$course$/QCM de NSI/Terminale/Processus et système Approfondissement de la gestion des processus par
un système d'exploitation : notion de processus,
états, ordonnancement, communication entre
processus, synchronisation par verrous, risque
d'interblocage et notion de signal.

]]> Processus et système — Q01 : Notion de processus Qu'est-ce qu'un processus ?

]]> Il faut bien distinguer la notion de
programme (un fichier exécutable
sur le disque) et celle de processus
(une instance dynamique de ce programme
en cours d'exécution). Sous Linux, les
commandes ps ou top permettent
d'observer les processus actifs ; sous
Windows, on utilise le Gestionnaire des
tâches.

]]> 1.0 0.0 0 true true abc Le fichier exécutable rangé sur le disque, tel qu'il existe avant son lancement

]]> Cette description correspond plutôt
à un programme au sens du
fichier exécutable. Un processus
est, lui, dynamique : il représente
un programme en cours d'exécution.

]]> Un programme en cours d'exécution, avec sa mémoire et son contexte propres

]]> C'est une abstraction centrale du
système d'exploitation. Un même
programme lancé deux fois donne
deux processus indépendants, qui
disposent chacun de leur propre
mémoire et de leur propre contexte
d'exécution.

]]> Une zone particulière de la mémoire vive réservée par le noyau

]]> Un processus utilise de la mémoire
(sa zone de mémoire), mais il
n'est pas lui-même un type de
mémoire.

]]> Une fonction particulière définie à l'intérieur d'un programme

]]> Une fonction n'est qu'un fragment
de code à l'intérieur d'un
programme. Un processus est une
notion bien plus large, qui
englobe l'intégralité d'un
programme en exécution.

]]> Processus et système — Q02 : Fil d'exécution Qu'est-ce qu'un fil d'exécution
(parfois appelé thread) ?

]]> Une comparaison utile : un processus
est comparable à une maison
indépendante (sa mémoire est isolée),
tandis qu'un fil d'exécution est
comparable à une pièce dans cette
maison (la mémoire reste partagée
avec les autres pièces).

]]> 1.0 0.0 0 true true abc Un processus secondaire disposant de sa propre mémoire isolée

]]> Erreur fréquente : c'est plutôt la
définition d'un processus. Les fils
d'un même processus partagent la
mémoire, ils ne sont pas isolés les
uns des autres.

]]> Une unité d'exécution légère interne à un processus, partageant sa mémoire

]]> Plusieurs fils d'exécution dans un
même processus permettent de
paralléliser des tâches tout en
partageant les données. Cette
approche est plus légère que de
créer plusieurs processus, mais
plus délicate à gérer en raison
des problèmes de synchronisation.

]]> Une copie complète du programme, exécutée en parallèle sur un autre cœur du processeur

]]> Un fil n'est pas une copie du
programme. Plusieurs fils partagent
le même code et les mêmes données ;
ils peuvent tourner sur des cœurs
différents sans dupliquer le
programme.

]]> Une fonction lancée automatiquement au démarrage du programme

]]> Un fil n'est pas une fonction. C'est
une unité d'exécution qui peut
parcourir plusieurs fonctions, et on
le lance explicitement : il ne
démarre pas tout seul.

]]> Processus et système — Q03 : Identifiant de processus Que désigne le PID d'un processus ?

]]> Sur les systèmes Unix, la commande
ps affiche les PID en cours.
kill <PID> envoie le signal
TERM par défaut, et
kill -9 <PID> envoie le signal
KILL, qui est plus brutal et ne
peut pas être ignoré par le
processus visé.

]]> 1.0 0.0 0 true true abc Un module interne du noyau spécialement chargé de créer et de gérer les processus

]]> Cette interprétation est
fantaisiste. Le sigle PID désigne
simplement un identifiant
numérique unique attribué par le
système.

]]> Un numéro unique attribué par le système à chaque processus pour l'identifier

]]> Le PID, pour Process IDentifier,
permet d'identifier les processus
de manière unique. On l'utilise
par exemple avec la commande
kill <PID>. Sur les systèmes
Unix, le numéro $1$ est
traditionnellement attribué au
processus de démarrage.

]]> Le descripteur des permissions et des droits d'accès d'un processus

]]> Les permissions et le PID sont des
notions distinctes. Le PID
identifie un processus ; les
permissions définissent ce que ce
processus peut faire.

]]> Un nom de domaine personnel réservé sur Internet

]]> Aucun rapport avec les domaines
Internet. Le PID est un numéro
interne au système d'exploitation.

