Examen de Systèmes d'Exploitation : Sujet et Corrigé L3
Introduction à l'examen de systèmes d'exploitation
Cet document présente un sujet d'examen de systèmes d'exploitation accompagné de ses corrigés détaillés. Proposé dans le cadre du parcours informatique de niveau L3 pour l'année universitaire 2006-2007, ce support constitue une application pratique des notions fondamentales abordées en cours magistraux et en travaux dirigés. L'ensemble aborde la gestion de la mémoire, la synchronisation des processus, la concurrence ainsi que la communication inter-processus sous UNIX.
Structure et thématiques abordées dans le sujet
Le document est divisé en plusieurs exercices thématiques qui couvrent les grands axes d'un enseignement classique de systèmes d'exploitation. Chaque exercice est suivi de sa solution rédigée de manière rigoureuse, permettant de comprendre non seulement le résultat attendu mais aussi le raisonnement technique sous-jacent.
Gestion de la mémoire et pagination
La première partie s'intéresse à la gestion de la mémoire, en particulier aux phénomènes de fragmentation et aux solutions apportées par la pagination. Les étudiants sont amenés à expliquer la fragmentation de la mémoire, à proposer des remèdes comme le compactage pour l'allocation contiguë, et à démontrer pourquoi la pagination résout ce problème. Un exercice numérique demande également de traduire des adresses logiques en adresses physiques à partir d'une table des pages et de calculer le nombre de défauts de page générés par différentes politiques de remplacement telles que FIFO, OPTIMAL et LRU.
Concurrence et exclusion mutuelle
Le volet consacré à la concurrence explore la notion de région critique et l'importance de l'exclusion mutuelle pour éviter l'inconsistance des données partagées. Le sujet analyse des implémentations pratiques de verrouillage, notamment l'utilisation de l'appel système mkdir pour garantir l'atomicité des tests d'existence, et met en évidence les failles d'implémentations non atomiques basées sur des variables partagées simples sujettes aux interblocages ou aux entrelacements d'exécution.
Gestion des processus et programmation système
Plusieurs exercices mettent l'accent sur la manipulation des processus sous UNIX à l'aide des fonctions de l'API POSIX comme fork, wait, srand et rand. Les étudiants doivent analyser un arbre généalogique de processus, anticiper les affichages à l'écran en fonction de l'ordonnancement et modifier le comportement d'un programme pour modifier l'ordre d'exécution ou gérer des signaux comme SIGQUIT à l'aide de structures sigaction.
Communication par tubes (pipes)
Les derniers exercices se concentrent sur la communication inter-processus via les tubes anonymes et nommés. Un exercice demande d'écrire un programme simulant le comportement d'un opérateur de redirection de type tube shell (|) à l'aide des appels système pipe, fork, dup et execvp. Un autre exercice analyse un modèle client-serveur complexe utilisant des tubes nommés (mkfifo) et des descripteurs de fichiers pour attribuer des numéros uniques à des clients indépendants.
Utilisation recommandée pour les révisions
Ce document est particulièrement utile pour les étudiants souhaitant s'entraîner aux examens universitaires en informatique. Il est conseillé de chercher à résoudre chaque exercice par soi-même avant de consulter la solution détaillée proposée à la suite. L'analyse des corrigés permet de s'imprégner des bonnes pratiques de programmation système en C, de la gestion rigoureuse des erreurs et de la compréhension fine du noyau du système d'exploitation.
Questions fréquentes
Quel est le niveau académique requis pour aborder cet examen ?
Cet examen s'adresse à des étudiants en troisième année de licence (L3) en informatique, disposant déjà de bases solides en programmation en langage C et en architecture des systèmes.
Quels sont les principaux langages et concepts de programmation utilisés ?
Les exercices pratiques font appel au langage C et aux appels système UNIX standard, notamment pour la gestion des processus, des signaux, des descripteurs de fichiers et des communications inter-processus.
Les corrigés sont-ils complets ?
Oui, chaque exercice est accompagné d'une solution rédigée qui détaille les explications théoriques ainsi que les codes sources commentés nécessaires à la compréhension des mécanismes sous-jacents.
Testez vos connaissances
Question 1
Quel est l'avantage principal de la pagination par rapport à l'allocation contiguë de la mémoire ?
- Elle élimine complètement le besoin de mémoire secondaire.
- Elle permet de s'affranchir de l'allocation contiguë en répartissant les pages logiques dans des cadres non contigus.
- Elle augmente la vitesse d'horloge du processeur.
- Elle supprime la nécessité d'utiliser une table des pages.
Réponse correcte : Elle permet de s'affranchir de l'allocation contiguë en répartissant les pages logiques dans des cadres non contigus.
Explication : La pagination résout la fragmentation de la mémoire en évitant d'exiger un bloc contigu unique pour un processus, les cadres de page physiques pouvant être dispersés en mémoire.
Question 2
Quel appel système permet de créer un tube anonyme sous UNIX ?
fork()execvp()pipe()mkfifo()
Réponse correcte : pipe()
Explication : L'appel système pipe crée un tube anonyme et initialise un tableau de deux descripteurs de fichiers pour la lecture et l'écriture.
Question 3
Pourquoi l'utilisation de l'appel système mkdir peut-elle servir à protéger une section critique ?
- Parce qu'il est exécuté plus rapidement qu'une boucle while.
- Parce que le test d'existence d'un répertoire et sa création s'effectuent de manière atomique au niveau du système.
- Parce qu'il libère automatiquement tous les processus en attente.
- Parce qu'il ne nécessite aucun paramètre de chemin.
Réponse correcte : Parce que le test d'existence d'un répertoire et sa création s'effectuent de manière atomique au niveau du système.
Explication : L'atomicité garantie par le noyau lors de l'appel à mkdir empêche les interblocages et les entrelacements indésirables entre processus concurrents.
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