ARSE2 : Système d'exploitation et gestion des processus.

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Les systèmes d'exploitation (Operating System)

Généralité

Le système d’exploitation d’un ordinateur est chargé d’assurer les fonctionnalités de communication et d’interfaçage avec l’utilisateur. Un OS est un logiciel dont le principal domaine d’intervention est la gestion de toutes les ressources de l’ordinateur comme :

le chargement et le lancement des programmes,
la gestion des processeurs, de la mémoire, des périphériques,
la gestion des processus (programmes en cours d'exécution) et des fichiers,
la protection contre les erreurs et la détection des erreurs,
etc.

C'est donc une composante logicielle très importante.

Dans un ordinateur, les logiciels sont divisés en deux catégories :

les programmes système qui font fonctionner l'ordinateur : le système d'exploitation et les utilitaires (compilateurs, éditeurs, interpréteurs de commandes, etc.),
les programmes d'application qui résolvent les problèmes spécifiques des utilisateurs.

Découvrons en 3 minutes le rôle du système d'exploitation.

Voici quelques exemples de système d'exploitation :

MS-DOS, Windows
OS/2, Mac-OS
Unix (AIX, Xenix, Ultrix, Solaris, etc.)
Linux
Android
Mais il en existe d'autres comme Symbian développé par Nokia, Tizen par Samsung, ...

Principaux types de système d'exploitation

Un OS est dit de "monoprogrammation" lorsqu'un seul utilisateur est présent et a accès à toutes les ressources de la machine pendant tout le temps que dure son travail. Si cet utilisateur exécute plusieurs programmes, ils le seront les uns à la suite des autres.

À titre d’exemple, supposons que sur un tel système 4 utilisateurs exécutent chacun un programme : P1, P2, P3 et P4. L’OS ne permet le passage des programmes que un à un :

Ici le programme P2 ne pourra s'exécuter que lorsque le programme P1 sera terminé, et ainsi de suite.

Relativement aux temps d’attente, un système de monoprogrammation est très injuste vis à vis des petits programmes.

Un OS est dit de "multiprogrammation" lorsque plusieurs utilisateurs peuvent être présents en " même temps " dans la machine et se partagent les ressources de la machine pendant tout leur temps d’exécution.

La multiprogrammation est la capacité d'un système d'exécuter à la suite plusieurs activités sans l'intervention de l'utilisateur. Elle apparue dans les années 1960.

En reprenant l’exemple, P1, P2, P3, P4, sont exécutés cycliquement par l’OS qui leur alloue les ressources nécessaires (disque, mémoire, fichier, ...) pendant leur tranche de temps d’exécution.

Ici les programmes vont s'exécuter de façon cyclique.

Relativement aux temps d’attente, un système de multiprogrammation rétablit une certaine justice entre petits et gros programmes.

À l'heure actuelle, tous les OS sont issus de la multiprogrammation.
Par exemple, elle est apparue dans la famille Windows avec Win98.

Les processus

Notion de contexte d'exécution d'un programme

Lorsqu'un programme qui a été traduit en instructions machines s'exécute, le processeur central lui fournit toutes ses ressources (registres internes, place en mémoire centrale, données, code, …), on appelle cet ensemble de ressources mises à disposition d'un programme "son contexte d'exécution".

Processus et ordonnancement

Un processus est l'image en mémoire centrale d'un programme s'exécutant avec son contexte d'exécution.

Un ordinateur possède un ou plusieurs processeurs, qui sont eux-même constitués de plusieurs unités de calcul, les cœurs. C'est le système d'exploitation qui va donner à un processus l'accès à une unité de calcul, cela s'appelle l'ordonnancement. Les processus ne quitteront cette dernière que si :

Le processus s'arrête, lorsqu'il est terminé.
Le processus demande à partir, il n'est pas terminé et demandera à revenir plus tard pour poursuivre son exécution. C'est par exemple le cas d'une tâche cyclique.
Le processus est en attente. C'est par exemple le cas si il n'y a pas d'instance (exemplaire) disponible de la ressource demandée par le processus, il est mis en attente pour libérer la place sur l'unité de calcul.
Le système choisit d'arrêter le processus. C'est par exemple le cas lors de l'interblocage que nous verrons plus loin.

