Cours Systèmes et Réseaux : principes, programmation et modélisation Marc Pouzet École normale supérieure L3. Systèmes et Réseaux L3, /13

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Dominique Soucy
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1 Cours Systèmes et Réseaux : principes, programmation et modélisation Marc Pouzet École normale supérieure L3 Systèmes et Réseaux L3, /13

2 Organisation du cours 10 cours + 10 TD/TPs. Enseignants : Marc Pouzet (cours) ; Timothy Bourke (tds/tps) Page web du cours : Ce qui est vu en cours est supposé connu en TD et TP On ne refait pas le cours en TD pour les absents Les questions sont bienvenues pendant/après le cours, les noter pour les poser au cours suivant commentaires sur le cours une discussion a mi-parcours avec le délégué des élèves Programmer, essayer par soi-même, refaire les exemples Venir en cours avec un portable (ou le partager) ; tester en direct. Systèmes et Réseaux L3, /13

bienvenues pendant/après le cours, les noter pour les poser au cours suivant commentaires sur le cours une discussion a mi-parcours avec le délégué des

3 Le cours est composé de deux parties. Plan du cours : 6 cours sur les principes et la programmation (avec OCaml) du système Unix. Un pico-noyau en OCaml (à partir de sel4) Système de fichiers : utilisation/organisation Gestion des processus Communication entre processus Mémoire virtuelle et ordonnancement Communication entre machines (distantes) 4 cours sur l utilisation de langages dédiés pour modéliser/implémenter les systèmes réactifs embarqués et les vérifier automatiquement. Formalisation et preuve de correction d un micro-noyau. Cas de SEL4. Modélisation synchrone de systèmes réactifs avec le langage Lustre. Modélisation de l asynchronisme : rendez-vous binaire, tableaux noir, buffers, quasi-synchrone, temps d exécution. Systèmes et Réseaux L3, /13

entre machines (distantes) 4 cours sur l utilisation de langages dédiés pour modéliser/implémenter les systèmes réactifs embarqués et les vérifier automatiquement.

4 Références (système Unix) Livres : Systèmes d exploitation Andrew Tanenbaum. Pearson Education. Unix, programmation et communication Jean-Marie Rifflet et Jean-Baptiste Yunès. Dunod. Programmation Linux 2.0 Rémy Card, Eric Dumas et Franck Mével. Eyrolles. Cours (disponibles sur le web) : Principes et Programmation des Systèmes d exploitation Didier Rémy. Programmation des systèmes Philippe Marquet. Systèmes d exploitation : principes et programmation Albert Cohen. Ces cours sont très bien faits! Les lire et poser des questions. Systèmes et Réseaux L3, /13

Cours (disponibles sur le web) : Principes et Programmation des Systèmes d exploitation Didier Rémy. http://pauillac.inria.

5 Historique A lire! Systèmes d exploitation (e.g., Unix, Windows, MacOSX) : généralistes ; temps partagé (orienté multi-utilisateurs) ; pas (ou peu) de contraintes temporelles ; pas (ou peu) critiques. Systèmes embarqués : Certains sont dits critiques (e.g., commande de vol de Airbus, freinage d urgence) : garantir statiquement des temps de réponse pire-cas ; du déterminisme ; l absence de blocage (deadlock). D autres non (e.g., TVHD, téléphone) : des contraintes de qualité de service (estimation de l écart à l optimal). Ces systèmes sont beaucoup plus nombreux. Des problèmes et solutions spécifiques. Des méthodes/langages de programmation très différents (cf. cours 7 10). Systèmes et Réseaux L3, /13

Systèmes embarqués : Certains sont dits critiques (e.g.

