Système d'exploitation

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Définition d'un système d'exploitation

Un système d'exploitation est un logiciel, ou ensemble de programmes, qui sert d'interface entre les programmes exécutés par l'utilisateur et les ressources matérielles d'un ordinateur.

Source : Wikipedia

Un système d'exploitation est à la fois :

• une machine virtuelle qui présente une interface simplifiée d'accès aux ressources (processeur, mémoire, périphériques d'entrée/sortie, réseau …) pour les autres programmes et pour l'utilisateur

• un chef d'orchestre et un administrateur :

  • c'est le premier programme exécuté au démarrage de l'ordinateur
  • il gère l'accès concurrent aux ressources par les différents programmes (ordonnancement de l'utilisation du processeur par les programmes en cours d'exécution ou processus, sécurisation de la mémoire) ou utilisateurs (droits d'accès du système de fichiers).

Attributs du système d'exploitation :

Le mode noyau

Les programmes ne peuvent pas accéder directement aux ressources matérielles (mémoire, processeur, périphériques d'entrée/sortie) sinon il y aurait des conflits : par exemple deux programmes pourraient écrire dans la même zone mémoire.

Le système d'exploitation possède un mode d'exécution privilégiée : le mode noyau, qui lui donne un accès unique et total aux ressources. Les autres programmes s'exécutent en mode normal. Pour accéder aux ressources, ils font appel au système d'exploitation à l'aide de primitives qu'on nomme appels systèmes.

Le contrôle de l'activité des programmes

Un programme ne peut être exécuté que si le système d'exploitation l'autorise. L'exécution d'un programme peut être interrompue par le système d'exploitation, pour libérer une ressource ou en cas d'erreur. On parle d'interruption système.

Un programme en cours d'exécution s'appelle un processus et le système d'exploitation arbitre le partage de temps de calcul du processeur par les processus concurrents. Il joue un rôle d'ordonnanceur pour éviter par exemple qu'un processus s'accapare le processeur.

Le contrôle du système de fichiers

Système de fichiers

Sur les supports de mémoire persistants (disques durs, clefs USB…), les informations sont regroupées par le système d'exploitation dans des fichiers qui sont organisés à travers un système de fichiers.

Dans les systèmes d'exploitation qui respectent le standard POSIX, on distingue plusieurs catégories de fichiers :

• fichiers réguliers ou fichiers textes qui contiennent des suites de caractères et qui sont lisibles par des humains
• fichiers binaires qui sont des suites d'octets non lisibles par des humains
• fichiers exécutables qui sont des programmes, ils peuvent être des fichiers textes ou binaires.
• répertoires qui sont des listes de fichiers : ils servent de conteneur à fichiers.

Les répertoires pouvant contenir d'autres fichiers, un système de fichiers POSIX possède une structure hiérarchique qui est une arborescence avec un répertoire racine symbolisé par un /.

Les fichiers sont repérés par leur chemin :

• chemin absolu depuis la racine : par exemple si un fichier exemple.txt se trouve dans le répertoire sandbox, contenu dans le répertoire maurice, lui-même contenu dans le répertoire home, lui-même dans le répertoire racine, son chemin absolu est /home/maurice/sandbox/exemple.txt

• ou chemin relatif qui est relatif au répertoire courant ou répertoire de travail où l'utilisateur se trouve. Par exemple, si le répertoire courant est maurice, le chemin relatif du fichier précédent est sandbox/exemple.txt.

Exemple

Dans le schéma d'arborscence précédent :

• le chemin absolu du fichier fibonacci.py est /home/frederic/programmes/fibonacci.py
• si on se trouve dans le répertoire frederic le chemin relatif du fichier fibonacci.py est programmes/fibonacci.py
• si on se trouve dans le répertoire images le chemin relatif du fichier fibonacci.py est ../programmes/fibonacci.py. Le motif .. désigne le répertoire parent du répertoire courant et marque une remontée d'un niveau dans l'arborescence.

Gestion des droits et permissions

Les systèmes d'exploitation modernes sont multi-utilisateurs et permettent de gérer les droits et permissions sur les fichiers (dont les répertoires) pour les différents utilisateurs.

