Rappels

• Scheduler (ordonnanceur) : Assure la distribution de l'UC aux différents processus.
  • Sans réquisition : le processus se termine complètement avant de rendre la main au scheduler (non préemption)
  • Avec réquisition : le scheduler prend la main sur le processus. Cela entraîne des problèmes dans le partage de ressources entre processus (préemption).
• Dispatcheur : Assure lors du changement de processus, la commutation de contexte, la commutation en mode utilisateur, le branchement au bon emplacement dans le programme utilisateur. Il doit être le plus rapide possible (latence de dispatching).

Différents algorithmes d'ordonnancement

L'analyse de certains algorithmes est illustrée avec le programme Simor. Simor est un simulateur graphique d'ordonnancement qu'il faut lancer à partir de de la commande

java -jar /home/partage/S51/Simor.jar

Algorithme de scheduling du noyau UNIX

Le scheduling de l'UC est conçu pour qu'en bénéficient les processus interactifs. Un algorithme avec des priorités donne aux processus de courtes tranches de temps d'UC. Cet algorithme se réduit à un scheduling de type tourniquet.

Une priorité de scheduling est associée à chaque processus; un nombre plus grand indique une priorité plus petite. Les processus qui effectuent des entrées sorties ou d'autres taches importantes possèdent des priorités importantes et on ne peut les préempter (exécution en mode noyau). Les processus utilisateurs possèdent des priorités faibles (donc inférieures au processus noyau). Il est possible de régler les priorités des processus utilisateurs avec la commande nice().

Plus un processus accumule du temps processeur, plus basse devient sa priorité (plus grande valeur) et vice-versa. Il existe donc un feedback négatif dans le scheduling de l'UC, et il est difficile pour un seul processus de prendre tout le temps processeur. Le vieillissement des processus est donc utilisé pour éviter la famine.

NB : À noter que le scheduling de LINUX prévoit dans son extension POSIX 1003.4, la notion de processus temps réel et dispose de 2 politiques supplémentaires SCHED_FIFO et SCHED_RR avec dans ce cas des priorités fixes. Les processus s’exécutant suivant ces politiques s’exécutent de façon prioritaire par rapport aux processus classiques à priorité dynamique. Ils sont cependant préemptables par le système et ne peuvent bloquer le processeur. Ces modes ont été rajoutés pour apporter au système un certain contrôle de la réactivité face à des événements extérieurs à la machine, le but étant d’essayer d’intégrer du déterminisme dans le traitement des processus.

Politique de remplacement

Le programme Simdef.jar permet de simuler les algorithmes d'allocation et de remplacement de page. Expérimentez ce programme (à démarrer avec java -jar) en définissant une séquence de 10 demandes de page avec les valeurs suivantes: 1, 2, 3, 4, 1, 2, 4, 3, 1, 5.

• Fixez le nombre cadres mémoire à 5. Quel est le nombre de défauts de page pour chacune des politiques de remplacement ?
• Fixez maintenant le nombre de cadres à 4. Quel est le nombre de défauts de page pour chacune des politiques de remplacement ?
• Fixez maintenant le nombre de cadres à 3. Quel est le nombre de défauts de page pour chacune des politiques de remplacement ?
• Fixez maintenant le nombre de cadres à 2. Quel est le nombre de défauts de page pour chacune des politiques de remplacement ?
• D'après vos observations et ce que vous savez des algorithmes de remplacement simulés, qu'en concluez-vous sur le choix de la politique ?

Traduction d'adresses

Le programme Simav.jar permet de simuler le processus de traduction d'adresses virtuelles dans un système paginé. Exécutez ce programme (à démarrer avec java -jar également). Utilisation:

• Commencez par sélectionner une table des pages à 1 niveau (menu Niveaux).
• Entrez une adresse dans la zone prévue. Sa décomposition en numéro de page - déplacement binaire apparaît. La position de l'adresse virtuelle indiquée est également représentée sur la partie gauche de la fenêtre.
• Le bouton Simuler permet de lancer le processus de traduction de l'adresse vers la table des pages. En cas de défaut de page (la page n'est plus en mémoire), vous devez indiquez un emplacement en mémoire physique dans lequel sera placée la page.