]]> Processus et système — Q04 : États d'un processus Quels sont les états principaux par
lesquels passe un processus au cours de
sa vie ?

]]> Sous Linux, la commande ps -aux
affiche l'état de chaque processus :
R pour running (en exécution),
S pour sleeping (en sommeil),
D pour disk wait (en attente
d'entrée-sortie disque), Z pour
zombie.

]]> 1.0 0.0 0 true true abc Démarré, en exécution et terminé, sans état d'attente intermédiaire

]]> Ces états ne suffisent pas à
décrire le cycle de vie d'un
processus : il manque l'état
bloqué, où le processus attend
une ressource ou une entrée-sortie.

]]> Compilé, chargé en mémoire, puis exécuté par le processeur

]]> Ce sont les étapes de fabrication
et de chargement d'un programme,
pas les états d'ordonnancement d'un
processus en cours de vie.

]]> Prêt, en exécution, bloqué en attente d'une ressource, puis terminé

]]> C'est le modèle classique en
système d'exploitation.
L'ordonnanceur gère les
transitions entre l'état « prêt »
et l'état « en exécution ».
L'état « bloqué » correspond à
l'attente d'une ressource (un
fichier, le réseau, un verrou).

]]> Ouvert, modifié, puis enregistré et fermé par l'utilisateur du logiciel

]]> Ce sont les états d'un fichier
que l'on édite, pas ceux d'un
processus géré par l'ordonnanceur.

]]> Processus et système — Q05 : Ordonnanceur Quel composant choisit quel processus
reçoit le processeur à chaque instant ?

]]> Plusieurs stratégies d'ordonnancement
existent : le tour de rôle, la
priorité statique ou dynamique, ou
encore l'ordonnancement fondé sur la
latence. Pour les systèmes
d'exploitation à contraintes temps
réel, il faut des garanties strictes
sur les délais d'exécution.

]]> 1.0 0.0 0 true true abc L'interpréteur de commandes, qui lance les programmes depuis le terminal

]]> L'interpréteur de commandes sert
à lancer des programmes, mais ce
n'est pas lui qui décide à quel
moment chaque processus reçoit le
processeur.

]]> Le pilote du processeur, qui dialogue avec le matériel

]]> Un pilote est un module qui
permet au système de communiquer
avec un périphérique matériel
(carte réseau, imprimante, etc.).
Ce n'est pas son rôle de choisir
quel processus s'exécute.

]]> L'utilisateur, qui fixe l'ordre d'exécution à chaque instant

]]> L'utilisateur peut influencer
indirectement l'ordonnancement
(en modifiant la priorité d'un
processus, par exemple), mais il
ne décide pas à chaque instant
quel processus reçoit le
processeur.

]]> L'ordonnanceur, un composant du noyau du système

]]> L'ordonnanceur décide selon
plusieurs critères : la priorité
du processus, l'équité globale
entre les processus, la latence
attendue. Sous Linux,
l'ordonnanceur en place s'appelle
Completely Fair Scheduler.

]]> Processus et système — Q06 : Parallélisme et concurrence Quelle est la différence entre
parallélisme et concurrence ?

]]> Aujourd'hui, les processeurs
multi-cœurs offrent un véritable
parallélisme. En Python, le module
multiprocessing permet du
parallélisme effectif, alors que le
module threading n'offre que de
la concurrence dans l'implémentation
de référence du langage.

]]> 1.0 0.0 0 true true abc La concurrence alterne des tâches sur un cœur ; le parallélisme les exécute sur plusieurs cœurs à la fois

]]> Avec un seul cœur, on peut être
en concurrence (les tâches
alternent), mais pas en
parallélisme. Plusieurs cœurs
permettent un véritable
parallélisme.

]]> Les deux termes sont synonymes : ils désignent l'exécution simultanée de plusieurs tâches

]]> La distinction est au contraire
essentielle : la concurrence peut
exister sur un seul cœur (par
alternance), alors que le
parallélisme exige plusieurs cœurs.

]]> La concurrence concerne les processus alors que le parallélisme concerne uniquement les fils d'exécution

]]> La distinction ne porte pas sur
processus contre fils : les deux
notions s'appliquent aussi bien aux
uns qu'aux autres. Elle porte sur
l'alternance contre la simultanéité
réelle.

]]> Le parallélisme accélère toujours un programme, contrairement à la concurrence

]]> Cette affirmation est trop
simpliste. Le parallélisme peut
accélérer un calcul, mais il
introduit un coût de
synchronisation et n'est pas
toujours bénéfique.

