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INTRODUCTION AU SYSTEME UNIX
Chapîtres 1,2.
1 Présentation d'UNIX
1.1 Historique
UNIX créé au Laboratoire BELL, USA, en 1969 .
Destination : gestion d'un mini-ordinateur pour une petite équipe
de programmeurs
intéresse rapidement de nombreuse universités puis des
constructeurs
De nombreuses versions d'UNIX sont donc apparues :
LINUX sur PC, ULTRIX sur DIGITAL, SPIX sur BULL, et bien d'autres.
deux principales familles de systèmes UNIX : Berkeley et System
V de Bell. De nombreux efforts de normalisation : norme System V , POSIX,
OSF
1.2 Les Concepts Fondamentaux
système multi-utilisateurs et multi-tâches.
permet la répartition des ressources (mémoire, processeurs,
espace disque, imprimantes, programmes et utilitaires) entre les utilisateurs
et les tâches.
chaque utilisateur peut exécuter plusieurs programmes simultanément.
fournit des primitives pour construire des applications complexes à
partir d'autres plus simples
Il est possible de rediriger les entrées et sorties des processus
Un mécanisme de communication par tubes permet de synchroniser
des processus et de leur faire échanger des informations.
Un système UNIX est administré par un super-utilisateur
("superuser").
Le système comprend :
* un ensemble de fonctions de base appelé système
(ou noyau ou "kernel"), assurant la gestion de la mémoire,
des entrées/sorties de bas niveau, l'enchaînement des tâches
ou processus ;
* un système de gestion de fichiers hiérarchisé
;
* des interpréteurs de commandes (shell, C-shell, Korn-shell,
...) disposant d'instructions et de structures de contrôle ;
* des utilitaires : compilateur C, éditeurs, logiciels
réseau, générateurs d'analyseurs lexicaux et syntaxiques,
... ;
* un mécanisme d'interactions entre processus : les signaux
;
* un système de messagerie électronique.
1.3 Les Processus
Un processus UNIX est l'activité liée à l'exécution
d'un programme ou de plusieurs programmes séquentiellement.
Tout processus dépend d'un utilisateur et est rattaché
au terminal sur lequel l'utilisateur est logé, sauf les processus
"systèmes"
Un utilisateur peut avoir plusieurs processus en cours à un instant
donné.
la notion de processus est orthogonale à la notion de programme
: demander deux exécutions successives ou parallèles d'un
même programme crée deux processus différents
inversement un processus peut enchaîner l'exécution de
deux programmes.
Les différents processus existant à un instant donné
sont considérés comme indépendants et le processeur
leur est attribué de façon imprévisible pour l'utilisateur.
1.4 Le Système de Gestion
de Fichiers
1.4.1 Les Différents Types de Fichiers
* les fichiers ordinaires ou fichiers réguliers
: programmes, données, ... Ces fichiers sont destinés à
recevoir des données, des utilisateurs ou du système. Leur
unité d'accès pour la lecture ou pour l'écriture est
l'octet. Un utilisateur peux considérer les fichiers de données
comme des tableaux de caractères munis d'un index de lecture/écriture
;
* les catalogues ou répertoires ("directory").
Les répertoires sont des fichiers de données particuliers
utilisés par le système pour organiser les ensembles de fichiers
qu'il doit gérer en une structure "arborescente". Le contenu
d'un répertoire est une suite de couples formés d'un nom
de fichier et d'un numéro (index par lequel le système identifie
le descripteur d'un fichier dans la table des i-noeuds) ;
* les fichiers spéciaux : (utilisés pour spécifier
les) périphériques. Ils se trouvent dans le catalogue /dev
("device") et sont référencés par un utilisateur
comme des fichiers ordinaires.
1.4.2 Arborescences,
Liens Physiques
On a un système de fichiers arborescent dont les noeuds
sont les noms des catalogues non vides et les feuilles sont les noms des
catalogues vides et des fichiers non catalogues. Chaque utilisateur dispose
de sa propre sous-arborescence.
Il est possible de créer des noms "synonymes" qui permettent
de désigner le même fichier avec deux noms placés dans
des répertoires différents. Le synonyme d'un nom existant
est appelé un lien physique.
Il existe également des liens symboliques.
Remarque :
La structure de fichiers n'est une arborescence, au sens de la théorie
des graphes, que s'il n'y a pas de noms multiples. Dans le cas contraire
c'est seulement un graphe fini quelconque.
1.4.3 Références
Absolues et Références Relatives
Les fichiers sont désignés par des "références"
qui doivent désigner de façon unique un seul fichier dans
une arborescence.
La racine du système de fichiers est unique et est référencée
par /. La référence absolue d'un fichier est
/nom1/nom2/.../nomn.
La désignation par les références absolues est
souvent fastidieuse . De plus, son utilisation dans les programmes fige
l'arborescence.
