers

Dans l'implémentation du modèle Producteur/Consommateur, combien de sémaphores sont nécessaires pour assurer une bonne synchronisation?

<p>Trois sémaphores sont nécessaires (C)</p> Signup and view all the answers

Que se passe-t-il si un processus essaie d'exécuter 'Down' sur un sémaphore dont la valeur est zéro?

<p>Le processus est bloqué jusqu'à ce qu'un 'Up' soit exécuté (A)</p> Signup and view all the answers

Pourquoi est-il important de désactiver les interruptions pendant l'exécution des opérations 'Down' et 'Up'?

<p>Pour éviter les erreurs de synchronisation (C)</p> Signup and view all the answers

Quel est le rôle de la variable 'reordonnancement' dans le fonctionnement des sémaphores?

<p>Elle gère le changement d'état des processus (B)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Communication interprocessus

Mécanisme permettant aux processus de communiquer et d'échanger des données pour accomplir des tâches.

Section critique

Partie d'un programme qui accède à une ressource partagée.

Exclusion mutuelle

Méthode garantissant qu'un seul processus accède à une ressource partagée à la fois.

Ressource partagée

Données ou périphérique utilisé par plusieurs processus.

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Problème d'accès concurrent

Incohérence dans les résultats due à des accès simultanés à une ressource partagée.

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Spoule d'impression

Exemple de gestion de ressources partagées, où plusieurs processus peuvent vouloir imprimer des fichiers.

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Processus

Un programme en exécution.

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Variable partagée

Données accessibles et modifiables par plusieurs processus.

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Conditions d'exclusion mutuelle

Quatre conditions nécessaires pour une implémentation correcte de l'exclusion mutuelle : exclusion mutuelle, progression, absence de famine et indépendance de la vitesse.

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Attente active

Mécanisme où un processus qui veut entrer dans sa section critique reste dans une boucle, vérifiant continuellement si la section est libre.

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Masquage des interruptions

Technique matérielle pour l'exclusion mutuelle. Un processus bloque les interruptions lorsqu'il entre en section critique, empêchant la commutation de processus.

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Attente passive

Mécanisme où un processus qui veut entrée en section critique passe en état endormi et est réveillé uniquement lorsqu'il est autorisé à entrer.

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Problèmes de l'attente active

Risque d'occupation excessive de la CPU et de perte de temps inutilement. Pas toujours une solution efficace.

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Importance d'un bon mécanisme d'exclusion mutuelle

Un mauvais mécanisme d'exclusion mutuelle peut mener à des erreurs et des incohérences dans les données partagées. Il est crucial pour la fiabilité et l'intégrité des systèmes.

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Verrouillage

Mécanisme d'exclusion mutuelle utilisant une variable binaire partagée pour indiquer si une section critique est occupée ou libre.

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Entrer en section critique (verrouillage)

Un processus essaie d'acquérir l'accès à une section critique en vérifiant l'état du verrou. S'il est libre (verrou=0), il le définit à 1 pour indiquer qu'il a l'accès.

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Quitter la section critique (verrouillage)

Un processus libère l'accès à la section critique en remettant le verrou à 0, indiquant ainsi que la ressource est à nouveau disponible.

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Problème du verrouillage

Le verrou lui-même, étant une variable partagée, peut être sujet à des accès concurrents, menaçant la sécurité de l'exclusion mutuelle.

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Alternance stricte

Mécanisme d'exclusion mutuelle utilisant une variable partagée 'tour' pour autoriser un seul processus à accéder à la section critique à la fois.

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Entrer en section critique (alternance stricte)

Un processus essaie d'entrer en section critique en vérifiant si 'tour' est égal à son numéro de processus. S'il est autorisé, il entre.

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Quitter la section critique (alternance stricte)

Après avoir terminé l'accès à la section critique, le processus met à jour 'tour' pour le prochain processus dans la file d'attente.

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Problème de famine (alternance stricte)

Un processus peut être bloqué indéfiniment sans avoir l'occasion d'accéder à la section critique, même si il est en attente.

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Exclusion mutuelle sans attente active

Seuls les processus qui ont besoin d'accéder à la section critique consomment du temps processeur. Les autres processus sont mis en pause jusqu'à qu'ils puissent entrer.

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Sleep (dormir)

Un appel système qui bloque le processus appelant.

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Wakeup (réveiller)

Un appel système qui réveille un processus donné.

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Producteur - Consommateur

Un modèle où deux processus interagissent en partageant un tampon. Le producteur ajoute des objets au tampon, et le consommateur les retire.

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Compteur

Une variable partagée qui indique le nombre d'objets dans le tampon.

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Réveils perdus

Un signal wakeup envoyé à un processus qui ne dort pas est perdu, ce qui peut entraîner des incohérences.

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Sémaphore

Une variable entière avec une file d'attente, utilisée pour gérer les réveils en attente et contrôler l'accès à une ressource partagée.

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Opération down(s)

Décrémente la valeur du sémaphore s. Si s est égal à zéro, le processus est mis en attente.

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Opération up(s)

Incrémente la valeur du sémaphore s. Si des processus sont en attente, l'un d'eux est réveillé.

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Exclusion mutuelle exclusive

Les opérations down(s) et up(s) sur un sémaphore sont atomiques et exclues mutuellement, garantissant la cohérence et la sécurité de l'accès à la ressource.

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Opération 'down' (sémaphore)

Décremente la valeur du sémaphore. Si la valeur est nulle, le processus est bloqué en attendant qu'elle devienne positive.

