Systèmes d’Exploitation Avancés - Slides PDF

Systèmes d’Exploitation Avancés Préparé par : Anis ZOUAOUI Hassen JEDIDI [email protected] 1  Systèmes d’Exploitation Avancés Chapitre 5 Les Threads POSIX...

Systèmes d’Exploitation Avancés Préparé par : Anis ZOUAOUI Hassen JEDIDI [email protected] 1  Systèmes d’Exploitation Avancés Chapitre 5 Les Threads POSIX Par : Anis ZOUAOU 2  PLAN Théorie de threads ✔ Les processus ✔ Les threads ✔ Différents Threads Librairie pthread.h ✔ Création ✔ Terminaison ✔ Attente de la fin d’un thread ✔ Nettoyage à la terminaison ✔ Communication entre Threads ✔ TP 3  Théorie de threads(1) Processus unix : ✔ Trois segments : ▪ Le segment texte : code + données statiques ▪ Le segment donnée : variables ▪ Le segment stack : Pile du processus ✔ Un environnement ▪ Information nécessaire au kernel pour gérer le processus (contenu du processus, priorités, fichiers ouverts …) ▪ Peut être modifié par un appel 4  Théorie de threads(2) Processus : Le modèle processus décrit précédemment est un programme qui s’exécute selon un chemin unique (compteur ordinal). On dit qu’il a un flot de contrôle unique (un seul thread). 5  Théorie de threads(3) Threads : De nombreux systèmes d’exploitation modernes offrent la possibilité d’associer à un même processus plusieurs chemins d’exécution (multithreading, multiflot d’exécution). 6  Théorie de threads(4) Threads : Un thread est une unité d’exécution rattachée à un processus, chargée d’exécuter une partie du processus. Un processus est vu comme étant un ensemble de ressources (espace d’adressage, fichiers, périphériques…) que ses threads (flots de contrôle ou processus légers) partagent. 7  Théorie de threads(5) Threads : Lorsqu’un processus est créé, un seul flot d’exécution (thread) est associé au processus. Ce thread peut en créer d’autres. Chaque thread a : – un identificateur unique – une pile d'exécution – des registres (un compteur ordinal) – un état… 8  Comment ça marche? Copie de : ⮚ Compteur ordinal (adresse mémoire de la prochaine instruction à exécuter) ⮚ Registre (emplacement de mémoire interne à un processeur) ⮚ Pile d'appel ⮚ Etat d'ordonnancement (quel processus va prendre la main) Partage de : ⮚ Espace d'adressage ⮚ Variables globales ⮚ Fichiers ouverts ⮚ Signaux 9  Comment ça marche? Threads : Le multithreading permet l’exécution simultanée ou en pseudo-parallèle de plusieurs parties d’un même processus. 10 11 Pourquoi utiliser les threads ✔ Améliorer la rapidité des applications (pas de blocages pour des tâches qui peuvent être effectuée en parallèle) ✔ Exploiter de manière efficace les machines multiprocesseur ✔ Améliorer la structure de votre programme ✔ Utiliser moins de ressources système 12  Différents Threads : ✔ Thread utilisateur : ⮚ Les threads utilisateur sont implantés dans une bibliothèque (niveau utilisateur) qui fournit un support pour les gérer. ⮚ Ils ne sont pas gérés par le noyau. ⮚ Le noyau gère les processus (table des processus) et ne se préoccupe pas de l’existence des threads (modèle plusieurs- à-un). ⮚ Lorsque le noyau alloue le processeur à un processus, le temps d’allocation du processeur est réparti entre les différents 13  Différents Threads : ✔ Thread Noyau: ⮚ Les threads noyau sont directement supportés par le système d’exploitation. ⮚ Le système d’exploitation se charge de leur gestion. Du temps CPU est alloué à chaque thread. (modèle un-à-un) ⮚ Si un thread d’un processus est bloqué, un autre thread du même processus peut être élu par le noyau ⮚ Cette implémentation est plus intéressante pour les systèmes multiprocesseurs. 14  Threads POSIX : Librairie pthread.h Création d’un thread : int pthread_create(pthread_t *tid, const pthread_attr_t *tattr, void*(*start_routine)(void *), void *arg); // renvoie 0 si l’appel réussit, sinon !=0 : identifiant de l’erreur Explication : pthread_t *tid : ID du thread const pthread_attr_t *tattr : les attributs du thread (taille de la pile, priorité….) void*(*start_routine)(void *) : La fonction à exécuter void *arg : le paramètre de la fonction 15 Threads POSIX : Librairie pthread.h Exemple : #include void* thr_f (void* param) { int * t = (int *) param; printf ("parametre : %d", *t); } int main () {int arg=6; pthread_t thr1; pthread_create(&thr1,NULL,thr_f, &arg); return 0; } Pour compiler ajouter l’option -lpthread 16 #include #include void* thr_f (void* param) { int * t = (int *) param; printf ("parametre : %d \n", *t); pthread_exit (0); } int main () {int arg=6; void* ret ; pthread_t thr1; pthread_create(&thr1,NULL,thr_f, &arg); pthread_join(thr1,&ret); printf ("valeur ret est egale %d\n", ret); 17 pthread_exit(NULL);  Threads POSIX : Librairie pthread.h Attendre qu’un thread se termine : int pthread_join(thread_t tid, void **status); Explication : Suspend l'activité du thread appelant tant que le thread tid n'est pas terminée. status contient la valeur de retour du thread tid lors de sa terminaison. 18  Threads POSIX : Librairie pthread.h Terminer une thread: void pthread_exit(void *status); Explication : Termine l‘exécution du thread courant avec une valeur de retour particulière 19  Threads POSIX : Librairie pthread.h Avoir le TID d’un thread : pthread_t pthread_self(void); Explication : Retourne le TID d’un thread. 20 Threads POSIX : Librairie pthread.h Exemple : 21 Threads POSIX : Librairie pthread.h Exemple1 : // exemple_threads.c #include #include #include void afficher(int n, char lettre) { int i,j; for (j=1; j