]]> Processus et système — Q07 : Mémoire partagée entre fils d'exécution Pourquoi les fils d'exécution d'un même
processus partagent-ils leur mémoire ?

]]> C'est un compromis classique entre
performance et sécurité. Les fils
d'exécution communiquent rapidement,
mais leur partage de mémoire est
risqué. Les processus, à l'inverse,
sont fortement isolés, mais leur
communication est plus coûteuse.

]]> 1.0 0.0 0 true true abc Pour échanger rapidement des données via des variables communes

]]> C'est l'avantage majeur des fils
d'exécution par rapport aux
processus. Cette communication
rapide est cependant source de
bugs subtils si l'on ne
synchronise pas correctement les
accès aux variables partagées.

]]> Pour économiser des cœurs de processeur lors des calculs longs et intensifs

]]> Le partage de la mémoire ne
permet pas d'économiser des
cœurs. Son intérêt principal
tient à la rapidité de la
communication entre fils
d'exécution.

]]> Parce que le noyau interdit aux fils d'avoir une mémoire séparée

]]> Ce n'est pas une interdiction du
noyau : le partage est un choix de
conception qui rend les fils légers
et rapides à faire communiquer.

]]> Pour chiffrer automatiquement les données échangées entre eux

]]> Le partage de mémoire n'a aucun
rapport avec le chiffrement. Il
vise la rapidité de communication,
pas la protection des données.

]]> Processus et système — Q08 : Signal Qu'est-ce qu'un signal sous Unix ?

]]> La commande kill -<signal> <PID>
envoie un signal donné au processus
désigné. Par défaut, c'est
SIGTERM (numéro $15$) qui est
envoyé. Le signal SIGKILL
(numéro $9$) est plus brutal : le
processus ne peut pas le bloquer ni
le retarder.

]]> 1.0 0.0 0 true true abc Une notification asynchrone envoyée à un processus pour lui demander une action

]]> Quelques signaux courants :
SIGTERM (demande polie de
terminaison), SIGKILL
(terminaison brutale, qui ne
peut pas être ignorée), SIGINT
(interruption clavier, par
exemple Ctrl+C), SIGHUP
(rechargement de la
configuration).

]]> Une instruction particulière appartenant au jeu d'instructions câblé du processeur

]]> Les signaux sont une notion du
système d'exploitation, et non
du jeu d'instructions du
processeur.

]]> Un message texte échangé entre deux machines sur le réseau

]]> Les signaux n'ont aucun rapport
avec les protocoles réseau ; ils
sont locaux à un système
d'exploitation.

]]> Une variable globale partagée entre tous les processus

]]> Un signal n'est pas une donnée
partagée mais une notification : le
noyau interrompt le processus visé
pour lui transmettre une demande.

]]> Processus et système — Q09 : Lister les processus Quelle commande Unix affiche la liste des processus en cours d'exécution ?

]]> Sous Windows, on peut utiliser le
Gestionnaire des tâches
(taskmgr.exe) ou la commande
PowerShell Get-Process. Quel
que soit le système d'exploitation,
la liste des processus est
maintenue par le noyau.

]]> 1.0 0.0 0 true true abc ps, ou top pour un suivi en temps réel

]]> On utilise par exemple ps aux
ou ps -ef pour obtenir la
liste complète des processus.
Pour un suivi interactif et
dynamique, on emploie plutôt
top ou htop.

]]> ls, qui liste le contenu d'un répertoire

]]> La commande ls sert à lister
le contenu d'un répertoire,
c'est-à-dire les fichiers, pas
les processus.

]]> cat, qui affiche le contenu d'un fichier

]]> La commande cat sert à
afficher le contenu d'un
fichier, et n'a aucun rapport
avec la liste des processus.

]]> grep, qui recherche un motif dans un texte

]]> La commande grep sert à
rechercher un motif dans un
texte, mais pas à lister les
processus en cours.

]]> Processus et système — Q10 : Démon Qu'appelle-t-on un démon sur un
système d'exploitation ?

]]> Sous Linux moderne, systemd est
le processus de démarrage (PID 1)
et gère tous les autres démons.
Sous macOS, ce rôle revient à
launchd. Sous Windows, on parle
de « services Windows ».

]]> 1.0 0.0 0 true true abc Une commande Unix lancée manuellement par l'utilisateur depuis le terminal

]]> Un démon n'est pas une commande
mais un processus qui s'exécute
en arrière-plan, généralement
sans intervention de
l'utilisateur.

