Ecroulement de système d’exploitation

TP2 de système centralisé

Rédigé par : Lanasri Dihia

Année universitaire : 2012-2013

2

Sommaire

Introduction ............................................................................................................................................. 3

L’écroulement de système ....................................................................................................................... 4

Définition de l’écroulement de système .............................................................................................. 4

Caractéristiques de l’écroulement de système ..................................................................................... 4

Les causes de l’écroulement de système ............................................................................................. 5

Solutions à l’écroulement de système ................................................................................................. 5

La formule qui donne l’écroulement de système ................................................................................ 6

La partie pratique................................................................................................................................. 7

Conclusion ............................................................................................................................................... 8

Bibliographie ........................................................................................................................................... 8

3

Introduction Pour régler les problèmes d’insuffisance liée à la mémoire centrale, une nouvelle notion de

mémoire est apparue c’est la mémoire virtuelle qui consiste à exécuter un processus sans qu’il

soit entièrement chargé en mémoire centrale. Mais il suffit de charger quelques pages

seulement.

Donc à chaque fois qu’on aura besoin d’une page qui n’est pas en MC, un défaut de page sera

déclenché ce qui induit à récupérer cette page à partir de la MS après avoir choisit une page

victime en MC selon un algorithme de remplacement.

Mais quand le degré de multiprogrammation augmente, le système d’exploitation passe la

majorité de son temps à régler les problèmes de défaut de pages. Ce qui engendre un

écroulement de système.

Alors, c’est quoi un écroulement de système ?

Comment y remédier ?

4

L’écroulement de système

Définition de l’écroulement de système Un écroulement de système représente le fait que le système passe son temps à traiter les

défauts de pages plus que d’exécuter des processus.

Ce phénomène arrive lorsque le degré de multiprogrammation augmente et l’espace réservé à

chaque processus est insuffisant. Dans ce le processus provoque plusieurs défauts de pages.

Figure1: représentation graphique de l’écroulement de système

Explication du graphe

Ce graphe représente le taux d’utilisation de processus en fonction du nombre de processus

chargés en mémoire.

On remarque qu’à chaque fois que le nombre de processus augmente, le rendement du

processus augmente exponentiellement, jusqu’à arriver à un seuil où une chute brutale de taux

d’utilisation de processus est remarquée, ce qui représente le principe d’écroulement de

système.

Cette chute correspond à une trop grande activité de pagination des processus qui passent le

plus clair de leur temps en entrée/sortie car ils n'ont pas suffisamment de cases mémoires

disponibles pour contenir les pages relatives à leur espace de travail courant.

Caractéristiques de l’écroulement de système Le taux de multiprogrammation est trop élevé

Le rendement de processeur est très faible

Le taux de défaut de pages est très important

Le nombre de pages réservées à processus est petit.

Augmentation de taux d’échange entre la mémoire principale et centrale (traitement

d’E/S)

5

Les causes de l’écroulement de système Lorsque l’utilisation de processeur est trop faible et on augmente le degré de

multiprogrammation ce qui engendre plus de défaut de pages et le système passe son

temps à faire des remplacements de pages.

Si l’utilisation de processeur augmente et le degré de multiprogrammation augmente

au fur et à mesure.

Solutions à l’écroulement de système 1. On peut limiter l’écroulement de système en suivant le taux de défaut de pages

engendré par un processus.

Si le processus provoque des défauts de pages très élevé, on lui allouera plus d’espace

mémoire en dessous d’une certaine limite.

Si l’espace est insuffisant, quelques processus où le nombre de case qui leurs sont allouées est

inferieur au seuil minimale, doivent être suspendus.

Figure2 : Le lien entre le nombre de pages et les défauts de pages

Explication: On remarque qu’à chaque fois que le nombre de pages réservées pour un

processus augmente, le taux de défaut de pages diminue. C’est pourquoi la solution à

l’écroulement consiste à améliorer l’espace alloué à un processus dans les limites.

2. La somme des tailles des espaces de travail des processus doit être inférieure ou égale

à la taille de la mémoire. Sachant que l’espace de travail d’un processus c’est

l’ensemble de pages nécessaires pour son exécution.

Soit T(Pi) la taille d’espace de travail d’un processus Pi, donc il faut déterminer

l’ensemble des processus Pi tel que : Σ(Pi) <M où M c’est la taille de la mémoire

disponible.