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Opération 'up' (sémaphore)

Incrémente la valeur du sémaphore. Si la valeur est différente de zéro et que des processus sont en attente, le processus qui est en attente au premier rang est réveillé.

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Initialisation d'un sémaphore

La fonction 'Init' permet d'initialiser la valeur du sémaphore à une valeur donnée.

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Modèle Producteur / Consommateur

Un modèle de synchronisation de processus où un producteur crée des données et un consommateur les utilise. Un tampon partagé est utilisé pour stocker les données.

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Mutex

Un sémaphore utilisé pour assurer l'exclusion mutuelle. Il permet de s'assurer qu'un seul processus accède à une ressource partagée à la fois.

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Places libres / Places occupées (Modèle Producteur / Consommateur)

Dans le modèle Producteur / Consommateur, les sémaphores 'vide' et 'plein' représentent respectivement le nombre de places libres et le nombre de pièces occupées dans le tampon.

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Fonctionnement du modèle Producteur/Consommateur

Le producteur décremente le compteur de places libres, entre en section critique, produit un objet, sort de la section critique et incrémente le compteur de places occupées.

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Study Notes

Communication Interprocessus

  • Les processus sur une plateforme multiprogrammée ont généralement besoin de communiquer pour accomplir leurs tâches.
  • L'exécution d'un processus peut être affectée par l'exécution d'autres processus, ou l'inverse.
  • La communication interprocessus est généralement assurée par des données partagées, qui peuvent être stockées en mémoire principale ou dans un fichier.
  • Les accès concurrents (simultanés) aux données partagées peuvent entraîner des incohérences dans les résultats obtenus.
  • Un exemple illustratif est la gestion d'une file d'impression (spoule d'impression).

Sections critiques et exclusion mutuelle

  • Le problème découle des conflits d'accès à une même ressource.
  • La partie du programme où on accède à la ressource partagée est appelée la section critique.
  • L'exclusion mutuelle est une méthode qui garantit qu'un seul processus accède à une ressource partagée à la fois.
  • Les autres processus sont exclus de cette action.
  • Quatre conditions doivent être vérifiées pour l'exclusion mutuelle :
    • Aucun couple de processus ne peut occuper simultanément leurs sections critiques.
    • Aucun processus en dehors de sa section critique ne doit bloquer d'autres processus.
    • Aucun processus ne doit attendre indéfiniment pour entrer dans sa section critique.
    • On ne doit pas faire d'hypothèses sur la vitesse ou le nombre de processeurs.

Exclusion mutuelle par attente active

  • Un processus désirant entrer dans une section critique doit attendre que la section soit libre.
  • Un processus quittant une section critique doit signaler aux autres processus.
  • L'algorithme d'accès à une section critique comprend :
    • Une fonction entrer_section_critique qui vérifie si la section est libre.
    • Une section critique où le code accédant à la ressource partagée est exécuté.
    • Une fonction quitter_section_critique qui indique la libération de la section critique.
  • Différentes solutions existent, comme le masquage des interruptions.

Solutions de l'exclusion mutuelle par attente active

  • Masquage des interruptions:
    • Lorsqu'un processus entre dans une section critique, les interruptions sont désactivées.
    • Lorsqu'il sort, les interruptions sont réactivées.
    • C'est une solution matérielle, mais potentiellement dangereuse en mode utilisateur sans précautions.
  • Variables de verrouillage:
    • Une variable binaire partagée (verrou) indique si une section critique est libre (0) ou occupée (1).
    • Le processus essaye d'acquérir le verrou, attendant si nécessaire.
    • Le verrou est libéré une fois la section critique terminée.
  • Alternance stricte:
    • Une variable partagée (tour) indique quel processus est autorisé à entrer.
    • Les processus s'alternent pour accéder à la section critique.
    • Le système est simple, potentiellement inefficace.

Solution de Peterson

  • Une des méthodes pour assurer l'exclusion mutuelle entre deux processus.
  • Utilise des variables partagées pour gérer l'accès et empêche les situations de blocage.

Exclusion mutuelle sans attente active

  • L'idée est de bloquer un processus qui ne peut pas entrer dans la section critique au lieu de le faire attendre activement.
  • Le système fournit des primitives comme sleep() et wakeup() permettant de gérer les états d'attente et de réveil.
  • Primitives sleep et wakeup:
    • sleep(): Met le processus appelant en attente.
    • wakeup(): Réveille un processus en attente.

Les sémaphores

  • Des primitives pour la gestion de l'exclusion mutuelle sans attente active.
  • Un sémaphore est une variable entière qui, avec des opérations atomiques, contrôle l'accès à une ressource partagée.
  • On utilise des sémaphores pour gérer les relations producteur/consommateur.
  • Ils permettent de gérer les accès concurrents et de prévenir des problèmes comme les réveils perdus.
  • Les opérations down(s) et up(s) sur un sémaphore s sont utilisées pour accéder à la ressource.

Initialisation et fonctionnement des sémaphores

  • Initialisation : Définir la valeur initiale du sémaphore.
  • down(s) : Décrémenter la valeur du sémaphore. Si la valeur devient négative, le processus est mis en attente.
  • up(s) : Incrémenter la valeur du sémaphore. Si la valeur était négative, un processus en attente est réveillé.

Application à un modèle producteur/consommateur

  • Trois sémaphores sont utilisés:
    • plein : Compte les emplacements occupés dans le tampon.
    • vide : Compte les emplacements libres dans le tampon.
    • mutex: Contrôle d'accès à la section critique du tampon.

Problèmes potentiel des solutions

  • Incohérences dans les valeurs des variables.
  • Réveils perdus (signal envoyé à un processus qui ne s'est pas mis en attente).

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