Pour un fichier, on distingue :

• trois profils d'utilisateurs :

  • le propriétaire (ou owner) noté u
  • le groupe principal (ou group) noté g
  • un autre utilisateur (ou other) noté o

• trois types de permissions :

  • lecture (caractère r si attribué ou - sinon)
  • écriture (caractère w si attribué ou - sinon)
  • exécution (caractère x si attribué ou - sinon)

Source : https://s3.ap-south-1.amazonaws.com/s3.studytonight.com/tutorials/uploads/pictures/1593780021-1.png

Pour les répertoires, la signification des permissions est précisée dans ce tableau. Attention, si on a le droit d'écriture sur un répertoire on peut supprimer tous les fichiers qu'il contient même ceux dont on n'est pas propriétaire.

	Type de permission	pour un répertoire
r	lecture	lister le contenu
w	écriture	ajouter, supprimer, renommer des fichiers
x	exécution	entrer dedans

Exemple

Bash

fjunier@fjunier:~$ ls -l test.py
-rwxrw-r-- 1 fjunier fjunier 3680 juin   2  2023 test.py

Les permissions pour le fichier text.py ci-dessus sont positionnées ainsi :

Profil	Droit de lecture r	Droit d'écriture w	Droit d'exécution x
Propriétaire	Oui	Oui	Oui
Groupe principal du propriétaire	Oui	Oui	Non
Autres	Oui	Non	Non

Interface utilisateur d'un système d'exploitation

Le shell

Une interface entre l'utilisateur et le système d'exploitation s'appelle un shell ou interpréteur de commandes.

Le rôle d'un shell est de prendre une entrée de l'utilisateur, de la traduire en instructions compréhensibles par le système d'exploitation et de renvoyer la réponse du système à l'utilisateur.

Il existe deux grandes catégories de shell :

• les interfaces textuelles comme bash, le plus commun sur les systèmes de la famille UNIX.
• les interfaces graphiques qu'on retrouve dans les systèmes d'exploitation grand public tels que Windows

Nous allons donner des exemples de commandes textuelles en bash.

Syntaxe d'une commande bash

Une commande shell est constituée du nom de la commande suivi d'un ou plusieurs arguments. Des options précédées d'un tiret haut, peuvent modifier le comportement de la commande :

📋 Texte

nom_commande -option1 -option2 ... arg1 arg2 arg3 ...

Ainsi, la commande ls permet d'afficher des informations sur répertoire ou un fichier :

• Sans argument, ni option ls liste le contenu du répertoire courant :

  📋 Texte

    junier@fredportable:~/sandbox$ ls
    fichier1  fichier2  fichier3  fichier4  rep1  rep2
  

• Avec l'option -l elle affiche des informations détaillées sur chacun des fichiers contenus dans le répertoire :

  📋 Texte

    junier@fredportable:~/sandbox$ ls -l
    total 8
    -rw-rw-r-- 1 junier junier    0 août  16 21:43 fichier1
    ...........
    drwxrwxr-x 2 junier junier 4096 août  16 21:44 rep1
    drwxrwxr-x 2 junier junier 4096 août  16 21:44 rep2
  

• L'option -a affiche les fichiers (ou répertoires) cachés et l'option -h convertit les tailles de fichiers (en octets par défaut) en des multiples plus lisibles. On peut écrire ls -l -a -h ou regrouper les options ls -lah. L'ordre des options n'a pas d'importance :

  📋 Texte

    junier@fredportable:~/sandbox$ ls -lah
    total 16K
    drwxrwxr-x  4 junier junier 4,0K août  16 21:49 .
    drwxr-xr-x 50 junier junier 4,0K août  16 21:43 ..
    -rw-rw-r--  1 junier junier    0 août  16 21:49 .cache_cache
    -rw-rw-r--  1 junier junier    0 août  16 21:43 fichier1
    ..............
    drwxrwxr-x  2 junier junier 4,0K août  16 21:44 rep1
    drwxrwxr-x  2 junier junier 4,0K août  16 22:10 rep2
  

Principales commandes de l'interpréteur bash

Dans ce tableau chemin, source et cible désignent des chemins absolus ou relatifs de fichiers ou de répertoires dans le système de fichiers. Il faut bien comprendre que chaque commande est exécutée depuis un certain emplacement dans l'arborescence du système de fichiers qui est le répertoire courant.

