Différences entre les versions de « Les systèmes d'exploitation/La multiprogrammation »

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===Ordonnancement collaboratif===
 
Tout d'abord, on va commencer par un système d'exploitation qui exécute des programmes qui s’exécutes’exécutent les uns après les autres. Ces programmes sont exécutés jusqu’à ce qu'ils finissent leur travail ou décident eux-mêmes de stopper leur exécution, soit pour accéder à un périphérique, soit pour laisser la place à un autre programme.
 
* Avec l'algorithme First Input First Output, les programmes à exécuter sont ajoutés dans la file d'attente quand on les démarre. Ceux-ci sont alors stockés dans la file d'attente dans l'ordre dans lesquels on les a fait démarrer. L'ordonnanceur décide alors d’exécuter le programme entré dans la file d'attente avant tous les autres en premier. En clair, les programmes sont exécutés dans l'ordre dans lequel ils sont rentrés dans la file d'attente.
* Avec l'algorithme Last Input First Output, les programmes à exécuter sont ajoutés dans la file d'attente quand on les démarre. Ceux-ci sont alors stockés dans la file d'attente dans l'ordre dans lesquels on les a fait démarrer. Mais contrairement à l'algorithme First Input First Output, l'ordonnanceur exécute le programme entré en dernier dans la file d'attente, et non le premier. Si vous ajoutez un programme dans une file d'attente contenant déjà des programmes en attente, ce sera lui le prochain à être exécuté, vu qu'il a été ajouté en dernier. Cet algorithme peupeut souffrir d'un phénomène assez particulier : dans certains cas, un programme peut très bien mettre énormément de temps avant d'être exécuté. Si vous exécutez beaucoup de programme, ceux-ci seront rentrés dans la file d'attente avant les tout premiers programmes exécutés en premier. Ceux-ci doivent alors attendre la fin de l’exécution de tous les programmes rentrés après eux.
* L'algorithme Shortest Job First est basé sur une logique simple. Les programmes à exécuter sont placés dans la file d'attente et l’ordonnanceur va alors décider d’exécuter d'abord les processus qui se termineront le plus rapidement. Pour appliquer cet algorithme, on suppose que les temps d’exécution des différents programmes sont connus à l'avance et sont parfaitement bornés. Cette contrainte peut sembler absurde, mais elle a un sens dans certains cas assez rares dans lesquels on connait à l'avance le temps mit par un programme pour s’exécuter. Dans ce cas, l'algorithme est simple : on exécute le programme qui met le moins de temps à s’exécuter en premier. Une fois celui-ci terminé, on le retire de la file d'attente et on recommence.
 
===Ordonnancement préemptif===
 
L'ordonnancement préemptif se base souvent sur la technique du '''quantum de temps''' : chaque programme s’exécute durant un temps fixé une bonne fois pour toutetoutes. En clair, toutes les « x » millisecondes, le programme en cours d’exécution est interrompu et l'ordonnanceur exécuté. Ainsi, il est presque impossible qu'un processus un peu trop égoïste puisse monopoliser le processeur auaux dépenddépens des autres processus. La durée du quantum de temps doit être grande devant le temps mis pour changer de programme. En même temps, on doit avoir un temps suffisamment petit pour le cas où un grand nombre de programmes s'exécutent simultanément. Généralement, selon la rapditérapidité du matériel, un quantum de temps entre 10 et 100 millisecondes donne de bons résultats. Pour information, Windows utilise un quantum de 15ms, et Linux un quantum de 10ms.
 
Voyons maintenant les algorithmes préemptifs qui permettent de choisir quel programme faire passer de l'état prêt à l'état élu. Pour faire simple, nous allons en voir quelquequelques uns, relativement importants et très proches de ceux utilisés dans les OS actuels.
 