Le catalogue de travail ("working directory") désigne
le catalogue à partir duquel il faut à chaque instant rechercher
d'autres fichiers par référence relative.
Tout répertoire contient deux références particulières,
. et .., qui désignent respectivement le répertoire
lui-même et son prédécesseur dans l'arborescence .
A chaque utilisateur est associé un catalogue privé
("home directory") qui est le catalogue de travail au login.
1.4.4 Les Principaux
Répertoires
Les principaux répertoires ont les mêmes noms sur tous
les systèmes UNIX :
* /bin et /usr/bin contiennent les programmes associés aux commandes
UNIX non internes aux différents langages de commandes ;
* /dev contient les fichiers spéciaux ;
* /etc contient les fichiers système ;
* /tmp contient les fichiers temporaires.
1.4.5 Les Droits
d'Accès et leur Gestion
Tout utilisateur possède un numéro d'utilisateur
et le numéro du groupe auquel il appartient. On distingue
trois types d'utilisateurs potentiels :
 | le propriétaire du fichier ("user", ou en abrégé
u); |
| les utilisateurs appartenant au même groupe ("group",
en abrégé g); |
| les autres utilisateurs ("other", en abrégé
o). |
Trois types d'opérations sur les fichiers sont possibles :
| la lecture ("read", en abrégé r); |
| l'écriture ("write", en abrégé
w); |
| l'exécution ("execute", en abrégé
x). |
Il y a donc 9 combinaisons possibles utilisateur-opération. C'est
pourquoi les protections sont codées sur 9 bits.
2 Interpréteurs
de Commandes
Un interpréteur de commande (ou "shell" en terminologie
UNIX) est un processus lancé par le système UNIX lorsqu'un
utilisateur se loge. Il est attaché au terminal qui sert à
établir la connexion. Il est chargé de recueillir les commandes
émises par l'utilisateur et si possible de les exécuter.
2.1 Connexion/Déconnexion
Une fois le terminal allumé , le message login : apparaît
à l'écran. Il faut alors taper son nom d'utilisateur suivi
de la touche <CR>. En réponse à la question
suivante, i.e. password :, le mot de passe de l'utilisateur doit
être composé. Le mot de passe est évidemment tapé
en aveugle, pour que personne ne puisse le lire. Ensuite, un certain nombre
d'informations sont affichées, suivies d'un caractère d'invite
("prompt") qui peut être le caractère $, le nom
de la machine, ou autre chose, dépendant du site sur lequel on se
trouve. Le "prompt" est envoyé par l'interpréteur
du langage de commandes shell pour informer l'utilisateur qu'il est en
attente de lecture de commandes.
Le système différencie les minuscules et les majuscules.
2.2 Syntaxe
et Exécution d'une Commande
Une commande : nom arg1 arg2 ...
Les arguments qui sont des options ou des paramètres. Les différents
éléments de la commande doivent être séparés
par des blancs ou des caractères de tabulation.
Pour l'exécution d'une commande deux cas sont possibles :
| soit le nom de l'action est le nom d'un fichier contenant un programme
exécutable (commande interne), |
| soit l'action doit être exécutée par l'interpréteur
de commandes lui-même(commandes interne). |
* Pour les commandes internes l'interpréteur exécute la
commande puis affiche le résultat et attend la commande suivante.
* Les commandes externes, qui correspondent à des fichiers exécutables
sont utilisées pour avoir les interpréteurs les plus simples
possibles et pour permettre de réutiliser des commandes développées
pour un autre interpréteur
Exécution d'une commande externe
Il n'y a pas de différence apparente entre l'exécution
d'une commande externe et l'exécution d'une commande interne.
2.3 Aide en
Ligne (man)
man [section] titre
affiche page à page le chapitre correspondant au titre
donné dans le manuel standard d'Unix. Certains titres se trouvent
dans plusieurs sections.
| Les commandes externes sont en section 1, |
| les appels système en section 2 et |
| les fonctions des bibliothèques standard en section 3. |
man com
permet d'obtenir de la documentation sur la commande com.
man -k sujet
permet d'obtenir de la documentation sur le sujet, si il y en a
La touche h ("help"), on obtient un aide pour l'affichage
page à page.
2.4 Quelques
Commandes Utiles
* who affiche la liste des utilisateurs connectés.
* more nom_fichier affiche page à page le
contenu de nom_fichier.
* find permet de trouver des fichiers dans l'arborescence.
| Critères de recherche : nom, permissions d'accès, type,
nombre de références, propriétaire, groupe du propriétaire,
taille, numéro de i-noeud, dates de création, de modification.
|
| Ces critères peuvent être combinés à l'aide
d'opérateurs logiques "et" et "ou". |
| Lorsqu'un fichiers a été trouvé , la commande
find peut lui appliquer certaines opérations. |
- find / -name titi -print
cherche récursivement à partir de la racine tous les fichiers
de nom titi et affiche leur référence absolue au fur et à
mesure.
