Systèmes d'Exploitation Avancés Chapter 5

Systèmes d'Exploitation Avancés

• Le document est un support de cours sur les Systèmes d'Exploitation Avancés, préparé par Anis Zouaoui.
• Le chapitre 5 porte sur les Threads POSIX.

Plan du Cours

• Théorie des threads
  • Les processus
  • Les threads
  • Différents types de threads
• Librairie pthread.h
  • Création
  • Terminaison
  • Attente de la fin d'un thread
  • Nettoyage à la terminaison
  • Communication entre threads
  • TP

Théorie de Threads (1)

• Processus Unix :
  • Trois segments : texte (code + données statiques), données, stack (pile de processus).
• Environnement d'un processus :
  • Informations nécessaires au kernel pour gérer le processus (contenu du processus, priorités, fichiers ouverts).
  • Modifiable par un appel système.

Théorie de Threads (2)

• Un processus est un programme qui s'exécute selon un chemin unique (compteur ordinal).
• Il possède un seul flot de contrôle (un seul thread).

Théorie de Threads (3)

• De nombreux systèmes d'exploitation modernes permettent d'associer plusieurs chemins d'exécution à un processus (multithreading ou multiflot d'exécution).
• Le schéma illustre la différence entre un processus à un thread et un processus à plusieurs threads.

Théorie de Threads (4)

• Un thread est une unité d'exécution rattachée à un processus chargée d'exécuter une partie du processus.
• Un processus est composé de ressources (espace d'adressage, fichiers, périphériques) partagées par ses threads (ou processus légers).

Théorie de Threads (5)

• Lors de la création d'un processus, un seul thread est initialement associé. Ce thread peut en créer d'autres.
• Chaque thread possède : un identificateur unique, une pile d'exécution, des registres (incluant un compteur ordinal), et un état.

Comment ça marche ?

• Copie :
  • Compteur ordinal (adresse mémoire de l'instruction suivante).
  • Registre (emplacement de mémoire interne au processeur).
  • Pile d'appel.
  • État d'ordonnancement (quel processus prend le contrôle).
• Partage de :
  • Espace d'adressage.
  • Variables globales.
  • Fichiers ouverts.
  • Signaux.

Threads POSIX: Librairie pthread.h

• Création d'un thread (fonction pthread_create).
  • Arguments: pointeur vers l'ID du thread, attributs du thread, pointeur vers la fonction à exécuter, argument de la fonction.
  • La fonction renvoie 0 en cas de succès, un autre entier en cas d'erreur.
• Attendre qu'un thread se termine (fonction pthread_join).
  • Arguments: ID du thread, pointeur vers la valeur de retour du thread.
  • Le thread appelant est suspendu jusqu'à la terminaison du thread spécifié.
• Terminer un thread (fonction pthread_exit).
  • Argument: valeur de retour du thread.
• Récupérer l'ID d'un thread (fonction pthread_self).

Exemples d'utilisation

• Exemples de codes C pour la création, la gestion et la communication de threads POSIX.
• Ces exemples illustrent la création de threads, l'utilisation de la fonction pthread_create, l'attendu pour la fin de plusieurs threads (pthread_join) et la terminaison des threads avec une valeur spécifique de retour (pthread_exit).
• Les exemples incluent le partage de variables, la synchronisation à l'aide de mutex, et l'arrêt des threads.

Différents Threads :

• Thread utilisateur
  • Gérés par une bibliothèque, non par le noyau.
  • Le noyau ne s'occupe pas de leur existence.
• Thread noyau
  • Supportés directement par le système d'exploitation.
  • Le système gère les threads.

Pour utiliser les threads

• Optimiser la rapidité des applications (éviter les blocages).
• Exploiter les machines multiprocesseurs plus efficacement.
• Améliorer la structure des programmes.
• Diminuer l'utilisation des ressources système.

Ce quiz évalue vos connaissances sur les Threads POSIX dans le cadre des Systèmes d'Exploitation Avancés. Il couvre la théorie des threads, la librairie pthread.h et les processus Unix. Testez votre compréhension des concepts clés et des pratiques de programmation associées.