Lernzettel: Introduction à Linux et ses Architectures

📋 Plan du Cours

1. Objectifs pédagogiques du cours
2. Fonctionnement des systèmes informatiques
3. Définition et rôles du système d’exploitation
4. Familles et classes de systèmes d’exploitation
5. Linux et principales distributions
6. Architecture générale de Linux
7. Rôle du système d’exploitation

📖 1. Objectifs pédagogiques du cours

🔑 Notions clés & Définitions

• Architecture interne Linux : Notion d’étude de la structure interne du système d’exploitation Linux et de ses composants.
• Appels système Linux : Ensemble des interfaces permettant aux programmes C/C++ d’entrer en interaction avec le noyau Linux.
• Gestion du système de fichiers : Ensemble des tâches d’administration portant sur permissions, utilisateurs, groupes et liens.
• Sécurité et automatisation : Ensemble de bonnes pratiques visant fiabilité, automatisation et protection dans l’administration Linux.

📝 Points essentiels

• Le cours vise à décrire et analyser l’architecture interne de Linux pour comprendre son fonctionnement interne.
• Le cours entraîne à développer des programmes système en C/C++ en utilisant des appels système Linux.
• Le cours forme à manipuler efficacement Linux via le terminal et des outils système avancés.
• Le cours couvre la configuration et l’administration des systèmes de fichiers : permissions, utilisateurs, groupes et liens.
• Le cours demande de créer, gérer et superviser des processus en analysant leur cycle de vie et leur ordonnancement.
• Le cours insiste sur des bonnes pratiques de sécurité, automatisation et fiabilité.

📖 2. Fonctionnement des systèmes informatiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Système informatique : Ensemble organisé où le matériel est coordonné par un système d’exploitation pour exécuter des applications.
• Rôle du système d’exploitation : Fonction d’interface et de gestion permettant d’exécuter les logiciels et d’organiser l’usage de la machine.
• Matériel : Composants physiques (processeur, mémoire, périphériques) qui fournissent les ressources de calcul et d’entrées/sorties.

📝 Points essentiels

• Un système informatique associe matériel, utilisateurs, applications et un système d’exploitation.
• Le matériel comprend processeur, mémoire et périphériques.
• Le système d’exploitation sert d’intermédiaire entre les logiciels et les utilisateurs.
• Le cours illustre l’idée d’une collaboration structurée entre matériel, SE et applications.

📖 3. Définition et rôles du système d’exploitation

🔑 Notions clés & Définitions

• Système d’exploitation : Ensemble de logiciels permettant d’utiliser facilement l’ordinateur en simplifiant l’accès à ses capacités.
• Gestionnaire de ressources : Rôle où le système d’exploitation contrôle l’accès aux ressources, les attribue et les libère au bon moment.

📝 Points essentiels

• Selon la définition 1, le SE masque la complexité du matériel et fournit des instructions simples à l’utilisateur.
• Selon la définition 1, le SE agit comme intermédiaire entre les logiciels et les utilisateurs.
• Selon la définition 2, le SE contrôle l’accès aux ressources de la machine.
• Selon la définition 2, le SE attribue les ressources aux utilisateurs et les libère quand elles ne sont plus utilisées.

📖 4. Familles et classes de systèmes d’exploitation

🔑 Notions clés & Définitions

• Systèmes propriétaires : Famille de systèmes d’exploitation décrits comme non libres dans le cours.
• Systèmes libres : Famille de systèmes d’exploitation présentée comme libre, avec Linux comme exemple.
• Système mono-processeur : Classe où un SE exécute toutes les instructions sur un seul processeur ou CPU.
• Système d’exploitation réparti : Classe où plusieurs ordinateurs connectés en réseau sont coordonnés comme un système unifié.

📝 Points essentiels

• Le cours classe les systèmes d’exploitation en systèmes propriétaires et systèmes libres, avec Windows comme exemple de propriétaires et Linux comme exemple de libres.
• Le système mono-processeur utilise un seul CPU pour exécuter toutes les instructions.
• Le système multi-processeur utilise plusieurs processeurs physiques ou cœurs pour traiter des tâches simultanément.
• Un système centralisé gère toutes les ressources depuis une seule machine ou serveur principal, avec l’exemple des mainframes IBM.
• Un système réparti coordonne plusieurs ordinateurs via le réseau pour qu’ils fonctionnent comme un seul système.

📖 5. Linux et principales distributions

🔑 Notions clés & Définitions

• Linux : Système d’exploitation open-source utilisé sur serveurs, supercalculateurs, smartphones Android et systèmes embarqués.
• Linus Torvalds : Créateur de Linux mentionné par le cours.
• TUX : Mascotte de Linux décrite dans le cours.