Lorsqu'une unité de calcul est libre, c'est le système d'exploitation qui va déterminer un nouveau processus à affecter à l'unité de calcul. Pour cela il existe plusieurs algorithmes d'ordonnancement :

Le modèle FIFO : on affecte les processus dans l'ordre de leur apparition dans la file d'attente.
Le modèle SJF (Shortest Job First) : on affecte en premier le « plus court processus en premier » de la file d'attente à l'unité de calcul.
Le modèle Round Robin : (ou méthode du tourniquet) on effectue un bloc de chaque processus présent dans la file d'attente à tour de rôle, pendant un quantum de temps d'en général 20 à 30 ms. Si le processus n'est pas terminé, il repart en fin de liste d'attente.
Il existe d'autres algorithmes d'ordonnancement, comme par exemple le modèle Priorité, où chaque processus dispose d’une valeur de priorité et on choisit le processus de plus forte priorité à chaque fois (nous ne détaillerons pas cet algorithme).

Afin de savoir si un algorithme est préférable pour un ensemble de processus, nous devons connaître quelques définitions.

Représentation de l'ordonnancement

Réaliser l'ordonnancement d'une succession de processus c'est compléter un tableau de ce processus :

Processus	P1	P2	P3	...
Durée en quantum	...	...	...	...
Date d'arrivée	...	...	...	...
Temps de terminaison (optionnel)	...	...	...	...
Temps d'execution	...	...	...	...
Temps d'attente	...	...	...	...

On détermine aussi le temps d'attente moyen et le temps d'execution moyen.

Pour illustrer les définitions qui suivent nous allons traiter un ordonnancement avec le modèle SJF

Processus	P1	P2	P3	P4	P5
Durée en quantum	3	6	4	2	1
Date d'arrivée	0	1	4	6	7
Temps de terminaison (optionnel)
Temps d'execution
Temps d'attente

Le schéma d'ordonnancement de ces processus sur le modèle SJF est le suivant :

l'image arrive prochainement

Temps d'arrivée

Le temps d'arrivée d'un processus, ou temps de soumission, correspond au moment où le processus arrive dans la file d'attente.

Le temps d'arrivée du processus $P_5$ est 7. Celui de $P_4$ est 6.

Durée du processus

La durée du processus $P$, ou durée d'exécution sur le cœur, correspond à la durée en quantum nécessaire à l'execution du processus.

La durée du processus $P_5$ est 1. Celui de $P_4$ est 2.

Temps de terminaison.

Le temps de terminaison d'un processus $P$ est la durée écoulée entre le temps 0 et le temps où le processus est terminé.

D'après le schéma d'ordonnancement précédent, on peut compléter le tableau avec les temps de terminaison de chaque processus :

Processus	P1	P2	P3	P4	P5
Durée en quantum	3	6	4	2	1
Date d'arrivée	0	1	4	6	7
Temps de terminaison (optionnel)	3	9	16	12	10
Temps d'execution
Temps d'attente

Temps d'exécution ou temps de séjour

Le temps d'exécution du processus $P$, ou temps de séjour, correspond à la différence entre le temps de terminaison de $P$ et le temps d'arrivée de $P$.

On peut compléter par soustractions la ligne des temps d'exécution.

Processus	P1	P2	P3	P4	P5
Durée en quantum	3	6	4	2	1
Date d'arrivée	0	1	4	6	7
Temps de terminaison (optionnel)	3	9	16	12	10
Temps d'execution/Temps de Séjour	$3-0=3$	$9-1=8$	$16-4=12$	$12-6=6$	$10-7=3$
Temps d'attente

Temps d'attente

Le temps d'attente d'un processus $P$ ou durée d'attente du processus $P$ correspond à la différence entre le temps de séjour(=temps d'execution) et la durée du processus.

