Cours sur les systèmes d'exploitation

Leçon 1 • Processus de démarrage et d'initialisation du SE

Couvre le firmware, le chargeur d'amorçage et les séquences d'initialisation du noyau. Les étudiants comprennent les étapes qui amènent un SE à un état de fonctionnement.

Leçon 2 • Évolution historique des systèmes d'exploitation

Retrace le développement des SE des systèmes par lots aux conceptions modernes multicoeurs. Fournit un contexte expliquant pourquoi les décisions de conception actuelles existent.

Leçon 3 • Ce que fait un système d'exploitation

Définit le SE comme un gestionnaire de ressources et une couche d'abstraction. Ancre tous les sujets suivants en clarifiant le double rôle du SE.

Leçon 4 • Appels système et interfaces du SE

Explique comment les programmes utilisateur demandent des services au SE via des appels système. Relie la conception de l'interface aux limites de sécurité et de performance.

Leçon 1 • Création et terminaison des processus

Couvre la sémantique de fork, exec et exit pour la gestion des processus. Les étudiants tracent les relations parent-enfant et le nettoyage des ressources.

Leçon 2 • Ordonnancement multiprocesseur et temps réel

Étend l'ordonnancement aux contraintes multicoeurs et temps réel. Les étudiants appliquent les algorithmes rate-monotonic et EDF à des charges de travail à échéances.

Leçon 3 • Threads et processus légers

Distingue les threads des processus et examine les modèles de threading. Les étudiants évaluent quand le multithreading améliore la réactivité et le débit.

Leçon 4 • Concepts et cycle de vie des processus

Définit un processus comme un programme en cours d'exécution avec un état associé. Établit le modèle de cycle de vie utilisé dans toutes les discussions sur l'ordonnancement.

Leçon 1 • Verrous mutex et sémaphores

Couvre les sémaphores binaires et compteurs ainsi que la sémantique des mutex. Les étudiants mettent en œuvre les solutions producteur-consommateur et lecteurs-rédacteurs.

Leçon 2 • Moniteurs et variables de condition

Présente les moniteurs comme une construction de synchronisation de haut niveau. Les étudiants utilisent des variables de condition pour mettre en œuvre des solutions de tampon borné.

Leçon 3 • Fondements de la concurrence

Introduit la concurrence à mémoire partagée et le problème de la section critique. Établit pourquoi un accès non contrôlé produit des bogues non déterministes.

Leçon 4 • Algorithmes sans verrou et sans attente

Introduit les instructions atomiques matérielles et les structures de données non bloquantes. Les étudiants comparent les approches sans verrou aux conceptions basées sur mutex.

Leçon 1 • Organisation de la mémoire physique

Couvre les espaces d'adressage, la hiérarchie mémoire et les stratégies d'allocation. Fournit la base physique avant l'introduction de la mémoire virtuelle.

Leçon 2 • Segmentation et schémas combinés

Présente les segments de taille variable et les hybrides segmentation-pagination. Les étudiants comparent les avantages de la segmentation à la simplicité de la pagination.

Leçon 3 • Pagination et tables de pages

Explique les cadres de page de taille fixe et les structures de tables de pages multiniveaux. Les étudiants calculent les adresses physiques à partir des adresses virtuelles.

Leçon 4 • Algorithmes de remplacement de pages

Analyse les politiques de remplacement FIFO, LRU, Horloge et optimale. Les étudiants calculent les taux de défauts de page et identifient l'anomalie de Belady.

Leçon 1 • Architecture des pilotes de périphérique

Explique le modèle de pilote en couches et l'interface noyau-pilote. Les étudiants tracent une demande de lecture de l'espace utilisateur jusqu'au matériel.

Leçon 2 • Mise en tampon et mise en cache des E/S

Couvre les stratégies de tampon simple, double et circulaire. Les étudiants analysent comment le cache de pages réduit la latence d'accès au disque.

Leçon 3 • Matériel d'E/S et architecture de bus

Décrit les contrôleurs, les ports et les protocoles de bus connectant les périphériques au CPU. Établit le modèle matériel sous-jacent à tous les logiciels d'E/S.

Leçon 4 • Performance et optimisation des E/S

Applique les techniques d'E/S asynchrones, d'ordonnancement d'E/S et d'E/S vectorisées. Les étudiants mesurent et améliorent le débit d'E/S dans des scénarios réalistes.

Leçon 1 • RAID et fiabilité du stockage

Couvre les niveaux RAID 0 à 6 et leurs propriétés de tolérance aux pannes. Les étudiants calculent l'efficacité de stockage et les coûts de reconstruction.

Leçon 2 • Concepts et interfaces des systèmes de fichiers

Définit les fichiers, les répertoires et les abstractions de métadonnées. Relie les opérations sur les fichiers visibles par l'utilisateur aux structures de données sous-jacentes du SE.

Leçon 3 • Mise en œuvre du système de fichiers

Couvre les inodes, l'allocation de blocs et la gestion de l'espace libre. Les étudiants retracent la façon dont un chemin de fichier se résout en blocs disque.

Leçon 4 • Systèmes de fichiers journalisés et structurés en journal

Explique la journalisation par écriture anticipée et les garanties de cohérence après panne. Les étudiants comparent les modes de journalisation et leurs compromis de performance.

Leçon 1 • Mécanismes de protection et contrôle d'accès

Couvre les matrices de contrôle d'accès, les listes de capacités et les ACL. Les étudiants modélisent des politiques de moindre privilège pour les processus et les fichiers.

Leçon 2 • Audit, journalisation et détection d'intrusion

Explique les frameworks d'audit du noyau, l'intégrité des journaux et la détection d'anomalies. Les étudiants conçoivent des politiques d'audit qui équilibrent sécurité et performance.

Leçon 3 • Atténuations des exploits du noyau

Couvre l'ASLR, les canaris de pile, les bits NX et les protections SMEP/SMAP. Les étudiants évaluent l'efficacité des atténuations contre les classes d'attaques connues.

Leçon 4 • Authentification et gestion des identités

Examine le hachage de mots de passe, les jetons d'authentification et l'authentification multifacteur. Les étudiants évaluent les risques liés au stockage des identifiants et à la gestion des sessions.

Leçon 1 • Conteneurs et virtualisation au niveau du SE

Explique les namespaces, les cgroups et les systèmes de fichiers union permettant les conteneurs. Les étudiants contrastent l'isolation des conteneurs avec l'isolation complète des machines virtuelles.

Leçon 2 • SE distribué et appels de procédure distante

Introduit la transparence distribuée, le nommage et la sémantique RPC. Les étudiants conçoivent des services distribués tolérants aux pannes à l'aide de primitives du SE.

Leçon 3 • Analyse et réglage des performances du SE

Applique le profilage, le traçage et l'évaluation comparative pour identifier les goulots d'étranglement du SE. Les étudiants utilisent les métriques système pour guider le réglage des paramètres du noyau.

Leçon 4 • Conception de SE temps réel et embarqués

Couvre les contraintes temps réel strictes vs. souples, l'inversion de priorité et les noyaux RTOS. Les étudiants configurent des ordonnanceurs pour des temps de réponse déterministes.