📝 Points essentiels

• Linux est un système open-source créé en 1991 par Linus Torvalds.
• Le cours indique que Linux fonctionne sur serveurs, supercalculateurs, smartphones (Android) et systèmes embarqués.
• La mascotte de Linux est un manchot nommé TUX.
• Le cours cite des distributions comme Debian, Ubuntu, Linux Mint, Slackware, openSUSE, Red Hat Enterprise Linux, Fedora, Gentoo, Arch Linux, Manjaro et SteamOS.
• Le cours précise que Chromium OS est basé originellement sur Gentoo et que SteamOS est basé sur Gentoo.

📖 6. Architecture générale de Linux

🔑 Notions clés & Définitions

• Architecture en couches : Organisation de Linux où le matériel, le noyau et les composants logiciels sont disposés en niveaux.
• Kernel : Noyau Linux qui agit comme intermédiaire entre la machine et les logiciels utilisateurs.
• Shell : Utilitaire qui interprète les commandes saisies et assure leur exécution.
• Espace utilisateur : Zone où s’exécutent les applications avec un accès limité au matériel pour des raisons de sécurité.
• Système de fichiers : Composant d’organisation en arborescence où les périphériques sont traités comme des fichiers.

📝 Points essentiels

• Le fonctionnement général de Linux repose sur une architecture en couches avec, à la base, le matériel.
• Le kernel agit comme intermédiaire entre la machine et les logiciels utilisateurs.
• Le shell interprète les commandes de l’utilisateur et assure leur exécution.
• Les shells principaux cités sont Bash, sh et zsh.
• L’espace utilisateur exécute les applications avec un accès limité au matériel pour la sécurité.
• Le système de fichiers organise l’arborescence et considère les périphériques comme des fichiers.

📖 7. Rôle du système d’exploitation

🔑 Notions clés & Définitions

• Gestion des processus : Fonction qui supervise l’exécution et l’organisation des processus sur la machine.
• Gestion de la mémoire principale : Fonction qui gère l’usage de la mémoire centrale par les programmes.
• Gestion des fichiers : Fonction qui organise l’accès et le traitement des données stockées en fichiers.

📝 Points essentiels

• Le cours attribue au SE des fonctions de gestion des processus, de la mémoire principale et des fichiers.
• Le cours ajoute aussi la gestion d’entrée/sortie et de stockage secondaire comme fonctions du SE.
• Le cours inclut la gestion des réseaux parmi les fonctions du système d’exploitation.

📅 Repères chronologiques

Date	Événement
1991	Création de Linux par Linus Torvalds
2014	Modern Operating Systems et Systèmes d’exploitation : concept et conception (édition 2014) figurent dans les ressources
2010	The Linux Programming Interface: A Linux and Unix System Programming Handbook (édition 2010) figure dans les ressources

📊 Tableaux de synthèse

Centralisé vs réparti

Type de SE	Idée centrale	Exemple
Centralisé	Gère toutes les ressources depuis une seule machine/serveur principal	Mainframes IBM
Réparti	Coordonne plusieurs ordinateurs en réseau pour former un système unifié	Plusieurs machines connectées en réseau

⚠️ Pièges & confusions fréquents

1. Confondre le SE avec une simple application : le cours présente aussi le SE comme gestionnaire de ressources.
2. Croire que le kernel exécute directement toutes les applications : le cours place les applications dans l’espace utilisateur.
3. Mélanger le shell et le kernel : le shell interprète les commandes, tandis que le kernel agit comme intermédiaire matériel-logiciel.
4. Oublier que l’espace utilisateur a un accès limité au matériel, contrairement à l’idée d’accès direct total.
5. Dire que les périphériques sont des éléments séparés du système de fichiers : sous Linux, ils sont traités comme des fichiers.
6. Assigner à tort Linux à une famille propriétaire : le cours associe Linux aux systèmes libres.

✅ Checklist Examen

1. Expliquer en une phrase la définition 1 du système d’exploitation et le rôle associé au masquage du matériel.
2. Expliquer en une phrase l’intermédiaire réalisé par le système d’exploitation entre logiciels et utilisateurs.
3. Expliquer en une phrase la définition 2 du système d’exploitation comme gestionnaire de ressources.
4. Lister les trois fonctions du SE suivantes : gestion des processus, gestion de la mémoire principale et gestion des fichiers.
5. Lister aussi les fonctions complémentaires du SE : entrée/sortie, stockage secondaire et réseaux.
6. Classer les systèmes d’exploitation entre systèmes propriétaires et systèmes libres en donnant au moins un exemple de chaque.
7. Définir un système mono-processeur et indiquer son principe d’exécution sur un seul CPU.
8. Définir un système multi-processeur et indiquer l’exécution simultanée via plusieurs cœurs ou processeurs.
9. Définir un système centralisé et donner l’exemple cité (mainframes IBM).
10. Définir un système d’exploitation réparti et expliquer l’idée de coordination réseau.
11. Donner les informations clés sur Linux : année de création, créateur et le fait d’être open-source.
12. Citer au moins six distributions Linux mentionnées dans le cours.
13. Décrire l’architecture générale de Linux en couches : matériel à la base puis kernel, shell et composants logiciels.
14. Expliquer le rôle du kernel comme intermédiaire entre machine et logiciels utilisateurs.