Processus	P1	P2	P3	P4	P5
Durée en quantum	3	6	4	2	1
Date d'arrivée	0	1	4	6	7
Temps de terminaison (optionnel)	3	9	16	12	10
Temps d'execution/Temps de Séjour	3	8	12	6	3
Temps d'attente	$3-3=0$	$8-6=2$	$12-4=8$	$6-2=4$	$3-1=2$

Exemple commenté pour l'algorithme FIFO :
Exemple commenté pour l'algorithme SJF :
Exemple commenté pour l'algorithme Round Robin :

Actuellement,la plupart des systèmes d’exploitation utilise une évolution du modèle priorité,reposant sur les principes suivants :

chaque processus possède une priorité de base.
cette priorité augmente quand le processus est inactif et diminue quand il est actif (le taux de changement dépend de la priorité de base).
le système choisit parmi les processus de plus forte priorité.

Processus	P1	P2	P3
Durée en quantum	8	5	9
Date d'arrivée	8	3	0

Représenter l'ordonnancement des processus ci-dessus à l'aide du modèle FIFO.

Processus	P1	P2	P3	P4
Durée en quantum	8	5	9	2
Date d'arrivée	4	0	3	7

Représenter l'ordonnancement des processus ci-dessus à l'aide du modèle SJF.

Processus	P1	P2	P3
Durée en quantum	8	5	9
Date d'arrivée	1	0	3

Représenter l'ordonnancement des processus ci-dessus à l'aide du modèle RR.

Processus	P1	P2	P3	P4	P5	P6	P7
Durée en quantum	8	5	9	2	6	8	4
Date d'arrivée	1	0	2	3	4	6	5
Temps de terminaison (optionnel)
Temps d'execution/Temps de Séjour
Temps d'attente

Représenter l'ordonnancement des processus ci-dessus à l'aide du modèle Round Robin.

Processus	P1	P2	P3	P4	P5	P6	P7
Durée en quantum	8	5	9	2	6	8	4
Date d'arrivée	1	0	2	3	4	6	5

On considère les processus ci-dessus. Quel algorithme, parmi les trois que l'on a étudié, permet l'exécution la plus rapide.

Processus : état et fonctionnement

Processus : état

Un processus peut-être dans les états suivants :

L'état nouveau (ou création) : chargement des instructions, allocation de mémoires et des ressources (statiquement), il passe directement à l’état prêt. Il existe 4 événements pour créer un processus :

L’initialisation du système : au chargement du système il y a création automatique du processus racine père de tous les processus utilisateurs (id=0).
Un processus peut lancer un autre processus, celui-ci en devient le parent, tandis que l’autre sera désigné comme processus fils. processus père ne se termine que lorsque tous ses fils sont terminés. On a donc une structure arborescente de processus).
Une requête de l’utilisateur.
Initiation d’un travail en traitement par lot (on exécute le même travail sur plusieurs entités à la fois, c'est par exemple très utilisé en photographie où on applique la même action sur plusieurs clichés).

Lors de sa création, un numéro unique d'identification est attribué à chaque processus, c'est l'identifiant de processus ou PID (Process IDentifier).
Grâce à cet identifiant, nous pourrons appliquer différentes commandes sur le processus.

L’état prêt : le processus est prêt à être exécuté. Il est mis en attente jusqu’à ce qu’on lui libère le processeur (dispatch de l’Ordonnanceur), il passera alors à l’état Actif.

L’état actif (ou élu) :

Le processus est en cours d’exécution par le processeur.
Si le processus épuise le temps qui lui est alloué par le système d'exploitation, il est remis en file d’attente des Prêts.
S'il a besoin d’une ressource non disponible (opérations sur les périphériques), il est mis en attente prolongée (Interruption : état bloqué) jusqu’à la libération de la ressource nécessaire.
Si le processus atteint son terme (se termine) il passe à l’état Zombie.

L’état attente (ou bloqué) : le processus est en attente d’une ressource pour terminer. Dès sa libération il repasse à l’état Prêt.