6 Rôles du système d exploitation : machine virtuelle latex emacs gcc tar Système d'exploitation Périphériques Processeur Mémoire Abstraction du matériel Protection : les tâches matérielles sont déléguées au système. Portabilité : un même système peut être disponible sur plusieurs architectures. Simplicité : pour le programmeur, c est la même chose de lire un fichier sur le disque dur ou sur un CD-ROM. Systèmes et Réseaux L3, /13

Portabilité : un même système peut être disponible sur plusieurs architectures.

7 Rôles du système d exploitation : gestion des ressources Partage : donner l illusion que chaque programme tourne seul sur la machine chaque utilisateur est seul sur la machine Équité : accès au processeur gestion des quotas Protection : garantir que un utilisateur ne peut pas modifier les données d un autre un processus ne peut pas modifier la mémoire d un autre Systèmes et Réseaux L3, /13

processeur gestion des quotas Protection : garantir que un utilisateur ne peut pas modifier les

8 Rôles du système d exploitation : centre de communication Communication entre le matériel et le logiciel interruptions Concurrence, parallélisme créer/tuer un processus l interrompre/le reprendre processus lourds, processus légers (threads) ; vérrous, conditions Communication entre les processus (IPC, pour Inter-Process Communication) signaux tubes (pipes) prises (sockets) Systèmes et Réseaux L3, /13

processus lourds, processus légers (threads) ; vérrous, conditions Communication entre les processus

9 Structure du système Programmes utilisateurs gcc mkdir Noyau ls tar cd hardware ed ftp sh date Deux modes d exécution : noyau et utilisateur La tendance est à faire des noyaux les plus petits possibles. Actuellement : implémenter un noyau Linux formellement défini. Voir : Systèmes et Réseaux L3, /13

plus petits possibles. Actuellement : implémenter un noyau Linux formellement défini.

10 Structure du système Interface appels système Systèmes de fichiers ext2fs hfs+ vfat ntfs Centre du noyau Gestion des processus Ordonnanceur Signaux Gestion Mémoire Gestionnaires de périphériques son cdrom scsi pci Gestion réseau ipv4 ethernet Interface avec la machine Systèmes et Réseaux L3, /13

Gestion Mémoire Gestionnaires de périphériques son cdrom scsi pci Gestion

11 Programmer le système : quel langage? Pour programmer le système C est le langage de choix : simple et uniforme, sémantique assez claire (par rapport à Java et C++, même si peu de sûreté/typage), efficacité et contrôle fin des ressources (espace ET temps) Pertinent pour le code du noyau L interface avec le système est un ensemble de librairies C (POSIX, pour Portable Operating System Interface) Utiliser des langages de plus haut niveau pour les couches hautes du système (avec une interface ad-hoc vers les librairies C). La réference : Le langage C, B.W Kernighan, D.M. Ritchie, Prentice Hall. Dans le cours, on utilisera la librairie Unix d OCaml. Systèmes et Réseaux L3, /13

contrôle fin des ressources (espace ET temps) Pertinent pour le code du noyau L interface avec le système est un ensemble de librairies C (POSIX, pour Portable Operating

12 Manuel (en ligne) Unix % man 1 command (Commande Unix). E.g., cd % man 2 appel systeme (appels systèmes). E.g., open % man 3 appel a une librairie (librairie C, appel système de plus haut niveau). E.g., malloc La fin des pages de man donne des pointeurs sur d autres commandes. Voir aussi les pointeurs sur la page du cours. Systèmes et Réseaux L3, /13

E.g., malloc La fin des pages de man donne des pointeurs sur d autres commandes.

13 Appels systèmes liste des processus : ps -ef lister la liste des appels systèmes : strace (Linux) ; dtruss (Mac OSX) Liste des fichiers ouverts : lsof/fuser Exemple : taper %plume.local[1]: gcc -o hello hello.c; dtruss hello avec : /* fichier hello.c */ #include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main () { printf("hello world!\n"); exit(0); } Systèmes et Réseaux L3, /13

local[1]: gcc -o hello hello.c; dtruss hello avec : /* fichier hello.c */ #include <stdio.

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