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Architecture d’un syst`eme d’exploitation 1/71 Architecture d’un syst`eme d’exp

Architecture d’un syst`eme d’exploitation 1/71 Architecture d’un syst`eme d’exploitation Jean- Claude Bajard IUT de Montpellier, Universit´e Montpellier 2 Premi`ere ann´ee de DUT Architecture d’un syst`eme d’exploitation 2/71 Introduction Historique Historique Les premi`eres ann´ees I 1945- 1955 I Chargement manuel du programme I Machine `a tubes (sans m´emoire) I Ex´ecution s´equentielle d’un programme (instructions en binaire) I 1955-1965 I Apparition des transistors I Traitement par lots (cartes perfor´ees): langage de programmation, interpr`eteur , compilateur, I Premiers programmes r´esidants: FMS(Fortran Moniteur System) IBSYS (IBM) Architecture d’un syst`eme d’exploitation 3/71 Introduction Historique Historique Les premiers OS (Operating Sytems) I 1965-1980 I Circuits int´egr´es, disques, bandes... I OS 360 d’IBM I temps partag´e (cpu, lecture de donn´ees...) I multi-taches multi-utilisateurs (Multics, Unix) I Mini ordinateurs : DEC PDP 1, 7, 11 I 1980-1990 I VLSI (Very Large Scale Integration), micro-ordinateurs I Syst`emes interactifs, msdos, os mac, unix I R´eseaux, syst`emes distribu´es... Architecture d’un syst`eme d’exploitation 4/71 Introduction Principes et objectifs D´efinition Operating System - Syst`eme d’Exploitation I Un syst`eme d’exploitation est un ensemble de programmes qui r´ealisent l’interface entre les mat´eriels (unit´e centrale, p´eriph´eriques) et les utilisateurs. I Notion de machine virtuelle sur la machine physique. I Gestion du partage des ressources. Architecture d’un syst`eme d’exploitation 5/71 Introduction Principes et objectifs Couches fonctionnelles Programmes utilisateurs Programmes d’applications (´editeurs, tableurs,...) Programmes syst`emes (assembleur, compilateurs, chargeurs, ...) Syst`eme d’exploitation (noyau, gestion des p´eriph´eriques,...) Instructuctions machine Microprogrammation Mat´eriel Architecture d’un syst`eme d’exploitation 6/71 Introduction Principes et objectifs Les processus I Processus: programme en cours d’ex´ecution I Programme charg´e en m´emoire : segments code, donn´ees, pile, tas. I Compteur ordinal, ex´ecution, ... I Environnement : registres, descripteurs de fichiers,... I L’OS g`ere les diff´erents processus en cours (table des processus, /proc): I Partage du CPU I Acc`es aux p´eriph´eriques I Interruptions Architecture d’un syst`eme d’exploitation 7/71 Introduction Principes et objectifs Le syst`eme de fichiers I Organisation arborescente I Noeuds : les r´epertoires (fichiers particuliers) contenant des noms et les liens associ´es (adresse disque, inode, ...) I Feuilles : les fichiers sous diff´erents formats (ascii, binaires,...), I Droits d’acc`es rwx (lecture, ´ecriture, ex´ecution) exemple: droit d’´ecriture dans un r´epertoire = cr´eation-suppression de fichers I Gestion des acc`es multiples `a un fichier I Fichier sp´eciaux : pipe, shared memory (shm), boˆıte `a lettre, s´emaphores... Architecture d’un syst`eme d’exploitation 8/71 Introduction Principes et objectifs La gestion de la m´emoire I Segmentation : segments de tailles variables identifi´es code,donn´ees,pile-tas I Pagination : m´emoire adress´ee de fa¸con lin´eaire, charg´ee par page de mˆeme taille au fur et `a mesure des besoins I M´emoire cache : m´emoire interne au processeur, acc`es rapide I Gestion de l’adressage de la mise en cache : adresse physique - adresse logique Architecture d’un syst`eme d’exploitation 9/71 Introduction Principes et objectifs Interpr´eteurs de commandes - shell ( 1 ) I Interface basique entre l’utilisateur et le syst`eme d’exploitation via un terminal (ou une fenˆetre de ce type) I Linux : diff´erents shell possibles, le plus courant est le bash I Notion de scripts: petits programmes interpr´et´es, par exemple les scripts rc du d´emarrage 1 Image http://enacit1.epfl.ch/guide unix/introd unixR.html Architecture d’un syst`eme d’exploitation 10/71 Le Syst`eme de Fichiers (linux) Partie 1 : Le Syst`eme de Fichiers (linux) Architecture d’un syst`eme d’exploitation 11/71 Le Syst`eme de Fichiers (linux) Organisation d’un disque dur Formatage physique Organisation du disque dur en cylindres - pistes - secteurs qui sont les points de rep`ere d’adressage physique. ( 2 ) 2 http://www.infoprat.net/dossiers/materiel/article01/article01 centrale.htm Architecture d’un syst`eme d’exploitation 12/71 Le Syst`eme de Fichiers (linux) Organisation d’un disque dur Partitions I D´ecomposition d’un disque physique en plusieurs disques logiques (partitions principales, partitions ´etendues, groupes de cylindres) I Master Boot Record : amorce de boot, organisation du disque (premier segment) I Disques logiques : I swap m´emoire virtuelle I Syst`eme de fichiers : organisation logique de l’arborescence, gestion des droits, gestion de l’espace libre (´eviter la fragmentation,... )... I un OS peut g´erer plusieurs FS exemples fat32 ext2 ext3.... Architecture d’un syst`eme d’exploitation 13/71 Le Syst`eme de Fichiers (linux) Organisation de l’arborescence Particularit´es UNIX I Une arborescence unique regroupant tous les p´eriph´eriques (/dev) I Principe de montage local ou distant (NFS). I Notion de chemin : soit `a partir de la racine "/" ”absolu”, soit `a partir du r´epertoire courant ”relatif” I R´epertoires : noeuds de l’arborescence I Fichiers : feuille I Fichiers sp´eciaux pour les p´eriph´eriques. Architecture d’un syst`eme d’exploitation 14/71 Le Syst`eme de Fichiers (linux) Organisation de l’arborescence Principaux r´epertoires de l’arborescence UNIX ( 3 ) 3 Image http://enacit1.epfl.ch/guide unix/introd unixR.html Architecture d’un syst`eme d’exploitation 15/71 Le Syst`eme de Fichiers (linux) Organisation de l’arborescence Principaux r´epertoires de l’arborescence UNIX Souvent sur partitions propres I / contient les outils et fichiers de configuration vitaux pour le syst`eme I /usr toutes les applications dont celles utilisateurs I /var en particulier les fichiers de tailles variables : spool (mail, imprimantes,...) log,.... I /home les r´epertoires des comptes utilisateurs Architecture d’un syst`eme d’exploitation 16/71 Le Syst`eme de Fichiers (linux) Organisation de l’arborescence La Racine / Principaux r´epertoires de l’arborescence UNIX I /bin commandes ´el´ementaires (ls, rm, bash,...) I /sbin commandes administration (showmount,...) I /boot noyau I /dev fichiers sp´eciaux des p´eriph´eriques (son, disques, cd,...) I /etc fichiers de configuration (rc,passwd,fstab,...) I /lib librairies partag´ees du noyau I /proc les processus I /tmp les fichiers temporaires Architecture d’un syst`eme d’exploitation 17/71 Le Syst`eme de Fichiers (linux) Organisation de l’arborescence Les applications /usr Principaux r´epertoires de l’arborescence UNIX I En g´en´eral sur partition propre ( commande df et mount pour voir les montages) I Nous retrouvons des r´epertoires semblables `a certains de la racine /usr/bin, /usr/lib, /usr/sbin pour des commandes et utilitaires non vitaux I Autres r´epertoires : /usr/include pour les entˆetes de fonctions partag´ees, /usr/X11R6 pour l’environnement X11, /usr/man pour le manuel Architecture d’un syst`eme