Quelques Commandes Utiles (suite)
* grep chaîne_caractères liste_noms_fichiers
affiche, pour chaque fichier référencé dans liste_noms_fichiers,
les lignes contenant chaîne_caractères.
* passwd permet de créer ou de changer le mot de passe.
* tty affiche le nom du terminal utilisé.
* wc [-lwc] [liste_noms_fichiers] ("word count")
compte et affiche, pour tous les fichiers référencés
dans liste_noms_fichiers le nombre de lignes, mots et caractères.
Si aucun nom de fichier n'est précisé, la commande utilise
l'entrée standard. L'option -l ("line") permet
de n'afficher que le décompte des lignes, l'option -w ("word")
celui des mots et l'option -c ("character") celui des
caractères.
2.5 Les Commandes
de Manipulation de Fichiers
* pwd ("print working directory") affiche la référence
absolue du catalogue de travail.
* cd [nom_catalogue] ("change directory") change
de catalogue de travail. Si aucun paramètre n'est fourni, le catalogue
de travail devient le catalogue privé de l'utilisateur, sinon le
catalogue de travail devient celui dont la référence est
nom_catalogue.
* ls affiche la liste des fichiers dans le catalogue de travail.
ls liste_références affiche, pour tout élément
de liste_références qui référence un
fichier ordinaire, son nom, et pour tout élément de liste_références
qui référence un catalogue, son contenu. ls -l
affiche aussi les protections, la taille, la date de dernière
modification. ls -a permet de voir les fichiers dont le nom commence
par un . (.cshrc et .login qui sont exécutés
au login)
* cp [-i] ancien nouveau ("copy") effectue une
copie physique d'un fichier dans un autre : création d'un nouvel
i-noeud, d'une nouvelle entrée dans un catalogue et recopie effective
du contenu du fichier ancien dans nouveau.
* ln fichier_existant fichier_nouveau
("link") crée un lien de nom fichier_nouveau sur
fichier_existant .
* mv [-i] ancien_nom nouveau_nom ("move") renomme
le fichier ancien_nom en nouveau_nom. L'option -i
demande confirmation si nouveau_nom est le nom d'un fichier existant
déjà (sinon il est écrasé).
* rm [-ir] liste_noms_fichiers ("remove") supprime,
pour chaque nom de fichier dans liste_noms_fichiers, la référence
du fichier. Le compteur de références de l'i-noeud correspondant
est décrémenté de 1. L'i-noeud et le fichier physique
ne sont détruits que si le compteur de références
devient nul. L'option -i demande confirmation avant chaque suppression.
L'option -r, permet de supprimer récursivement le contenu
du catalogue puis le catalogue lui-même.
* mkdir liste_noms_catalogues ("make directory")
crée les catalogues vides référencés dans liste_noms_catalogues.
* rmdir liste_noms_catalogues ("remove directory")
pour chaque catalogue vide référencé dans liste_noms_catalogues,
supprime le catalogue.
* chown [-R] nom_utilisateur[.nom_groupe]
liste_noms_fichiers ("change owner") pour chaque fichier
référencé dans liste_noms_fichiers, le propriétaire
du fichier devient nom_utilisateur. L'option -R permet d'appliquer
récursivement la commende aux catalogues de la liste.
* chmod [-R] nouvelles_protections liste_noms_fichiers
("change mode") pour chaque fichier référencé
dans liste_noms_fichiers, le mode de protection devient nouvelles_protections.
| Protections définies par rapport à : user, group,
other |
| protections autorisent ( ou non) : read, write, execute |
Les protections sont affichées par la commande ls -l sous la
forme d'une chîne de 9 caractères : rwxrwxrwx qui indiquent
les droit du propriétaire, du groupe et des autres, en lecture,
ecriture et exécution. Si un caractère est remplacé
par un - l'accès correspondant est refusé à la catégorie
correspondante.
| nouvelles_protections peut être exprimé
de deux manières : |
 | 750 correspond en octal à rwxr-x--- (1 = autorisé, 0
= interdit) |
| ug+w rajoute les autorisations d'écriture au propriétaire
et au groupe |
2.6 La Commande
df
L'espace physique sur le(s) disque(s) physique(s) est divisé
en disques logiques référencés dans le catalogue
des fichiers spéciaux. Chacun des disques logiques possède
sa propre table d'index et sa propre racine. Les disques logiques peuvent
être montés. Ils deviennent alors accessibles.
df [-i] [liste_noms_disques_logiques] ("display filesystem")
affiche la taille des disques logiques montés, la place utilisée
et disponible, le pourcentage de la capacité d'un disque logique
déjà utilisé. L'option -i permet d'afficher
le nombre d'i-noeuds utilisés et disponibles. On peut noter que
la somme de la taille disque utilisée et de la taille disque disponible
est plus petite que la taille totale du disque logique. Ceci est dû
au fait que le système réserve une partie du disque logique
(en général 10%) pour ne pas avoir de problème lors
des allocations. Seuls un super-utilisateur et le système lui-même
peuvent se servir de cette marge.