]]> Un programme malveillant qui se cache dans le système

]]> Le mot « démon » est ici un
terme technique sans connotation
négative. Il désigne un
processus particulier, et non
un logiciel malveillant.

]]> Un processus d'arrière-plan, sans interface, qui rend un service au système

]]> Les noms des démons se
terminent souvent par la lettre
« d » : httpd, sshd,
cron, systemd. Ils sont
visibles avec la commande ps,
mais aucun terminal ne leur est
associé.

]]> Un fichier de configuration caché à la racine du système

]]> Un démon est un processus, pas
un fichier. Le mot « caché »
renvoie ici à l'absence
d'interface utilisateur, pas à
un fichier sur le disque.

]]> Processus et système — Q11 : Course critique Qu'appelle-t-on une course critique
(parfois nommée race condition) ?

]]> La solution consiste à mettre en
place une synchronisation des
accès, par exemple à l'aide de
verrous, de sémaphores, ou de
transactions atomiques. Une
alternative consiste à éviter
toute donnée partagée, par exemple
en utilisant un échange par files
de messages.

]]> 1.0 0.0 0 true true abc Une optimisation appliquée par le compilateur au moment de la traduction

]]> Une course critique est un
défaut de programmation, pas
une optimisation. Elle survient
à l'exécution, pas à la
compilation.

]]> Un mécanisme de synchronisation chargé de protéger les données partagées entre fils

]]> C'est l'inverse : une course
critique est le problème que
la synchronisation (verrous,
sémaphores) cherche justement à
éviter.

]]> Un bug où l'ordre d'exécution de plusieurs fils rend le résultat imprévisible

]]> Exemple typique : deux fils
d'exécution incrémentent
simultanément la même variable.
Selon l'entrelacement des
opérations, le résultat varie.
Ces bugs sont particulièrement
difficiles à diagnostiquer car
ils sont souvent intermittents.

]]> Une erreur qui ne concerne que les programmes à un seul fil d'exécution

]]> C'est précisément l'inverse : une
course critique suppose plusieurs
fils accédant en même temps à des
données partagées. Un programme
à un seul fil n'en produit pas.

]]> Processus et système — Q12 : Verrou d'exclusion mutuelle À quoi sert un verrou d'exclusion mutuelle ?

]]> Plusieurs variantes existent : les
sémaphores (qui généralisent le
verrou avec un compteur), les
verrous lecture-écriture (plusieurs
lecteurs simultanés autorisés, mais
un seul écrivain à la fois), et
les moniteurs (par exemple en
Java).

]]> 1.0 0.0 0 true true abc À stocker les données partagées entre plusieurs fils d'exécution

]]> Un verrou ne stocke pas de
données, il contrôle l'accès à
des données stockées par
ailleurs.

]]> À ralentir volontairement le programme pour économiser le processeur

]]> Un verrou peut effectivement
ralentir le programme, mais ce
n'est pas son objectif. Son
rôle premier est de garantir la
cohérence des données
partagées.

]]> À chiffrer les données partagées pour les protéger d'une lecture extérieure

]]> Le chiffrement relève de la
cryptographie, pas de la
synchronisation des fils
d'exécution.

]]> À garantir qu'un seul fil à la fois accède à une ressource partagée

]]> Le motif classique est le
suivant : on acquiert le verrou,
on effectue les opérations
critiques, puis on libère le
verrou. En Python, la syntaxe
with verrou: garantit la
libération même en cas
d'exception, ce qui est plus
sûr.

]]> Processus et système — Q13 : Interblocage Qu'appelle-t-on un interblocage ?

]]> Plusieurs stratégies de prévention
existent : ordonner systématiquement
les acquisitions de ressources
(toujours $A$ puis $B$),
utiliser des délais d'attente
(timeouts), détecter les
interblocages a posteriori (par
analyse des graphes d'attente), ou
les éviter avec des algorithmes
dédiés comme l'algorithme du
banquier de Dijkstra.

]]> 1.0 0.0 0 true true abc Un arrêt brutal et immédiat de l'ensemble du programme, déclenché par le noyau

]]> Un interblocage n'est pas un
arrêt brutal : les processus
impliqués restent actifs, mais
ils sont bloqués en attente
mutuelle. Aucun ne s'arrête de
lui-même.

]]> Un signal d'erreur particulier émis automatiquement par le système

]]> L'interblocage n'émet pas de
signal particulier. Au
contraire, il se manifeste par
un blocage silencieux que le
programmeur doit détecter
lui-même.

