Cours de système 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 multicœurs. Fournit le contexte expliquant les choix de conception actuels.

Leçon 3 • Ce que fait un système d'exploitation

Définit le SE en tant que gestionnaire de ressources et 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 de 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 multicœurs et temps réel. Les étudiants appliquent les algorithmes à taux monotone et EDF à des charges de travail avec 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 d'un 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

Les étudiants mettent en œuvre des solutions producteur-consommateur et lecteurs-rédacteurs.

Leçon 2 • Moniteurs et variables conditionnelles

Présente les moniteurs comme une construction de synchronisation de haut niveau. Les étudiants utilisent des variables conditionnelles pour implémenter des solutions de tampon borné.

Leçon 3 • Notions fondamentales sur la concurrence

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

Leçon 4 • Algorithmes sans verrouillage et sans attente

Introduit les instructions matérielles atomiques et les structures de données non bloquantes. Les étudiants comparent les approches sans verrouillage aux conceptions basées sur les 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 segment-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 à plusieurs niveaux. Les étudiants calculent des adresses physiques à partir d'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 retracent une requête de lecture de l'espace utilisateur vers le matériel.

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

Couvre les stratégies de mise en 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 tout logiciel 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 des 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 du stockage et les coûts de reconstruction.

Leçon 2 • Concepts et interfaces des systèmes de fichiers

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

Leçon 3 • Implémentation d'un système de fichiers

Couvre les inodes, l'allocation de blocs et la gestion de l'espace libre. Les étudiants retracent comment 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 incident. 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 cadres d'audit du noyau, l'intégrité des journaux et la détection d'anomalies. Les étudiants conçoivent des politiques d'audit équilibrant sécurité et performance.

Leçon 3 • Atténuations des exploits du noyau

Couvre 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 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 espaces de noms, les cgroups et les systèmes de fichiers union permettant les conteneurs. Les étudiants comparent l'isolation des conteneurs avec l'isolation complète des VM.

Leçon 2 • SE réparti et appels de procédure distante

Introduit la transparence répartie, le nommage et la sémantique des RPC. Les étudiants conçoivent des services répartis 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 les benchmarks pour identifier les goulots d'étranglement du SE. Les étudiants utilisent des 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 les ordonnanceurs pour des temps de réponse déterministes.