L’état zombie : le processus a terminé son exécution et il ne peut plus évoluer mais les ressources qu’il a allouées ne sont pas libérées

L’état destruction : lors de la destruction le processus libère les ressources allouées. Il y a quatre causes possibles de la destruction d’un processus :

Arrêt normal : cet arrêt est volontaire et intervient lorsque le processus termine sa tâche.
Arrêt pour erreur : cet arrêt est volontaire, il fait suite à une erreur pour une instruction illégale.
Arrêt pour erreur fatale : cet arrêt est involontaire et intervient généralement lorsque les paramètres de l’exécution du processus sont mauvais.
Arrêt volontaire par un autre processus.

Processus : fonctionnement

Un processus va trouver à sa disposition un grand nombre de ressources, comme la RAM, les disques durs, les supports amovibles (clés USB, ...), les fichiers, ...

Lorsqu'un processus est dans l'état actif (ou élu), dans des conditions normales de fonctionnement, il ne peut utiliser une ressource qu’en suivant la séquence de trois étapes suivantes :
Requête – Utilisation - Libération

La requête : le processus fait une demande pour utiliser la ressource. Si cette demande ne peut pas être satisfaite immédiatement, parce que la ressource n’est pas disponible, le processus demandeur se met en état attente jusqu’à ce que la ressource devienne libre.
Utilisation : Le processus peut exploiter le ressource.
Libération : Le processus libère la ressource qui devient disponible pour les autres processus éventuellement en attente.

Lorsqu'un processus a fait une requête et que la ressource n'est pas disponible pour le moment, il va passer de l'état actif à l'état d'attente, le temps que la ressource se libère. Quand la ressource sera disponible, il devra attendre que le processus qui l'a remplacé soit terminé pour poursuivre son exécution.

Notion d'interblocage

Il est assez facile d'illustrer le phénomène d'interblocage en classe. Nous allons demander à deux élèves de tracer un cercle au tableau. On donne le compas au premier et le feutre au second. Les deux élèves vont se trouver dans une situation d'attente interminable puisque le premier élève attend que la ressource feutre soit libre, et le second attend que la ressource tableau soit libre.

Dans un ordinateur le même phénomène peut se produire entre plusieurs processus, c'est l'interblocage.

Un ensemble de processus est dans une situation d’interblocage si chaque processus de l’ensemble attend un événement qui ne peut être produit que par un autre processus de l’ensemble.

Un système possède une instance unique et libre de chacun des deux types de ressources R1 et R2. Un processus P1 détient l’instance de la ressource R1 et un autre processus P2 détient l’instance de la ressource R2. Pour suivre son exécution, P1 a besoin de l’instance de la ressource R2, et inversement P2 a besoin de l’instance de la ressource R1. Une telle situation est une situation d’interblocage.

Dans un interblocage, les processus ne terminent jamais leur exécution et les ressources du système sont immobilisés, empêchant ainsi d’autres travaux de commencer.

Lorsqu'un processus attend indéfiniment une ressource on dit qu'il est dans une situation de famine.

Quatre conditions sont nécessaires à l'interblocage :

Exclusion mutuelle : Les ressources ne sont pas partageables, un seul processus à la fois peut utiliser la ressource.
Possession et attente : Les processus qui détiennent des ressources peuvent en demander d’autres.
Sans préemption : Les ressources ne sont pas "préemptibles" c'est-à-dire que les libérations sont faites volontairement par les processus. On ne peut pas forcer un processus à rendre une ressource.
Attente circulaire : Il doit exister un ensemble de processus P tel que P_i attend une ressource possédée par P_i+1.

Les processus avec Windows

Microsoft Windows est architecturé en services (processus) fonctionnant en arrière-plan. Il est possible d'afficher facilement la liste des processus en cours dans le gestionnaire des tâches en appuyant simultanément sur CTRL+SHIFT+ESC, ou en executant directement taskmgr.exe dans la barre de recherche.

Si vous lancez le gestionnaire de tâches pour la première fois, vous serez peut-être amené à cliquer sur "Plus de détails " en bas à Gauche de la fenêtre.