3. Pour y remédier, on peut sauvegarder la liste des numéros de pages constituant

l’espace de travail d’un processus, dés que le processus est élu, on lui alloue tout

l’espace, si l’espace mémoire est insuffisant, le processus est à écarté pour l’activer.

4. Définir les limites pour éviter les défauts de pages :

Si le taux de défaut de page est inférieur à une limite inférieure alors il faut retirer

une case mémoire au processus.

Si le taux de défaut de pages est supérieur à une limite supérieure alors rajouter une

case mémoire au processus.

6

Si le taux de défaut de page est supérieur à une limite inférieure alors suspendre le

processus.

5. On peut même faire une extension de la taille de la mémoire comme solution à long

terme.

6. Réduire le degré de multiprogrammation à un certain seuil.

La formule qui donne l’écroulement de système Puisque l’écroulement de système est du au fait que le processus passe son temps à

traiter les défauts de pages qu’à s’exécuter. Et le taux d’utilisation de processeur sera très

faible.

Alors on peut s’intéresser à la formule qui donne le taux d’utilisation de processeur

dans un système d’exploitation avec des défauts de pages.

Soient :

t : le temps moyen d’exécution d’un processus

p : la probabilité d’un défaut de page pour un processus donnée.

T : le temps moyen de traitement d’un défaut de page.

Sachant que T=temps E /S+ temps de trainement de déroutement+ temps de restauration

du contexte.

Sachant que :

Pour n processus qui s’exécutent en même temps (degré de multiprogrammation

qui est égale à n) on aura :

La probabilité d’avoir des défauts de pages =Pn

D’où la probabilité d’utiliser le processeur=1-Pn

Voici la formule qui donne le taux d’utilisation de processeur.

Tuc=

N=

Dans cette formule, on remarque que le taux d'utilisation du processeur Tuc est dépendant

de la valeur de

Si p tend vers 0 ce qui signifie que le taux de défaut de page est très faible ; alors

le taux d’utilisation de processus tend vers 1;

7

Ie : le processus a suffisamment d’espace mémoire pour son exécution d’où le

rendement de processeur est élevé, en d’autre termes le processus ne passe pas son

temps à traiter les défauts de pages.

Si p tend vers 1 ce qui signifie que le taux de défaut de page est très grand donc le

processus passe son temps à traiter les défauts de pages qu’à s’exécuter. Donc le

taux d’utilisation de processeur tend vers 0.

Dans ce cas le processeur est très mal utilisé car les processus n'ont pas assez

d'espace mémoire pour leur programme et provoquent beaucoup de défauts de

pages.

La partie pratique Pour avoir ces chiffres on a lancé plusieurs processus.

Nombre de

processus

Taux d’utilisation

de processeur

Taux d’utilisation

de la mémoire

Taux de défaut

de pages

67 18,6% 38% 530

77 23% 50% 386

82 25% 53% 1325

97 53% 63% 8461

108 62% 72% 8802

112 87% 75% 10506

120 35% 87% 13959

Voici le schéma, selon le tableau.

Figure3 : Schéma d’écroulement de système d’exploitation

0,00%

10,00%

20,00%

30,00%

40,00%

50,00%

60,00%

70,00%

80,00%

90,00%

100,00%

0 20 40 60 80 100 120 140

Tau

x d

'uti

lsat

ion

de

pro

cese

ur

Nombre de processus

8

Remarque

Le système : Window 7

Capacité de RAM : 3GO

Processeur :AMD Sempron™ SI-40 2.00 GHz

A chaque fois que le nombre de processus augmente, le taux d’utilisation de processeur

augmente également jusqu’à arriver à un certain seuil où le taux d’utilisation chute.

A peux prés, le degré de multiprogrammation qui cause un écroulement =111 processus.

Conclusion Ce TP nous a permis à mettre en pratique le principe de défaut de pages étudié en cours.

Et on a apprit également comment éviter l’écroulement de système.

Pour bien gérer l’utilisation de son processeur, l’utilisateur doit veuillez aux nombre de

défauts de pages pour minimiser le taux de tomber dans le problème d’écroulement de

système.

Bibliographie Systèmes d’exploitation Génie Informatique, École Polytechnique de Montréal,

Chapitre 9.1

Introduction aux systèmes d’exploitation ; Partie 6 : La mémoire ; Jalil

BOUKHOBZAUBO / Lab-STICC

Cours systéme . Mr.Menacer, Mr.Souici

Wikipédia

http://academic.udayton.edu/SaverioPerugini/courses/cps346/lecture_notes/allocation.html