]]> Un gel de l'affichage de l'écran le temps d'un calcul lourd

]]> Le mot peut faire penser à un
gel de l'affichage, mais le
sens technique en informatique
est tout autre. Il s'agit d'un
blocage logique entre
processus.

]]> Une situation où plusieurs processus s'attendent mutuellement sans fin

]]> Exemple : le fil $T_1$ détient
la ressource $A$ et attend $B$.
Le fil $T_2$ détient $B$ et
attend $A$. Aucun ne peut
progresser. Quatre conditions,
dites de Coffman, doivent être
réunies simultanément pour
qu'un interblocage se produise.

]]> Processus et système — Q14 : Communication entre processus Comment deux processus isolés
peuvent-ils communiquer entre eux ?

]]> Le choix du mécanisme dépend du
besoin : un tube convient pour un
simple flux ; une connexion
réseau, pour communiquer à
distance ; la mémoire partagée,
pour la performance ; une file de
messages, pour découpler le
producteur du consommateur.

]]> 1.0 0.0 0 true true abc Uniquement par des saisies successives au clavier de l'utilisateur

]]> Le clavier permet à un
utilisateur d'interagir avec
un programme, mais ce n'est
pas un mécanisme de
communication entre processus.

]]> Uniquement via Internet, en passant par un serveur distant

]]> Internet permet bien la
communication entre processus
distants, mais ce n'est pas le
seul mécanisme. De nombreux
processus communiquent
localement, sans passer par
Internet.

]]> Par des tubes, des sockets, des fichiers partagés ou des files de messages

]]> Tous ces mécanismes sont
fournis par le système
d'exploitation. Le tube Unix,
symbolisé par la barre
verticale | dans
l'interpréteur de commandes,
est l'un des plus simples
d'usage. Les sockets servent
aux communications réseau, et
la mémoire partagée privilégie
la performance.

]]> C'est impossible : deux processus isolés ne peuvent jamais communiquer

]]> Plusieurs mécanismes
permettent au contraire à des
processus isolés de
communiquer (tubes, sockets,
fichiers, files de messages).

]]> Processus et système — Q15 : Création d'un processus Sur les systèmes Unix, l'appel système
fork permet de :

]]> Le motif classique sous Unix est
l'enchaînement fork puis exec :
on duplique le processus, puis on
remplace l'image mémoire de
l'enfant par un autre programme.
Le parent peut ensuite continuer
en parallèle ou attendre la fin
de l'enfant avec un appel à
wait.

]]> 1.0 0.0 0 true true abc Remplacer le programme courant par un nouveau programme à exécuter

]]> Cette opération correspond à
l'appel système exec, qui
est souvent combiné avec
fork pour lancer un nouveau
programme dans un nouveau
processus.

]]> Arrêter immédiatement le processus appelant et libérer sa mémoire

]]> La terminaison d'un processus
se fait avec un appel système
comme exit, et non avec
fork.

]]> Dupliquer le processus appelant en un parent et un enfant

]]> Après l'appel à fork, on
distingue le parent et l'enfant
par la valeur renvoyée : la
fonction renvoie $0$ dans le
processus enfant, et le
numéro de l'enfant dans le
processus parent. Ce mécanisme
est fondamental sous Unix.

]]> Créer un nouveau fichier vide sur le disque pour le processus

]]> La création d'un fichier
relève d'autres appels
système, comme open avec
l'option de création. L'appel
fork concerne les processus,
pas les fichiers.

]]> Processus et système — Q16 : Processus zombie Qu'appelle-t-on un processus zombie ?

]]> Pour éviter l'apparition de
processus zombies, le parent doit
appeler wait ou waitpid après
la création d'un processus
enfant. Sans cela, le processus
enfant reste dans l'état zombie
jusqu'à ce que le parent le
récupère explicitement.

]]> 1.0 0.0 0 true true abc Un processus terminé dont le parent n'a pas encore lu le code de retour

]]> Cet état apparaît avec la
lettre Z dans la commande
ps. Il est normalement
éphémère. Une accumulation de
processus zombies traduit
souvent un bug : le parent ne
récupère pas le statut de ses
enfants. Si le parent meurt,
le processus de démarrage
(PID 1) « adopte » les
processus orphelins.

]]> Un processus dangereux qui menace la stabilité du système

]]> Le mot « zombie » est ici un
terme technique sans
connotation négative. Il
désigne un état particulier
dans le cycle de vie d'un
processus.