Vous verrez alors une fenêtre avec six onglets.

Dans l'onglet Processus, vous verrez tous ceux s'exécutant sur votre machine, ainsi que les ressources qu'ils consomment. On distingue trois catégories :

Applications
Processus en arrière-plan
Processus Windows

Par un simple clic droit sur son nom, suivi de fin de tâche on peut facilement tuer un processus, c'est très pratique lorsqu'un programme ne répond plus.

Dans l'onglet Performance, nous pouvons voir graphiquement les resources utilisées :

Dans l'onglet Historique des applications, nous pouvons voir les resources utilisées par application :

Dans l'onglet Démarrage, nous pouvons voir toutes les applications qui se lancent au démarrage de Windows :

Dans l'onglet Utilisateur, nous pouvons voir tous les utilisateurs connectés sur la machine, par un simple clic droit sur son nom on peut le déconnecter :

Dans l'onglet Détails, nous pouvons voir le PID des processus et leurs statuts :

Lancer la calculatrice Windows, relever son PID et son statut.

Réduire la calculatrice dans la barre des tâches. Son PID a-t-il changé ? Son statut ?

Dans l'onglet Services, nous pouvons voir tous les services et leurs statuts (un service est un processus qui est démarré par le système d'exploitation et qui s'exécute dans une session distincte.
Un service est un processus sans interface utilisateur.

Parmi ces processus un grand nombre sont des processus système faisant partie intégrante de Windows et certains correspondent à des applications tierces. Ainsi lorsque le système d'exploitation semble "ramer" il peut être intéressant de déterminer quel est le processus consommant le plus de ressources.

D'autre part la présence de vers, virus, chevaux de Troie, spywares, et AdWares sur le système est généralement trahie par la présence de processus suspects, c'est la raison pour laquelle ils prennent souvent un nom proche d'un processus système réel afin de passer inaperçu (par exemple system32.exe au lieu de system32.dll, isass.exe au lieu de lsass.exe).

Cependant Microsoft fournit des outils plus complets pour l'étude des processus Windows comme Process Explorer et Process Monitor

Pour télécharger Process Explorer c'est ici.

Pour télécharger Process Monitor c'est ici.

Process Explorer est un gestionnaire de tâches évolué qui permet de faire beaucoup de choses. La fonction première est d'afficher et lister les processus en cours d'exécution. Mais on peut aussi les terminer ou les suspendre.

Process Explorer va encore plus loin car il donne accès aux handles (un handle est un ID identifiant de manière unique un objet windows), DLL (bibliothèque qui contient du code et des données pouvant être utilisés simultanément par plusieurs processus) chargées/ouvertes par chaque processus. Enfin l'outil peut aussi aider à visualiser l'utilisation CPU, mémoire, GPU et disque globale et ce par application.

Les processus avec Linux

Sous Linux, les deux principales commandes pour visualiser les processus sont top et ps, la différence étant que l'on utilise top dans un terminal et ps dans un script où il est combiné à d'autres commandes.

À la différence de la partie précédente sous Windows, nous allons travailler en ligne de commandes.

La première étape est de reprendre votre machine virtuelle ou WSL et de relire le cours de l'an dernier sur les commandes Linux. Voici le lien

Suivant ce que vous avez fait en première :

Soit vous lancez la machine virtuelle et ouvrez un terminal avec ctrl + alt + F3 et ctrl + alt + F2 pour revenir au bureau
Soit vous lancez session Ubuntu avec WSL. Pour cela, il vous suffit de lancer Ubuntu comme application de Windows en saisissant Ubuntu dans la barre de recherche puis de l'exécuter.

Il vous est aussi possible d'ouvrir un terminal pour Ubuntu directement en ouvrant dans l'invite de commande comme nouvel onglet Ubuntu.

La commande top

La commande top (pour Table Of Processes) affiche une vue dynamique en temps réel du système en cours d’exécution.
Elle peut afficher un résumé des informations du système aussi bien qu’une liste de tâches gérées sur le moment par le noyau Linux.