Effectuez des traductions successives afin d'expérimenter et bien comprendre le processus de traduction d'adresses paginées avec table des pages. Expérimentez ensuite la traduction avec une table des pages à 2 niveaux.

Allocation/Libération mémoire

Analysez les valeurs les fichiers /proc/meminfo et /proc/vmstat afin de repérer les données importantes permettant par exemple de connaître les demandes de pages, le nombre de défaut de page, déduire la taille d'une page etc. .. qui corroborent les données affichées par le programme précédent.

Le but des exercices suivant est de suivre et analyser l'occupation mémoire d'un processus selon son code et la mémoire dont il a besoin.

Pour suivre cette occupation, vous utiliserez la commande atop et suivrez les changements apparu dans le programme et les fichiers précédents avant et après exécution. Dans top, htop et atop, l'occupation mémoire est exprimée au minimum en kio.

Les options intéressantes de atop sont:

• m: affichage des informations mémoires
• i: changement du délai de rafraichissment des informations
• c: commandes exécutées (avec arguments)
• P: filtrage du nom des processus
• z: pause du rafraichissment de l'affichage

Lancez le programme /home/partage/S51/slp qui effectue l'instruction sleep(10). Quelle est son occupation mémoire, la taille des segments (text et data)?

Vous allez maintenant essayer de déterminer la taille d'une page mémoire en faisant varier l'occupation mémoire. Pour cela, vous allez utiliser le programme /home/partage/S51/alloc qui permet d'allouer un nombre d'octets passés en paramètre de ce programme et attend 10 s avant de se terminer.

Sachant que la taille T d'une page est une puissance de 2 (1, 2, 4, 8, etc), pour plusieurs valeurs de T, exécutez en parallèle (en mode détaché) 5 instances du programme alloc avec les valeurs suivantes et notez leur occupation mémoire respective:

• un octet,
• un entier,
• T - 100 octets, (si T est supérieur à 100)
• T + 100 octets, (si T est supérieur à 100)
• 2 * T

Déduisez-en la taille T d'une page dans le système.

Rappels sur quelques commandes

Quelles sont les commandes pour:

• renommer un fichier,
• changer de répertoire,
• créer un répertoire,
• créer un fichier vide,
• effacer un fichier,
• effacer un répertoire,
• effacer un répertoire et son contenu,
• compter le nombre de ligne du fichier /etc/passwd,
• compter le nombre de fichiers (et répertoires) dans un répertoire (attention à l'utilisation du *),
• compter le nombre de fichiers mais sans inclure les répertoires.

Les commandes df (disk free) et du (disk use)

1. Combien il y a-t-il de systèmes de fichiers montés sur le système ? A quoi correspondent ils ?
2. A quel système appartient votre répertoire de connexion ? Combien reste-t-il d'espace disque libre ?
3. Quelle option de du et df permet d'afficher les valeurs en multiples d'octets (Ko, Go …) ?
4. Quel espace occupe votre répertoire de connexion ?
5. A l'aide des commandes du et sort (voir les pages man), affichez la liste des fichiers et répertoires situés dans /etc, classée suivant l'espace disque qu'ils occupent.

Les i-nodes

Sous Unix/Linux, pour la gestion du système de fichiers, chaque fichier est identifié par un numéro unique: l'i-node. A cet identifiant est associé plusieurs information concernant le fichier qui permettent au système d'exploitation de bien gérer les actions liées au système de fichiers. Parmi ces informations on retrouve le type, la taille et le contenu du fichier.

1. Avec quelles options les commandes ls et stat permettent de voir ces informations (taille, i-node, droits etc) ?
2. Comment afficher à l'aide de la commande ls la liste des fichiers triée du plus ancien au plus récent, en affichant cette date, les droits, la taille etc ?

Sous Unix/Linux il existe la possibilité de créer des liens entre fichiers afin de permettre par exemple de créer plusieurs noms faisant référence au même i-node, et donc au même fichier. Pour cela il faut utiliser la commande ln. Il existe deux types de lien: les liens physiques (hard link) et les liens symboliques (soft link).