]]> Un signal système particulier envoyé à un processus mourant

]]> Le zombie n'est pas un signal
mais un état d'un processus :
celui d'un processus terminé en
attente de récupération.

]]> Un processus bloqué dans une boucle infinie qui sature en continu le processeur

]]> Une boucle infinie correspond
à un processus qui consomme du
temps processeur sans
terminer. Le zombie est un
processus déjà terminé, dont
il reste seulement l'entrée
dans la table des processus.

]]> Processus et système — Q18 : Priorité d'un processus Pourquoi un système d'exploitation
attribue-t-il des priorités
différentes aux processus ?

]]> Les systèmes d'exploitation à
contraintes temps réel offrent
des garanties strictes sur la
priorité. Les systèmes
généralistes adoptent une
politique « au mieux », tout en
cherchant à maintenir une équité
globale entre les processus.

]]> 1.0 0.0 0 true true abc Pour donner plus de temps processeur aux processus les plus importants

]]> Une priorité élevée signifie
plus de temps processeur
alloué. Sous Linux, la
commande nice permet de
régler cette priorité (de
$-20$ à $19$ ; un nombre plus
grand signifie un processus
plus « gentil », c'est-à-dire
moins prioritaire).

]]> Pour renforcer la sécurité en isolant les processus les uns des autres

]]> La sécurité est gérée par les
permissions et les
mécanismes d'isolation, pas
par les priorités, qui
concernent l'allocation du
temps processeur.

]]> Pour réserver une quantité de mémoire vive fixe à chaque processus

]]> La priorité ne fixe pas la
mémoire allouée : elle agit sur
le partage du temps processeur,
pas sur celui de la mémoire.

]]> Pour respecter l'ordre exact dans lequel les programmes ont été lancés

]]> L'ordre de lancement ne
détermine pas la priorité : un
processus lancé tardivement peut
être plus prioritaire qu'un
autre lancé avant lui.

]]> Processus et système — Q19 : Lister les processus sous Windows Comment afficher les processus actifs
sur Windows ?

]]> Sur tous les systèmes
d'exploitation modernes, on peut
observer les processus, mesurer
leur consommation de ressources
et les terminer. Les outils
diffèrent, mais les fonctions
proposées sont équivalentes.

]]> 1.0 0.0 0 true true abc Avec le Gestionnaire des tâches, ou la commande PowerShell Get-Process

]]> Le Gestionnaire des tâches
(raccourci Ctrl + Maj + Échap)
offre une interface graphique
riche. En ligne de commande,
on dispose de tasklist
(commande historique) ou de
Get-Process dans
PowerShell.

]]> Avec la commande ps, comme sur les systèmes Unix

]]> La commande ps est propre
aux systèmes Unix. Elle n'est
pas disponible nativement
sous Windows.

]]> C'est impossible : Windows masque ses processus à l'utilisateur

]]> Plusieurs outils permettent
au contraire d'observer les
processus (Gestionnaire des
tâches, tasklist,
Get-Process).

]]> En redémarrant complètement Windows pour afficher la liste au prochain démarrage

]]> Redémarrer le système ne permet
pas d'observer les processus en
cours : il faut au contraire un
outil de supervision sur un
système en fonctionnement.

]]> Processus et système — Q21 : Conditions nécessaires à un interblocage Quelles sont les quatre conditions nécessaires pour qu'un interblocage
puisse se produire (selon Coffman,
$1971$) ?

]]> Cette théorie classique permet
d'analyser tout système
concurrent et constitue un
contenu classique des cours sur
les systèmes d'exploitation.

]]> 1.0 0.0 0 true true abc La mémoire, le processeur, le disque et le réseau

]]> Ces éléments sont des types
de ressources, mais ils ne
constituent pas les
conditions de Coffman, qui
décrivent une situation
d'attente entre processus.

]]> La compilation, l'édition de liens, puis le chargement en mémoire et l'exécution finale du programme

]]> Ce sont les étapes de
fabrication d'un programme,
sans rapport avec les
conditions d'apparition d'un
interblocage entre processus.

]]> L'exclusion mutuelle, la détention et l'attente, la non-préemption et l'attente circulaire

]]> Casser une seule de ces
conditions suffit à éliminer
le risque d'interblocage.
Plusieurs stratégies sont
possibles : autoriser la
préemption (ce qui casse la
troisième condition), ou
ordonner globalement
l'acquisition des ressources
(ce qui casse la quatrième).

