Première NSI - Système d'exploitation Linux - intro

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Système d’exploitation

Le seul langage que la machine comprenne est le langage machine. Il se programme en assembleur et ce n’est pas chose aisée. Il est donc nécessaire d’avoir un intermédiaire entre l’humain et la machine.

C’est le rôle principal d’un système d’exploitation (Operating System) : il va traduire ce que nous voulons faire en langage machine afin que l’ordinateur comprenne et exécute l’action.

Le système d’exploitation va donc :

  • fournir une interface entre l’humain et la machine;
  • gérer les ressources de l’ordinateur, à savoir sa mémoire, son processeur, ses périphériques (écrans, imprimantes etc.) la gestion de l’énergie,…;
  • gérer les utilisateur ainsi que leurs droits d’accès à certains fichiers;
  • être indépendant du matériel (un même OS peut être exécuté sur des ordinateurs n’ayant pas les mêmes composants);
  • faire en sorte de rendre concret ce qui ne l’est pas (un fichier est par essence abstrait mais nous le considérons bel et bien comme une entité concrète.)

Le système d’exploitation se sépare en deux grandes parties :

  1. Le noyau ou kernel en anglais. Il gère les ressources de l’ordinateur et permet aux différents composants - matériels et logiciels - de communiquer entre eux. Le noyau n’est généralement pas accessible directement par l’utilisateur.
  2. Les applications utilisent l’interface proposée par le noyau et sont accessibles aux utilisateurs.

Linux et les systèmes libres

Linux est le noyau d’un système d’exploitation (OS) dont debian est une distribution.

  • C’est un système d’exploitation libre dont il existe de nombreuses variantes appelées distributions fonctionnant elles-mêmes sur le noyau linux.

  • Linux désigné à la fois le noyau (kernel) qui lance la machine et gère le bas niveau (proche du métal) et le système d’exploitation lui même (les applications).

  • Linux est un dérivé d’UNIX, système crée dans les années 70, codé en langage C (crée à cette occasion). Ces deux “logiciels” : C et UNIX constituent à la fois le langage et le système les plus importants de l’histoire informatique (la majorité des langages actuels dérivent du C et la majorité des machines professionnelles tournent sur un dérivé d’UNIX).

  • UNIX et ses dérivés sont présents partout : tous les smartphones fonctionnent sur un de ses dérivés (Linux pour android, bsd pour iOS) ainsi que les mac.

  • UNIX fonctionne sur n’importe quelle machine : une caméra IP, un super ordinateur (les 500 plus puissants utilisent tous linux), un chromecast, une switch etc.

  • Il existe des versions payantes de Linux (pour les professionnels), debian est un système d’exploitation gratuit et reconnu par les professionnels pour sa grande stabilité. Il n’est pas rare de rencontrer un serveur debian fonctionnant sans redémarrer depuis plusieurs années :

    Dernière coupure de courant chez moi ? Il y a 147 jours :

    $ uptime
    08:05:15 up 147 days, 23:35,  1 user,  load average: 0.52, 0.38, 0.37
    

Usage courant de linux

Hormis pour des logiciels très spécifiques, utiliser windows, linux ou OSX ne change rien. La grande majorité des logiciels existent sur toutes les plateformes hormis quelques exceptions notables :

  • Photoshop et la suite adobe : windows et osx. De nombreuses alternatives
  • les jeux vidéos : windows (possible de jouer sous linux ou osx mais demande du courage).

Grandes familles de systèmes d’exploitation

On en rencontre massivement deux :

  • Windows et ses dérivés (MSDOS (~1985), Windows NT (1999), windows 7->10 (2008)). Domine le marché du PC “personnel”
  • UNIX et ses dérivés : bsd (systèmes embarqués, réseaux d’entreprises), linux (partout dont android, super calculateurs, PC personnels, serveur web), OSX & iOS (produits apple)

Utilisation d’un système UNIX

Les trois couches d’UNIX

  • Le noyau (kernel) : proche du métal. Lance la machine, gère la carte graphique, le réseau etc.
  • la coquille (shell) : programme qui permet d’exécuter des utilitaires et d’intéragir (via les fenêtres ou le terminal)
  • les utilitaires (ls, firefox) : les programmes qu’on fait tourner grâce au shell

Deux modes d’utilisation :

  • graphique (GUI : graphical user interface)
  • terminal (CLI : command line interface)

Le premier vous connaissez : fenêtres, clic clic clic.

Le second repose sur la console. On est devant un terminal qui exécute une boucle REPL (read eval print loop) :

  1. On tape une commande. Le shell la lit (read)
  2. Le système traite la commande et calcule une réponse (eval)
  3. Il affiche une réponse (print)
  4. On recommence (loop)

Dans un extrait de code on symbolise une commande shell par un $ (souvent appelé prompt)

Dans un terminal on tape des commandes, elles sont exécutées par le shell. Celui de linux est souvent bash. bash est un langage de programmation interprété. Vous pouvez aussi créer des scripts bash (~scripts python moins faciles à écrire). bash est présent sous windows. OSX utilise zsh.

