Les Threads

Les Threads
Benmoussa Yahia
Université M’hamed Bougara de Boumerdès
[email protected]
http://syscours.kilu.de
Objectifs
„ Définir la notion de Thread
„ Modèles de programmation par processus et par
Thread
„ Implémentation des threads (espace noyau vs
espace utilisateur)
„ Bibliothèque pthreads sous Linux
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Programmation multitâche
„ Le multitâche est nécessaire au sein d’une même
application. Ex :
– Navigateur web : Afficher une page web //
Récupérer des information du réseau
– Traitement de texte : Afficher du texte //
Récupéré les données tapées par l’utilisateur
sur le clavier
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Programmation multitâche par processus
„ Créer un processus par tâche
„ Chaque processus dispose de ses propres
ressources
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Programmation multitâche par processus
„ Inconvénients :
– L’appel fork() est consommateur de
ressources.
– Chaque processus dispose de sa propre zone
mémoire Î Difficulté pour le partage des
données.
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Les Threads
„ Processus léger (lightweight processes)
„ Sous-processus qui s’exécute au sein d’un même
processus
„ Plusieurs thread partage les même ressources
(Mémoire, Fichiers, …etc)
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Les Threads
text
Registre
data
fichiers
Ressources
communes
stack
Ressource
privées
Processus mono-thread
text
data
fichiers
Registre
Registre
Registre
stack
stack
stack
Processus multi-threads
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Les Threads
„ Avantages :
– Création d’un thread est plus rapide que la
création d’un processus
– Un thread consomme moins de ressources
qu’un processus (Partage de ressources)
– La communication entre thread est plus
facile: Utilisation des variables globales
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Implémentation des threads
„ Threads dans l’espace utilisateurs
„ Threads dans l’espace noyau
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Threads dans l’espace utilisateurs
„ Les Threads son gérés dans l’espace utilisateur à
l’aide d’une bibliothèque (Tables de threads,
Ordonnancement, commutation, …)
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Threads dans l’espace utilisateurs
Processus
Thread
Système de gestion
De threads
Tables de threads
Espace
utilisateur
Espace
noyau
Noyau
Tables de
processus
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Threads dans l’espace utilisateurs
„ Avantages :
– Transparence par rapport au système
d’exploitation (portabilité)
– Performance : La gestion des threads se fait
à l’aide de procédure locales, pas d’appels
système.
– Algorithme d’ordonnancement des threads
propre à chaque processus
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Threads dans l’espace utilisateurs
„ Inconvénients
– Si un Thread se bloque(appel system
bloquant. Ex : E/S) Î Tout le processus se
bloque.
– Si un thread est corrompu (Ex : Violation
mémoire) Î Tout le processus est arrêté.
– Les threads d’un même processus ne
peuvent pas s’exécuter sur des processeurs
différents.
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Threads dans l’espace noyau
„ Les Thread sont gérés par le systèmes d’exploitation
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Threads dans l’espace noyau
Processus
Thread
Tables de threads
Espace
utilisateur
Espace
noyau
Noyau
Tables de
processus
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Threads dans l’espace noyau
„ Avantages :
– Quand un thread se bloque, le noyau peut
exécuter un autre thread du même
processus.
– Exécution des threads d’un même processus
sur plusieurs processeurs
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Threads dans l’espace noyau
„ Inconvénients
– Création/ gestion des threads nécessite des
appel système Î lourdeur.
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Les threads dans Linux
„ Les deux implémentation (Utilisateur et Noyau) sont
supportées.
– Espace utilisateur : Bibliothèque Pthreads
• Portable threads
• Implémentation de la norme POSIX.1c
– Espace noyau : appel system clone()
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La bibliothèque Pthread
„ Création, terminaison et attente d’un thread :
pthread_create(), pthread_exit(), pthread_join()
„ Passage de paramètres et récupération des résultats
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#include <pthread.h>
void *thread_function(void *arg);
int main() {
int res;
pthread_t a_thread;
void *thread_result;
res = pthread_create(&a_thread, NULL, thread_function, (void
*)message);
if (res != 0) { perror(“Erreur lors de la création du thread");
exit(EXIT_FAILURE);
}
printf(“Attente de la fin d’exécution du thread...\n");
res = pthread_join(a_thread, &thread_result);
printf("Thread joined, it returned %s\n", (char *)thread_result);
printf("Message is now %s\n", message);
exit(EXIT_SUCCESS);
}
void *thread_function(void *arg) {
printf(“Début d’exécution du thread %s\n");
sleep(3);
pthread_exit("Thank you for the CPU time");
}
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Appel système clone()
„ Linux ne fait pas la différence entre processus et
threads
„ L’appel système clone() permet de créer un
processus fils qui partage des ressource avec le
processus parent.
„ Les ressource à partager peuvent êtres spécifié à
l’aide de flags :
– CLONE_FS
– CLONE_VM
– CLONE_FILES
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