]]> La priorité, l'équité, la latence et le quantum de temps

]]> Ce sont des critères
d'ordonnancement, et non les
conditions de Coffman qui
caractérisent une situation
d'interblocage.

]]> Processus et système — Q25 : Synthèse Parmi les affirmations suivantes sur
les processus et les fils d'exécution,
laquelle est fausse ?

]]> Le programmeur reste
responsable de la correction de
son code concurrent. Le système
d'exploitation fournit les
outils, mais c'est à
l'application d'en faire un
usage rigoureux pour garantir la
cohérence des données
partagées.

]]> 1.0 0.0 0 true true abc Plusieurs fils d'exécution d'un même processus partagent la mémoire

]]> Cette affirmation est
correcte. C'est même la
caractéristique majeure des
fils d'exécution.

]]> Un interblocage requiert la conjonction simultanée des quatre conditions de Coffman

]]> Cette affirmation est
correcte. Casser l'une de
ces quatre conditions suffit
à éviter l'interblocage.

]]> Une course critique est résolue automatiquement par le système d'exploitation

]]> Cette affirmation est fausse
(donc c'est la bonne
réponse). Le système
d'exploitation ne résout pas
les courses critiques. Il
revient au programmeur
d'utiliser des mécanismes de
synchronisation appropriés
(verrous, sémaphores, files
synchronisées) pour les
éviter.

]]> Un processus dispose de sa propre mémoire isolée des autres processus

]]> Cette affirmation est
correcte. L'isolation de la
mémoire est précisément ce
qui distingue les processus
des fils d'exécution.

]]> Processus et système — Q26 : Appel système Qu'appelle-t-on un appel système
(system call) ?

]]> Sous Linux, on peut observer les
appels système d'un programme avec
strace. Les appels système sont
coûteux car ils provoquent un
changement de contexte. Les
bibliothèques standard les
regroupent souvent (par exemple,
bufferisation des écritures) pour
réduire leur nombre.

]]> 1.0 0.0 0 true true abc Une fonction interne au programme utilisateur, exécutée sans quitter son espace

]]> Erreur : un appel système n'est
pas une fonction interne au
programme. C'est précisément un
mécanisme par lequel le programme
sort de son espace propre pour
demander un service au noyau.

]]> Un appel téléphonique automatisé passé par le système d'exploitation

]]> Erreur : ce terme n'a aucun
rapport avec la téléphonie. Il
désigne un mécanisme interne du
système d'exploitation.

]]> Un protocole de communication réseau entre deux machines distantes

]]> Erreur : un appel système est
local au système d'exploitation
d'une machine. La communication
réseau peut passer par des
appels système (par exemple
socket), mais elle n'est pas
elle-même un appel système.

]]> Une demande de service adressée par un programme au noyau du système

]]> Bonne réponse : les appels
système sont l'interface entre le
mode utilisateur (où s'exécutent
les programmes ordinaires) et le
mode noyau (où s'exécutent les
opérations privilégiées). Un
appel système provoque un
changement de contexte vers le
noyau, qui exécute la requête
puis rend la main au programme.
Exemples : open, read,
write, fork, exec.

]]> Processus et système — Q27 : Mémoire virtuelle Pourquoi les systèmes d'exploitation
modernes utilisent-ils la mémoire virtuelle pour les processus ?

]]> Sans mémoire virtuelle, un processus
pourrait lire ou écrire dans la
mémoire d'un autre processus, ce
qui poserait des problèmes de
sécurité majeurs. Aussi, les
adresses utilisées dans le code
seraient liées à la position
effective en mémoire, ce qui
compliquerait fortement la
compilation et le chargement de
programmes.

]]> 1.0 0.0 0 true true abc Pour réduire la consommation électrique de la mémoire vive au repos

]]> Erreur : la mémoire virtuelle
n'a pas pour objectif principal
la réduction de la consommation
électrique. Son rôle premier
est l'isolation et la flexibilité
de gestion mémoire.

]]> Parce que la mémoire physique n'existe tout simplement plus dans les ordinateurs récents

]]> Erreur : la mémoire physique
existe bel et bien dans tout
ordinateur ; c'est elle qui
stocke les données réellement.
La mémoire virtuelle est une
abstraction logicielle au-dessus
de la mémoire physique.

]]> Pour donner à chaque processus un espace privé et l'isoler des autres

]]> Bonne réponse : la mémoire
virtuelle est l'un des piliers
des systèmes d'exploitation
modernes. Avantages : isolation
(un processus ne peut pas écrire
dans la mémoire d'un autre),
flexibilité (la mémoire physique
peut être fragmentée), illusion
d'abondance (le système peut
déborder sur le disque dur via
le swap). Inconvénient : un
léger surcoût lié à la
traduction d'adresses, mitigé
par des composants matériels
dédiés (TLB).