* L'algorithme Shortest Remaining Time Next est une variante préemptive de l'algorithme Shortest Job First vu au dessus. Dans cette version, si un programme est ajouté dans la file d'attente, on regarde le temps que ce nouveau venu mettrait à s’exécuter, et on compare avec le temps qu'il reste au processus en cours d’exécution avant que celui-ci finisse son travail. Si le temps mit par le nouveau programme est plus faible que le temps d’exécution du programme en train de s’exécuter, on change et on exécute le nouveau venu à la place.
[[File:Round-robin.png|centre|vignette|upright=2.0|Algorithme du tourniquet (Round-robin)]]
 
* L''''algorithme des files d'attentes multiple-niveau''' donne la priorité aux programmes rapides ou qui accèdent souvent aux périphériques. Cet algorithme utilise plusieurs files d'attentes, auxquelles onton donne des quantums de temps différents. Tout programme démarre dans la file d'attente avec le plus petit quantum de temps, et change de file d'attente suivant son utilisation du quantum. Si un programme utilise la totalité de son quantum de temps, c'est le signe qu'il a besoin d'un quantum plus gros et doit donc changer de file. La seule façon pour lui de remonter d'un niveau est de ne plus utiliser complètement son quantum de temps. Ainsi, un programme va se stabiliser dans la file dont le quantum de temps est optimal (ou presque).
* L''''ordonnancement par loterie''' repose sur un ordonnancement aléatoire. Chaque processus se voit attribuer des tickets de loterie : pour chaque ticket, le processus a droit à un quantum de temps. À chaque fois que le processeur change de processus, il tire un ticket de loterie et le programme qui a ce ticket est alors élu. Évidemment, certains processus peuvent être prioritaires sur les autres : ils disposent alors de plus de tickets de loterie que les autres. Dans le même genre, des processus qui collaborent entre eux peuvent échanger des tickets. Comme quoi, il y a même moyen de tricher avec de l'aléatoire…
 
==Création et destruction de processus==
 
Les processus peuvent naître et mourir. La plupart des processus démarredémarrent quand l'utilisateur demande l’exécution d'un programme, n'importe quel double-clic sur une icône d’exécutable en est un bon exemple. Mais, le démarrage de la machine en est un autre exemple. En effet, il faut bien lancer le système d'exploitation, ce qui demande de démarrer un certain nombre de processus. Après tout, vous avez toujours un certain nombre de services qui se lancent avec le système d'exploitation et qui tournent en arrière-plan. À l'exception du premier processus, lancé par le noyau, les processus sont toujours créés par un autre processus. On dit que le processus qui les a créés est le processus parent. Les processus créés par le parent sont appelés processus enfants. On parle aussi de père et de fils. Certains systèmes d'exploitation conservent des informations sur qui a démarré quoi et mémorisent ainsi qui est le père ou le fils pour chaque processus. L'ensemble forme alors une '''hiérarchie de processus'''.
 
Sur la majorité des systèmes d'exploitation, un appel système suffit pour créer un processus. Mais certains systèmes d'exploitation (les unixoïdes, notamment) ne fonctionnent pas comme cela. Sur ces systèmes, la création d'un nouveau processus est indirecte : on doit d'abord copier un processus existant avant de remplacer son code par celui d'un autre programme. Ces deux étapes correspondent à deux appels systèmes différents. Dans la réalité, le système d'exploitation ne copie pas vraiment le processus, mais utilise des optimisations pour faire comme si tout se passait ainsi.
La première méthode est appelée l''''échange de messages'''. Il permet aux processus de s'échanger des '''messages''', des blocs de données de taille variable ou fixe selon l'implémentation. Mais le contenu n'est pas standardisé, et chaque processus peut mettre ce qu'il veut dans un message. Le tout est que le processus qui reçoit le message sache l’interpréter. Pour cela, le format des données, le type du message, ainsi que la taille totale du message, est souvent envoyé en même temps que le message.
 
Dans le cas le plus simple, il n'y a pas de mise en attente des messages dans un espace de stockage partagé entre processus. On parle alors de '''passage de message'''. Cela fonctionne bien quand les deux processus ne sont pas sur le même ordinateur et communiquent entre eux via un réseau local ou par Internet. Mais certains OS permettent de mettre en attente les messages envoyés d'un processus à un autre, le processus récepteur pouvant consulter les messages en attente quand celui-ci est disponible. Les messages sont alors mis en attente dans diverses structures de mémoire partagée. Celles-ci sont appelées, suivant leur fonctionnement, des '''tubes''' ou des '''files de messages'''. Ces structures stockent les messages dans l'ordre dans lequel ils ont étésété envoyés (fonctionnement en file ou FIFO). La différence entre les deux est que les tubes sont partagés entre deux processus, un pouvant lire et un autre écrire, alors qu'une file de message peut être partagée entre plusieurs processus qui peuvent aussi bien lire qu'écrire.
 
===Sans isolation des processus===
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