2.7 La Commande
ps
ps [[-]acejlrSuvwx] [-tterm] affiche des informations
sur les processus sous forme de tableau. -a permet de voir les processus
des autres utilisateurs
| colonne PID ("process identification") : numéro
du processus concerné. |
| colonne TT ("terminal") : nom du terminal . |
| colonne TIME :temps CPU utilisé par le processus |
| colonne COMMAND : nom complet de la commande |
| colonne STAT ("status") : état du processusdécrit
par 4 caractères |
| première lettre (indique l'état de fonctionnement
du processus) : |
| R ("runable") processus en cours d'exécution; |
| T processus arrêté; |
| S ("sleep") processus en sommeil pour moins d'environ
20 secondes; |
| I ("idle") processus en sommeil pour plus d'environ
20 secondes; |
| Z ("zombie") processus ayant terminé qui attend
que son père exécute une attente ("wait"); |
| La seconde lettre (indique si un processus est swappé)
: |
| La troisième lettre (indications sur la priorité
du processus) : |
| La quatrième lettre indique des traitements particuliers
mém. virtuelle. |
2.8 Arrêt
d'un Processus : la Commande kill
Les signaux sont un mécanisme permettant à un utilisateur
ou au système d'avertir un processus qu'un événement
particulier concernant ce processus s'est produit.
kill [-num] num_proc1 num_proc2 ... envoie le "signal
de terminaison" aux processus de numéros num_proc1,
num_proc2, ... L'option -num permet d'envoyer un autre
signal dont la nature est spécifiée par le numéro
est num plutôt que le "signal de terminaison". On
utilise souvent le signal 9 ("signal tueur" ou SIGKILL) qui permet
de tuer les processus en toutes circonstances.
Sur un grand nombre de systèmes UNIX, le même effet est
obtenu, pour les processus qui ne s'exécutent pas en tâche
de fond, en frappant CTRL-C (respectivement CTRL-\) qui provoque l'envoi
d'un "signal de terminaison" (respectivement d'un "signal
tueur"). Mais certains processus sont récalcitrants. Il n'y
a alors pas d'autre possibilité que de se reloger pour utiliser
la commande kill.
Pour des raisons évidentes, l'utilisation de la commande kill
sur les processus d'un autre utilisateur est réservée à
l'administrateur du système.
2.9 Les Redirections
Les entrées et sorties des processus se font a priori sur des
canaux spécifiques. Il en existe trois :
* l'entrée standard qui est par defaut associée
au clavier, ;
* la sortie standard qui est par défaut associée
à l'écran du terminal;
* la sortie erreur standard qui est aussi par défaut associée
à l'écran du terminal, sur laquelle le processus inscrit
ses messages d'erreur.
On peut vouloir modifier les entrées/sorties d'un processus par
exemple parce que les entrées sont contenues dans un fichier ou
les sorties sont beaucoup trop longues pour qu'on puisse les voir à
l'écran, et on préfère alors les mettre dans un fichier.
Pour cela, on effectue une redirection du canal adéquat.
Redirection de l'entrée standard
:
comm < nomfich la commande comm
prend ses entrées dans le fichier nomfich.
Redirection de la sortie standard :
comm > nomfich redirige les sorties de la commande
comm sur le fichier nomfich. Si ce fichier existe déjà,
il est écrasé, sinon, il est créé;
comm >> nomfich redirige les sorties de la
commande comm sur le fichier nomfich. Si ce fichier existe
déjà, les sorties de la commande sont inscrites à
la suite du contenu du fichier (donc sans écrasement), sinon, le
fichier est créé.
Redirection de la sortie erreur standard :
comm 2> nomfich redirige les erreurs générées
lors de l'exécution de la commande comm sur le fichier nomfich.
Si ce fichier existe déjà, il est écrasé, sinon,
il est créé.
2.10 Les Enchaînements
de Processus
2.10.1
suite
2.10.2 Enchaînement
Parallèle
Principe de fonctionnement d'un tube :
Enchaînement Parallèle
suite
2.10.3 Tâche
de Fond
comm& lance la commande comm en tâche
de fond, l'interpréteur n'attend pas la fin de l'exécution
de la commande et permet de relancer immédiatement une seconde commande.
Le système affiche le numéro du processus créé.
Exécution d'une commande en tâche de fond :