]]> Pour rendre l'écriture des programmes plus rapide pour les développeurs

]]> Erreur : la mémoire virtuelle
n'a pas d'effet direct sur la
rapidité de développement.
Elle simplifie certains
aspects, mais ce n'est pas son
motif principal.

]]> Processus et système — Q22 : Reconnaître un interblocage Deux processus $P_1$ et $P_2$ utilisent deux
ressources $A$ et $B$ que le système d'exploitation
n'autorise qu'à un seul processus à la fois (ressources
non préemptibles). À un instant donné, $P_1$ détient
$A$ et attend $B$, pendant que $P_2$ détient $B$ et
attend $A$. Aucun des deux ne lâchera la ressource
qu'il détient. Quelle situation s'est produite ?

]]> L'interblocage se résout en cassant au moins l'une des
quatre conditions de Coffman, par exemple en imposant
un ordre total d'acquisition des ressources (ce qui
casse la condition de cycle), ou en autorisant le
système à retirer une ressource d'un processus (ce
qui casse la non-préemption). Les bases de données et
les systèmes d'exploitation détectent activement ce
type de situation.

]]> 1.0 0.0 0 true true abc Un interblocage, car les quatre conditions de Coffman sont toutes réunies

]]> Bonne réponse : l'interblocage (en anglais
deadlock) se reconnaît à la coexistence des
quatre conditions de Coffman. Ici elles sont toutes
présentes : les ressources sont exclusives, chaque
processus tient une ressource tout en en demandant
une autre, le système ne peut pas retirer les
ressources de force, et la chaîne d'attente forme
un cycle.

]]> Une famine, car l'un des deux processus n'obtient jamais sa ressource

]]> Erreur : la famine concerne un processus qui
n'obtient jamais une ressource demandée parce que
d'autres lui passent systématiquement devant.
Dans le cas présent, les deux processus sont
bloqués mutuellement.

]]> Une situation de compétition, car les deux processus s'exécutent en concurrence

]]> Erreur : une situation de compétition désigne un
comportement dont le résultat dépend de l'ordre
d'exécution non maîtrisé entre processus. Ici, le
comportement est parfaitement reproductible et
déterministe : tout est figé.

]]> Une file d'attente normale du système, sans problème particulier

]]> Erreur : dans une file d'attente normale, les
processus progressent à tour de rôle. Ici, aucun
des deux n'avance et aucun n'avancera, c'est tout
sauf normal.

]]> Processus et système — Q23 : Comprendre l'état bloqué Sur un ordinateur en fonctionnement, un processus est
observé dans l'état « en attente » (ou « bloqué »)
depuis plusieurs secondes. Que peut-on en déduire de
plus probable ?

]]> Un processus typique alterne plusieurs fois entre les
états « prêt », « élu » et « en attente » au cours de
sa vie. C'est ce qui rend la multiprogrammation
efficace : pendant qu'un processus attend une lecture
lente sur disque, l'ordonnanceur donne le processeur à
un autre qui a du travail à faire. La transition entre
états est entièrement gérée par le noyau.

]]> 1.0 0.0 0 true true abc Il attend un événement extérieur ; l'ordonnanceur a donné le processeur à d'autres

]]> Bonne réponse : l'état « en attente » signale que le
processus ne peut pas progresser parce qu'il attend
un événement extérieur (saisie clavier, lecture
disque, réception réseau, libération d'une
ressource). L'ordonnanceur ne lui alloue pas le
processeur pendant ce temps : il attribue les
cycles à des processus qui sont, eux, à l'état
« prêt ».

]]> Il utilise activement le processeur pour effectuer un calcul intensif

]]> Erreur : un processus qui utilise le processeur est
dans l'état « élu » (ou « en exécution »), pas dans
l'état « en attente ».

]]> Il consomme une grande quantité de mémoire vive sur la machine

]]> Erreur : la consommation de mémoire n'a aucun
rapport avec l'état d'ordonnancement du processus.
Un processus en attente peut détenir beaucoup ou
peu de mémoire.

]]> Il a planté et le système d'exploitation s'apprête à le supprimer

]]> Erreur : un processus planté passe à l'état
« terminé ». L'état « en attente » est, lui, un
état tout à fait normal dans le cycle de vie d'un
processus.

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