La commande top est l'équivalent du gestionnaire de tâches de Windows.
Elle apporte donc des renseignements sur la consommation mémoire, CPU, tous les processus en cours,...
Elle apporte des statistiques de consommation en temps réel, une mise à jour est effectuée toutes les 5 secondes environ.

Dans un terminal, saisir la commande top.

Voici quelques commandes que vous pouvez exécuter directement au clavier lorsque la commande top est lancée :

H ou ? permet d'afficher une fenêtre d’aide avec toutes les commandes et informations utiles.
Espace permet de mettre à jour la liste des processus.
F permet d'ajouter ou de supprimer des champs. Les nouveaux champs s'ajoutent à droite
Q permet de quitter l’application top ou une fenêtre rattachée à top. Par exemple, après avoir utilisé la fonction F
M permet d’afficher des informations sur la mémoire.
Pour plus d'information, il vous suffit de saisir la commande man top afin d'obtenir des informations plus détaillées.

Ajouter la colonne qui donne le PPID (Parent Process ID).

Remplacer la colonne Time+ par la colonne Time.

Si vous travaillez sur une machine virtuelle, lancer Firefox puis relevez son PID et le nom de COMMAND qui lui est associé

Si vous travaillez sur WSL, ouvrez en parallèle deux sessions Ubuntu en ligne de commande :

Dans l'une, lancez la commande top :
Dans l'autre, lancez la commande nano pour créer un fichier fichier.txt:

Relevez le PID et le nom de COMMAND qui est associé à nano

La commande pidof

La commande pidof cherche les PID (Process IDentifier) des processus portant l'un des noms de programme indiqués.

Il suffit de saisir pidof suivi du nom de COMMAND du processus.

Dans le cas de l'utilisation d'une machine virtuelle, chercher les PID de Firefox.

Dans le cas de l'utilisation de WSL, chercher les PID de nano.

La commande kill

La commande kill permet d'arrêter un processus.

Il suffit de saisir kill suivi du PID du processus que l'on veut arrêter.

À partir desPID de Firefox ou de celui de nano, exécutez la commande kill sur chaque PID, et vérifier à chaque fois si Firefox ou nano est toujours lancé.

Une variante pour arrêter un processus est d'utiliser la commande pkill.

Faites une recherche pour utiliser pkill, puis vérifiez en utilisant Firefox.

La commande ps

Vous avez jusqu'à présent utiliser la commande top pour visualiser l'ensemble des processus en exécution à un moment donné.

La commande ps (pour Processes Status) permet aussi d'afficher l'ensemble des processus en cours d'exécution.

Exécutez la commande ps en ligne de commande.
Comparez avec le résultat obtenu avec top.
Que remarquez-vous quant aux processus affichés ?
Il est possible de rajouter différentes options à ps.
Par exemple, exécuter les commandes ps aux ou ps -ef.
Que permettent d'obtenir ces deux commandes ?

Les options aux de la commande ps signifient respectivement :
- a : on veut les processus de tous les utilisateurs (a pour "all"),
- u : on veut voir apparaître le propriétaire de tous les processus (u pour "user"),
- x : on veut les processus même ceux non rattachés au terminal (x comme "xterieur" ?).
Comme la liste obtenue avec ps peut vite être illisible, il est possible de filtrer avec l'option grep.
Par exemple, pour obtenir la liste détaillée des processus en cours en lien avec Firefox, il suffit de saisir ps aux | grep firefox-esr. Par exemple, pour obtenir la liste détaillée des processus en cours en lien avec nano, il suffit de saisir ps aux | grep nano.
La commande ps prend un cliché figé à un instant donné des processus en cours.
La commande top permet d'obtenir un tableau qui s'actualise automatiquement des processus en cours, ces processus étant classés par ordre décroissant de leur utilisation de la CPU (Central Processeur Unit = unité de traitement d'un processeur).

Exercices

Cet exercice porte sur la gestion des processus par les systèmes d’exploitation.