Commande	Syntaxe	Fonction
man	man commande	Affiche l'entrée du manuel de documentation de bash pour la commande
pwd	pwd	Affiche le chemin absolu du répertoire courant
cd	cd chemin	change de répertoire courant pour celui désigne par chemin
cd	cd ..	change de répertoire courant pour le répertoire parent dans l'arboresence
cd	cd ~	change de répertoire courant pour le répertoire personnel de l'utilisateur /home/user
ls	ls	affiche les répertoires et fichiers du répertoire courant
ls	ls -l	affiche de façon détaillée les répertoires et fichiers du répertoire courant
mv	mv source cible	Déplace le fichier de chemin source vers le chemin cible, peut être utilisé pour renommer un fichier
mkdir	mkdir rep	Crée le sous-répertoire rep vide dans le répertoire courant
rm	rm chemin	Supprime le fichier désigné par son chemin
rm	rm -r chemin	Supprime le répertoire désigné par son chemin, et récursivement tous les fichiers et sous-répertoires qu'in contient, l'option -r signifie récursif
cp	cp source cible	Copie le fichier de chemin source vers le chemin cible, peut être utilisé pour renommer un fichier
ps	ps -e	Affiche tous les processus
kill	kill -SIGKILL pid	Force l'arrêt du processus identifié par son pid
ping	ping adresse_ip_cible	Envoie un paquet de test avec le protocole ICMP vers l'adresse ip cible
host	host nom_domaine	Résout le nom de domaine et renvoie l'adresse IP donnée par le service DNS
traceroute	traceroute (nom_domaine/adresse_ip)	Affiche les routeurs traversés pour atteindre le nom de domaine ou l'adresse IP cible

Les différents types de licences logicielles

On distingue :

• Les licences propriétaires :
  Un éditeur concède à titre non exclusif un droit d'usage sur un logiciel dont il conserve les droits de propriété intellectuelle. Un CLUF (Contrat Licence Utilisateur Final) délimite les conditions d'usage du logiciel : limitation du nombre de copies, de postes sur lequel le logiciel peut être installé, interdiction de modification et de redistribution . En général, le code source n'est pas accessible (on parle de logiciel fermé) ...

• Les licences libres ou open-source : elles respectent les quatre libertés fondamentales du logiciel libre :

  1. Liberté 1 liberté d'exécuter le programme, pour tous les usages.
  2. Liberté 2 liberté d'étudier le fonctionnement du programme, et de le modifier pour l'adapter à ses besoins
  3. Liberté 3 liberté de redistribuer des copies.
  4. Liberté 4 liberté de redistribuer aux autres des copies de versions modifiées

  Les libertés 2 et 4 nécessitent l'accès au code source. Il ne faut pas confondre licence libre et domaine public : mettre un logiciel sous licence libre ne signifie pas abandonner ses droits d'auteurs (droit moral inaliénable) mais donner des permissions aux usagers qui vont au-delà de ce qu'autorise le droit d'auteur par défaut.

Exemple

Système d'exploitation	Licence libre	Descendant de	Figure tutélaire
Noyau Linux	Oui, GNU version 2	Unix, distributions Ubuntu, Debian, Fedora ...	Linus Torvalds
Android	Oui, Apache	Unix, noyau Linux	Andy Rubin
MacOS	Partiellement, licence propriétaire et Apple Public Licence	Unix	Steve Jobs (CEO pas développeur)
Windows	Non	MS-DOS	Bill Gates

Attention

Ne pas confondre logiciels libres et gratuits (double sens du mot free en Anglais):

• un freeware désigne usuellement un logiciel distribué gratuitement, indépendamment de sa licence d'utilisation. Le code source n'est pas forcément fourni ; dans ce cas ce n'est pas un logiciel libre.

• un shareware désigne un logiciel distribué gratuitement et librement pendant une durée ou un nombre d'utilisations qui sont fixées par l'auteur. Au delà de ce délai il faut payer des royalties et le code source n'est pas fourni donc ce n'est pas un logiciel libre.