$ pwd
/home/quentin/travail
$ ls
cours.pdf   notes.csv  devoir.pdf
$ cd ..
$ ls
travail    personnel

On navige avec cd, on affiche les contenus avec ls, on se repère avec pwd

On peut accéder à un terminal physiquement (devant la machine) en lançant un programme ou à distance grâce au service réseau ssh (secured shell). C’est ainsi que sont administrées la majorité des machines ‘professionnelles’.

Découverte du terminal

Plusieurs possibilités :

  1. Utiliser une clé bootable comportant un système d’exploitation,
  2. Sous windows, installer le sous système linux et utiliser depuis Windows.
  3. Sous mac, il suffit d’ouvrir une console. Vous avez alors un système légèrement différent mais comparable.
  4. Directement dans le navigateur. Par exemple ici

Arborescence UNIX

Tous les systèmes UNIX accordent une grande importance aux fichiers.

UNIX VOIT SES PÉRIPHÉRIQUES ET SES PROCESSUS COMME DES FICHIERS.

Par exemple :

$ ls /
bin   dev         lib    media  proc  run   sys  var
boot  etc         lib64  mnt    root  sbin  tmp
home  lost+found  opt    srv    usr
  • / le dossier racine de l’arborescence
  • Tous les dossiers qui se terminent par bin contiennent des exécutables en binaire.
  • home : dossiers des utilisateurs
  • dev : le matériel
  • etc : les reglages
  • root : dossier de l’utilisateur root
  • mnt et media : les points de montage des disques et partitions externes (là où apparaissent les clés usb etc.)

Permissions

La sécurité sous unix est gérée par la notion de permission.

  • Un utilisateur ne peut pas faire ce qu’il veut.
  • Le super utilisteur root peut tout faire. Devenir root avec $ su, exécuter une commande comme root avec $ sudo commande.
  • Pourquoi ? Parce qu’en tant que root il suffit de 8 caractères pour effacer tous les disques de la machine…

L’affichage détaillé d’un fichier (ls -lah) montre les permissions de

  • l’utilisateur courant
  • de son groupe
  • et de tout le monde

Exemple :

-rwxr-xr-x 1 quentin quentin  324  2 déc.  21:45 deploy.sh
-rw-r--r-- 1 quentin quentin 3,6M  5 déc.  08:32 inside.log

traduction

- : pas activé
d : directory
r : droit de lecture
w : droit d'écritude
x : droit d'exécution
  • deploy.sh : ce n’est pas un dossier, je peux lire et écrire dans le fichier, l’exécuter. Mon groupe ne peux pas écrire dedans, les autres non plus.

  • inside.log : tout le monde peut le lire, je suis le seul à pouvoir y écrire.

On change les permissions avec chmod

  • soit en ajoutant ou retirant un flag : $ chmod +x inside.log rendra ce fichier exécutable

  • soit en décrivant la permission par 3 nombres : chmod 124 inside.log

    • 1 : je peux exécuter
    • 2 : mon groupe peut écrire
    • 4 : tlm peut lire

    On fait la somme des nombres qu’on veut activer : Ex 7 = 1 + 2 + 4 = tous les droits.

    $ chmod 764 inside.log je peux tout faire, mon groupe ne peut pas exécuter, tlm peut lire.

Processus

  • Programme : du texte, décrivant des opérations à la machine.
  • processus : un programme en cours d’exécution par la machine.

Chaque fois qu’on lance un programme, UNIX crée un processus.

On accède aux processus avec ps

$ ps -ef | grep Python
quentin  26945 10317  0 08:32 pts/1    00:00:00 /usr/bin/python -O /usr/bin/ranger

Affiche tous les processus, dans une table et filtre pour ne garder que ceux qui font référence à Python.

En gros, les programmes Python qui tournent sur la machine.

Je fais tourner un programme appelé ranger (gestionnaire de fichiers). Son numéro (PID) est 26945. Le numéro de son parent est 10317. Si ranger a planté et que je veux le tuer :

$ kill 26945 ou $ killall ranger

Gestionnaire de ressources $ top

Redirection des entrées sorties

UNIX fonctionne principalement avec des petits programmes exécutant quelques tâches simples, le plus souvent une seule.

Ils communiquent avec des flux de texte qu’on peut enchaîner ou rediriger.

On peut, par exemple :

  • écrire dans un fichier $ cat cours.txt >> bonjour.txt va recopier cours.txt dans bonjour.txt
  • rediriger : $ ps -ef affiche 20 pages… $ ps -ef | less les fait défiler une par une !

Les rudiments du réseau

Afficher l’état du réseau.

$ ip a
$ ifconfig

Puis-je joindre une machine ?

$ ping 192.168.1.1
$ ping google.com

CTRL+C pour arrêter