d’exploitation 18/71 Le Syst`eme de Fichiers (linux) Organisation de l’arborescence Les variables /var Principaux r´epertoires de l’arborescence UNIX I /var/spool/mail messagerie ´electronique, un fichier par utilisateur I /var/spool/cups files d’attente des imprimantes I /var/nis ou /var/yp gestion des pages jaunes NIS I /var/cron scripts des crontab pour des actions r´eguli`eres (ex. sauvegardes,...) I /var/log fichiers traces Architecture d’un syst`eme d’exploitation 19/71 Le Syst`eme de Fichiers (linux) Gestion des droits Gestion des droits UNIX Principaux propri´etaires I u ”user” utilisateur, soit li´e au compte d’une personne physique, soit li´e au compte d’une application (voir /etc/passwd) I g groupe, un groupe de personnes (ann´ee1,...), un groupe pour une application ou un p´eriph´erique (carte son, cd,...) I o les autres (ni u, ni g) I a tout le monde Architecture d’un syst`eme d’exploitation 20/71 Le Syst`eme de Fichiers (linux) Gestion des droits Types de droits Gestion des droits UNIX I r lecture : fichier cat, more, cp, read(), editeurs (en lecture), r´epertoire ls I w ´ecriture : fichier ´editeurs, write(), r´epertoire rm, mv, cp, mkdir, rmdir, I x ex´ecution : fichier instructions machine, scripts shell, r´epertoire cd Pour visualiser les droits de fichiers d’un r´epertoire : ls -l drwxr-xr-x 63 fernand ann1 2142 Apr 22 10:39 TeX -rw-r--r-- 1 fernand ann1 6430 Sep 11 16:43 toto.c Architecture d’un syst`eme d’exploitation 21/71 Le Syst`eme de Fichiers (linux) Gestion des droits Modification des droits : commande chmod Gestion des droits UNIX I Utilisation : I chmod u=rwx,g=rx,o= toto.sh I en octal avec r=4,w=2,x=1 : chmod 750 toto.sh I chmod u-w toto.sh I Droits particuliers : I setuid : (fichier) permet l’ex´ecution avec les droit du propri´etaire du l’ex´ecutable et non pas ceux de l’ex´ecutant. chmod u+s toto.sh, ex. la commande passwd I setgid : (fichier) idem mais au niveau groupe chmod u+s toto.sh I sticky bit : (r´epertoire) donne le droit de cr´eation `a tous (si rwx pour tous) mais de suppressions et le modification unique au propri´etaire du fichier (non `a celui du r´epertoire qui est le cas usuel) chmod o+t Test ex. le r´epertoire /tmp Architecture d’un syst`eme d’exploitation 22/71 Le Syst`eme de Fichiers (linux) Gestion des droits Commandes utiles Gestion des droits UNIX I chown changer le prori´etaire et le groupe d’un fichier ou r´epertoire (l’option -R permet de traiter la sous arborescence) I umask affecter les droits par d´efaut. umask 022 masque les droits w d’´ecriture du groupe et des autres I chgrp changer le groupe d’une fichier ou r´epertoire I newgrp changer le groupe d’un utilisateur Architecture d’un syst`eme d’exploitation 23/71 Le Syst`eme de Fichiers (linux) Extented File System Linux Gestion des FS sous Linux I Virtual File System : Linux via un syst`eme virtuel, g`erent plusieurs type de FS; fat32,ntfs,ext2,ext3,nsf,... I ext2 et ext3 syst`emes ´etendus de linux I ext3 version avec un syst`eme de journalisation simplifiant la v´erification de l’int´egrit´e du syst`eme (fsck) Architecture d’un syst`eme d’exploitation 24/71 Le Syst`eme de Fichiers (linux) Extented File System Linux Gestion des FS sous Linux Virtual File System 4 4 http://web.mit.edu/tytso/www/linux/ext2intro.html Architecture d’un syst`eme d’exploitation 25/71 Le Syst`eme de Fichiers (linux) Extented File System Linux Structure de Ext2 Organisation de la partition I Division en groupes de blocs boot.sector groupe 0 groupe 1 groupe n 1Ko I Chaque groupe comporte Super Group Block Inode Inode Data Block Descriptor uploads/Industriel/ cours 6 .pdf