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Threads

publié le 20/06/2025

mis à jour le 20/06/2025

Objectif

L'objectif de ce travail est de comprendre et d'analyser comment le multithreading influence la gestion des processeurs et la mémoire dans les systèmes informatiques. Vous étudierez les avantages et les défis associés à l'utilisation des threads en termes de performance système, de consommation de ressources et de complexité de développement.

Introduction aux threads

Dans les systèmes d'exploitation modernes, le multithreading est une technique essentielle qui permet d'améliorer l'efficacité et la réactivité des applications.

Un thread, ou fil d'exécution, est la plus petite séquence d'instructions qu’un ordonnanceur peut planifier d’exécuter. Il est intimement lié à la notion de processus puisqu’en effet, un ou de plusieurs threads peuvent composer un processus. Si bien que les threads d'un même processus partagent le même contexte, le même espace mémoire et les mêmes ressources.

Les systèmes d'exploitation modernes, tels que GNU/Linux Debian, peuvent gérer les threads grâce à des sémaphores.

CPU - Avantages du Multithreading

Dans le contexte de GNU/Linux Debian, le noyau Linux offre un support robuste pour le multithreading. L'ordonnanceur du noyau est conçu pour équilibrer (notion de load balancing) efficacement la charge entre les différents cœurs du processeur, minimisant ainsi le temps d'utilisation du CPU pour un ensemble de threads et de processus données.

Il en résulte que le multithreading améliore les performances et la réactivité des systèmes informatiques.

Gestion de la Mémoire avec le Multithreading

Les threads d'un même processus partagent le même espace mémoire, ce qui offre plusieurs avantages :

  1. Efficacité : Le partage de mémoire permet une communication rapide entre les threads sans nécessiter de mécanismes de communication inter-processus coûteux.
  2. Économie de ressources : Comparé à l'utilisation de processus séparés, le multithreading consomme moins de mémoire car les threads partagent les mêmes ressources

Toutefois, l’informaticien désireux d’implémenter du multithreading devra porter toute son attention à la bonne conception de son programme : des blocages peuvent advenir lorsque deux threads s’attendent mutuellement par exemple.

Étude de Cas : Apache HTTPd

Le serveur web Apache HTTPd est un excellent exemple d'application qui utilise efficacement le multithreading pour améliorer ses performances et sa capacité à gérer de nombreuses connexions simultanées.

Apache HTTPd utilise un modèle hybride de processus et de threads appelé "Multi-Processing Modules" (MPM). Sous GNU/Linux Debian, l&e MPM par défaut est généralement "event" ou "worker", qui utilisent tous deux le multithreading.

Apache Server Information

Subpages:

Configuration Files, Server Settings, Module List, Active Hooks, Available Providers

Sections:

Loaded Modules, Server Settings, Startup Hooks, Request Hooks, Other Hooks, Providers

Loaded Modules

core.c, event.c, http_core.c, mod_access_compat.c, mod_alias.c, mod_auth_basic.c, mod_auth_digest.c, mod_auth_form.c, mod_authn_core.c, mod_authn_file.c, mod_authz_core.c, mod_authz_groupfile.c, mod_authz_host.c, mod_authz_user.c, mod_autoindex.c, mod_cgi.c, mod_deflate.c, mod_dir.c, mod_env.c, mod_expires.c, mod_filter.c, mod_gandiacc.c, mod_headers.c, mod_include.c, mod_info.c, mod_log_config.c, mod_mime.c, mod_negotiation.c, mod_proxy.c, mod_proxy_fcgi.c, mod_proxy_uwsgi.c, mod_request.c, mod_rewrite.c, mod_session.c, mod_session_cookie.c, mod_session_crypto.c, mod_setenvif.c, mod_so.c, mod_status.c, mod_unixd.c, mod_vhost_alias.c,

Server Settings

Server Version: Apache/2.4.43 (Unix)

Server Built: May 28 2020 14:30:24

Server loaded APR Version: 1.5.2

Compiled with APR Version: 1.5.2

Server loaded APU Version: 1.5.4

Compiled with APU Version: 1.5.4

Module Magic Number: 20120211:92

Hostname/port: 8845458.admin.sd3.gpaas.net:443

Timeouts: connection: 300    keep-alive: 5

MPM Name: event

MPM Information: Max Daemons: 1 Threaded: yes Forked: yes

Server Architecture: 64-bit

Server Root: /srv/data/.config/apache

Config File: /srv/data/.config/apache/modules/common/alias.conf

Server Built With: -D APR_HAS_SENDFILE -D APR_HAS_MMAP -D APR_HAVE_IPV6 (IPv4-mapped addresses enabled) -D APR_USE_SYSVSEM_SERIALIZE -D SINGLE_LISTEN_UNSERIALIZED_ACCEPT -D APR_HAS_OTHER_CHILD -D AP_HAVE_RELIABLE_PIPED_LOGS -D HTTPD_ROOT="/opt/apache2-2.4.43-202005281629/" -D SUEXEC_BIN="/opt/ apache2-2.4.43-202005281629//bin/suexec" -D DEFAULT_PIDLOG="var/run/apache2/httpd.pid" -D DEFAULT_SCOREBOARD="logs/apache_runtime_status" -D DEFAULT_ERRORLOG="logs/error_log" -D AP_TYPES_CONFIG_FILE="etc/apache2/mime.types" -D SERVER_CONFIG_FILE="etc/apache2/apache2.conf"

Conclusion

En conclusion, le multithreading est un design pattern puissant permettant la parallélisation de tâches automatisées, et qui se retrouve aussi bien dans les systèmes d’exploitation comme GNU/Linux Debian que dans les logiciels comme le serveur web Apache HTTPd ; augmentant considérablement leurs performances. Toutefois, il n’est pas disponible nativement partout : le langage Python par exemple, de part son parti pris assumé de lisibilité du code n’implémente que de manière limitée cette mécanique du fait que de part sa conception, un seul thread à la fois peut exécuter du bytecode Python.

Références

[1] devguide.python.org

Install dependencies - 08/06/2025