Partie A :

Cette partie est un questionnaire à choix multiples (QCM).
Pour chacune des questions, une seule des quatre réponses est exacte.
Aucune justification n’est demandée. Une réponse fausse ou une absence de réponse n’enlève aucun point.

Parmi les commandes ci-dessous, laquelle permet d’afficher les processus en cours d’exécution ?
1. dir
2. ps
3. man
4. ls
Comment s’appelle la gestion du partage du processeur entre différents processus ?
1. L’interblocage.
2. L’ordonnancement.
3. La planification.
4. La priorisation.

Quelle abréviation désigne l’identifiant d’un processus dans un système d’exploitation de type UNIX ?

Quelle commande permet d’interrompre un processus dans un système d’exploitation de type UNIX ?

stop
interrupt
end
kill

Partie B :

Un processeur choisit à chaque cycle d’exécution le processus qui doit être exécuté. Le tableau ci-dessous donne pour trois processus P1, P2, P3 :
- la durée d’exécution (en nombre de cycles),
- l’instant d’arrivée sur le processeur (exprimé en nombre de cycles à partir de 0),
- le numéro de priorité.
Le numéro de priorité est d’autant plus petit que la priorité est grande.
On suppose qu’à chaque instant, c’est le processus qui a le plus petit numéro de priorité qui est exécuté, ce qui peut provoquer la suspension d’un autre processus, lequel reprendra lorsqu’il sera le plus prioritaire.

Reproduire le tableau ci-dessous et indiquer dans chacune des cases le processus exécuté à chaque cycle.
On suppose maintenant que les trois processus précédents s’exécutent et utilisent une ou plusieurs ressources parmi R1, R2 et R3.
Parmi les scenarii suivants, lequel provoque un interblocage ? Justifier.

Cet exercice porte sur les systèmes d’exploitation : gestion des processus et des ressources.

Les parties A et B peuvent être traitées indépendamment.

Partie A :

Dans un bureau d’architectes, on dispose de certaines ressources qui ne peuvent être utilisées simultanément par plus d’un processus, comme l’imprimante, la table traçante, le modem. Chaque programme, lorsqu’il s’exécute, demande l’allocation des ressources qui lui sont nécessaires. Lorsqu’il a fini de s’exécuter, il libère ses ressources.

On appelle p1, p2 et p3 les processus associés respectivement aux programmes 1, 2 et 3.

Les processus s'exécutent de manière concurrente.
Justifier qu'une situation d'interblocage peut se produire.
Modifier l'ordre des instructions du programme 3 pour qu'une telle situation ne puisse pas se produire. Aucune justification n'est attendue.
Supposons que le processus p1 demande la table traçante alors qu'elle est en cours d'utilisation par le processus p3. Parmi les états suivants, quel sera l'état du processus p1 tant que la table traçante n'est pas disponible :
1. élu
2. bloqué
3. prêt
4. terminé

Partie B :

Avec une ligne de commande dans un terminal sous Linux, on obtient l'affichage suivant :

La documentation Linux donne la signification des différents champs :

UID : identifiant utilisateur effectif ;
PID : identifiant de processus ;
PPID : PID du processus parent ;
C : partie entière du pourcentage d'utilisation du processeur par rapport au temps de vie des processus ;
STIME : l'heure de lancement du processus ;
TTY : terminal de contrôle ;
TIME : temps d'exécution ;
CMD : nom de la commande du processus.

Parmi les quatre commandes suivantes, laquelle a permis cet affichage ?
1. ls -l
2. ps -ef
3. cd ..
4. chmod 741 processus.txt
Quel est l'identifiant du processus parent à l'origine de tous les processus concernant le navigateur Web (chromium-browser) ?
Quel est l'identifiant du processus dont le temps d'exécution est le plus long ?

Un système d’exploitation doit assurer la gestion des processus et des ressources.

Dans ce contexte, expliquer et illustrer par un exemple ce qu’est une situation d’interblocage (deadlock).
Citer des mécanismes permettant d’éviter ces situations.

Voici un extrait d'un exercice d'un sujet de baccalauréat :

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