Cours de systèmes d'exploitation et services

Leçon 1 • Ce que fait un système d'exploitation

Définit les responsabilités de l'OS : gestion des ressources, abstraction et interface utilisateur. Ancre tous les sujets ultérieurs en établissant pourquoi un OS existe.

Leçon 2 • Histoire et évolution des systèmes d'exploitation

Retrace le développement des OS, des systèmes par lots aux environnements modernes multi-cœurs. Fournit le contexte pour les décisions de conception rencontrées tout au long du cours.

Leçon 3 • Types de systèmes d'exploitation

Passe en revue les types d'OS : par lots, temps réel, embarqués, mobiles et distribués. Prépare les étudiants à associer un type d'OS à un contexte de déploiement.

Leçon 4 • Appels système et interfaces OS

Explique comment les applications sollicitent les services de l'OS via des appels système. Relie les programmes en espace utilisateur aux fonctionnalités du noyau abordées dans les chapitres suivants.

Leçon 1 • Algorithmes d'ordonnancement CPU

Analyse de FCFS, SJF, Round Robin et l'ordonnancement prioritaire. Les étudiants calculent les temps de rotation et d'attente pour comparer l'efficacité des algorithmes.

Leçon 2 • Création et terminaison de processus

Couvre fork, exec et les modèles de hiérarchie de processus. Les étudiants comprennent comment les OS créent et nettoient les processus dans les systèmes réels.

Leçon 3 • Ordonnancement multiprocesseur et multi-cœurs

Étend l'ordonnancement mono-CPU au multitraitement symétrique et aux systèmes multi-cœurs. Aborde les concepts d'équilibrage de charge et d'affinité de processeur.

Leçon 4 • Threads et processus légers

Introduit les threads en tant qu'unités d'utilisation CPU au sein d'un processus. Compare les modèles de threading au niveau utilisateur et au niveau noyau pertinents pour les applications modernes.

Leçon 1 • Caractérisation et prévention de l'interblocage

Applique les quatre conditions nécessaires à l'interblocage et les stratégies de prévention. Les étudiants modifient l'allocation des ressources pour éliminer le potentiel d'interblocage.

Leçon 2 • Moniteurs et variables de condition

Introduit les moniteurs en tant que constructions de synchronisation de haut niveau. Montre comment les variables de condition simplifient la logique de synchronisation complexe.

Leçon 3 • Verrous mutex et sémaphores

Couvre les sémaphores binaires et compteurs ainsi que la sémantique des verrous mutex. Les étudiants implémentent des solutions producteur-consommateur et lecteur-rédacteur.

Leçon 4 • Évitement et récupération de l'interblocage

Couvre l'algorithme du banquier pour la détection d'état sûr et les techniques de récupération. Les étudiants évaluent les compromis entre le surcoût d'évitement et l'utilisation du système.

Leçon 1 • Hiérarchie mémoire et espaces d'adressage

Passe en revue le cache, la RAM et le stockage secondaire dans la hiérarchie mémoire. Introduit les espaces d'adressage logiques vs. physiques comme base de la mémoire virtuelle.

Leçon 2 • Pagination et tables de pages

Explique la mécanique de la pagination, les structures de tables de pages et le fonctionnement du TLB. Les étudiants calculent les temps d'accès effectifs avec et sans hits TLB.

Leçon 3 • Segmentation et schémas combinés

Couvre la segmentation en tant que modèle mémoire logique et les hybrides de pagination segmentée. Relie la protection mémoire aux attributs des descripteurs de segment.

Leçon 4 • Mémoire virtuelle et pagination à la demande

Introduit la pagination à la demande, les défauts de page et le modèle de l'ensemble de travail. Les étudiants évaluent comment la mémoire virtuelle permet des espaces d'adressage plus grands que la RAM physique.

Leçon 1 • Algorithmes de remplacement de pages

Compare les politiques de remplacement FIFO, Optimal, LRU et Clock. Les étudiants calculent les taux de défauts de page pour évaluer l'adéquation des algorithmes.

Leçon 2 • Systèmes d'E/S et gestion des périphériques

Couvre le matériel d'E/S, les pilotes de périphérique et les E/S pilotées par interruptions. Relie la gestion des périphériques aux services du noyau de l'OS introduits précédemment.

Leçon 3 • Structure de stockage de masse

Décrit la géométrie des HDD, l'architecture des SSD et les configurations RAID. Fournit la base de stockage physique pour les chapitres sur les systèmes de fichiers.

Leçon 4 • Fiabilité du stockage et gestion des erreurs

Aborde la gestion des blocs défectueux, le journaling et la redondance de stockage. Les étudiants appliquent des techniques de fiabilité pour protéger l'intégrité des données dans les systèmes de production.

Leçon 1 • Concepts et attributs de fichier

Définit les types de fichiers, les attributs et les opérations exposés par l'OS. Établit le modèle de fichier logique avant d'explorer le mappage de stockage physique.

Leçon 2 • Gestion de l'espace libre et journaling

Couvre les vecteurs de bits, les listes chaînées et le regroupement pour le suivi de l'espace libre. Introduit le journaling pour assurer la cohérence du système de fichiers après des pannes.

Leçon 3 • Structures de répertoires et dénomination

Compare les répertoires à un niveau, deux niveaux, arborescents et en graphe acyclique. Les étudiants naviguent et manipulent les hiérarchies de répertoires à l'aide de commandes de l'OS.

Leçon 4 • Montage et partage du système de fichiers

Explique le montage, les systèmes de fichiers virtuels et le partage de fichiers en réseau. Relie les concepts de système de fichiers local aux environnements de stockage distribués.

Leçon 1 • Authentification et identité utilisateur

Couvre le hachage de mots de passe, l'authentification multi-facteurs et les méthodes biométriques. Relie la vérification d'identité à la connexion et à la gestion de session de l'OS.

Leçon 2 • Menaces et attaques courantes contre l'OS

Identifie les débordements de tampon, l'escalade de privilèges, les rootkits et les vecteurs de malwares. Les étudiants reconnaissent les schémas d'attaque pour appliquer les contre-mesures appropriées.

Leçon 3 • Mécanismes de sécurité et durcissement

Applique la randomisation de l'espace d'adressage, l'isolation et le contrôle d'accès obligatoire. Les étudiants durcissent une configuration d'OS contre les vecteurs de menace identifiés.

Leçon 4 • Objectifs et principes de protection

Définit les domaines de protection, le moindre privilège et la séparation du mécanisme et de la politique. Cadre les objectifs de sécurité qui guident tous les sujets de protection ultérieurs.

Leçon 1 • Systèmes de fichiers distribués

Couvre la conception des systèmes de fichiers distribués, la mise en cache et les modèles de cohérence. Relie les connaissances sur les systèmes de fichiers locaux aux architectures de stockage en réseau.

Leçon 2 • Fondamentaux des systèmes distribués

Définit les systèmes distribués, leurs avantages et leurs défis clés tels que la latence et les pannes partielles. Fait le pont entre les connaissances sur les OS mononœuds et les environnements réseautés.

Leçon 3 • Appels de procédure distante et intergiciel

Explique la sémantique des RPC, le marshaling et les couches d'intergiciel. Les étudiants retracent un appel distant depuis le stub client à travers le réseau jusqu'à l'exécution serveur.

Leçon 4 • Virtualisation et hyperviseurs

Explique les hyperviseurs de type 1 et de type 2, le cycle de vie des VM et la para-virtualisation. Les étudiants déploient et gèrent des machines virtuelles en tant que plateformes de services OS.