Programmation Système Unix - Maîtriser les Fondamentaux

Objectifs d'apprentissage

• Maîtriser les concepts fondamentaux de la programmation système sous Unix/Linux, y compris la compilation et l'édition de liens.
• Comprendre la gestion des processus, leur création, leur terminaison et leur communication.
• Apprendre à manipuler les signaux pour contrôler l'exécution des programmes.
• Savoir gérer les entrées/sorties, y compris les fichiers, les tubes et les sockets.
• Utiliser les mécanismes de verrous pour assurer la synchronisation entre processus.
• Implémenter des techniques de communication inter-processus (IPC) comme les files de messages ou la mémoire partagée.
• Développer des applications multithreadées et comprendre les enjeux de concurrence.

Public cible

Ce cours s'adresse aux développeurs, ingénieurs logiciels et étudiants en informatique ayant des bases en programmation (C recommandé) et souhaitant approfondir leurs compétences en programmation système sous Unix/Linux. Il est également adapté aux professionnels désireux d'optimiser des applications existantes ou de créer des outils système performants.

Contenu détaillé

1 – Compilation et programmation

Cette section couvre les outils de compilation (gcc, make), les bibliothèques statiques/dynamiques, et les bonnes pratiques pour structurer un projet. Les apprenants découvriront également le débogage avec gdb et l'analyse des dépendances.

2 – Les processus

Exploration des appels système fork(), exec(), et wait(). Les exercices pratiques incluront la création de processus hiérarchiques et la gestion des zombies. Une attention particulière sera portée sur les implications en termes de ressources.

3 – Les signaux

Mécanismes d'envoi (kill, sigqueue) et de réception (sigaction) des signaux, avec des cas d'usage concrets comme l'interruption propre d'un programme ou la reconfiguration à chaud.

4 – Les entrées/sorties

Gestion des fichiers (open, read/write), des tubes anonymes et nommés, ainsi que des sockets pour la communication réseau. Des exercices simuleront des logs temps réel ou des échanges client-serveur.

5 – Les verrous

Mise en œuvre de verrous (fcntl, flock) pour éviter les conditions de course. Étude comparative avec les sémaphores et les mutex dans un contexte multiprocessus.

6 – Les IPC

Approfondissement des files de messages, mémoire partagée (shmget), et sémaphores System V. Les projets incluront un système de messagerie inter-processus ou un cache partagé.

7 – Les threads

Programmation avec pthreads : création, synchronisation (mutex, variables condition), et pièges courants (fuites de mémoire, deadlocks). Benchmarking des performances vs processus.

Méthodologie

Le cours alterne théorie (25%) et pratique (75%) via des TP sur machines virtuelles Linux. Chaque module se conclut par un mini-projet évalué, comme un shell simpliste ou un serveur concurrent.

Prérequis

• Connaissance du langage C (pointeurs, structures)
• Bases de l'utilisation d'un terminal Unix/Linux
• Notions d'algorithmie (boucles, structures de données)