Systèmes d'exploitation et commandes Linux : cours de Première NSI

Quand tu lances un navigateur, que tu enregistres un fichier ou que tu branches une clé USB, un très grand nombre d'opérations se déroulent en coulisses. Le processeur, la mémoire, le disque, l'écran, le clavier : chaque composant a sa façon de fonctionner. Aucun programme ordinaire ne peut raisonnablement connaître le détail de tous ces composants. C'est le travail du système d'exploitation, souvent abrégé en OS (de l'anglais operating system).

Dans ce chapitre, tu vas voir ce qu'est un système d'exploitation, pourquoi Linux occupe une place à part, puis tu apprendras à te servir du terminal : naviguer dans les dossiers, manipuler des fichiers, comprendre les droits d'accès et enchaîner des commandes. Tu as déjà vu dans le chapitre sur l'architecture de von Neumann que le processeur exécute des instructions stockées en mémoire : le système d'exploitation est justement le programme qui organise l'usage de ces ressources.

Pour bien comprendre l'intérêt de cette définition, imagine un éditeur de texte. S'il devait lui-même dialoguer avec chaque modèle de disque dur existant, chaque développeur devrait réécrire le même code pour chaque machine. Grâce au système d'exploitation, l'éditeur demande simplement « enregistre ce fichier » ; l'OS se charge de la traduction vers le matériel réel. La diversité des composants est ainsi cachée aux applications ¹.

Au-delà du dialogue avec le matériel, un système d'exploitation organise la vie de l'ordinateur. Voici ses missions principales, que tu retrouveras en situation tout au long du chapitre.

• Gérer les programmes en cours : plusieurs applications tournent en même temps, et le système décide à tour de rôle laquelle utilise le processeur. Un programme en cours d'exécution s'appelle un processus.
• Gérer la mémoire : chaque processus reçoit l'espace dont il a besoin sans empiéter sur celui des autres.
• Gérer les fichiers : le système range les données sur le disque dans une organisation cohérente, que l'on appelle le système de fichiers.
• Gérer les accès : il décide qui a le droit de lire, modifier ou exécuter quoi.

Ces missions montrent pourquoi on parle d'intermédiaire : les applications ne touchent jamais directement au matériel, elles passent par le système.

Le mot « Linux » prête à confusion, car il désigne plusieurs choses selon le contexte. Pour t'y retrouver, il faut distinguer le noyau de ce qui l'entoure.

Le noyau Linux est né en 1991. À cette date, un étudiant finlandais, Linus Torvalds, trouvait trop peu disponible le serveur UNIX de son université à Helsinki et s'est lancé dans l'écriture d'un noyau de système d'exploitation ³. Linux est un système libre de la famille Unix, bâti autour de ce noyau ³.

À l'origine, le terme Linux ne désignait que le noyau. Par la suite, par un glissement de sens, on a employé le même mot pour parler de l'ensemble du système, qui contenait plus de logiciels issus du projet GNU que du noyau lui-même ³. D'où le nom GNU/Linux, proposé pour créditer à la fois les développeurs des logiciels système (GNU) et ceux du noyau (Linux) ; mais ce nom plus long ne s'est jamais imposé face à « Linux » ³.

Manjaro fonctionne en rolling release (publication continue) : il n'existe qu'une seule version du système, qui se met à jour au fil du temps, si bien que l'utilisateur n'a pas à réinstaller régulièrement son système ². D'autres distributions, au contraire, publient des versions numérotées successives.

Linux ne se limite pas aux ordinateurs de bureau. Son noyau est utilisé très largement sans être accompagné des logiciels GNU : c'est le cas d'Android, des images de conteneurs d'application qui reposent sur une distribution minimaliste, comme Alpine Linux, et de systèmes embarqués qui utilisent des commandes simplifiées ³. Ton téléphone Android repose donc sur le noyau Linux, même si son interface n'a rien à voir avec celle d'un ordinateur sous Linux.

Sur les serveurs informatiques, GNU/Linux a rapidement pris une grande place. Un facteur a pesé lourd : on pouvait faire tourner un système de la famille Unix sur des machines de type PC, bien plus abordables que les Unix propriétaires livrés avec leur matériel dédié ³. S'y ajoute la disponibilité gratuite de nombreux logiciels serveurs très employés (serveur HTTP, base de données, messagerie), réputés fiables ³.

Cette présence sur les serveurs explique pourquoi savoir se servir du terminal est une compétence précieuse : un serveur distant n'a souvent ni écran ni souris, et on l'administre en tapant des commandes. Tu as vu dans le chapitre sur les réseaux que des machines communiquent par des protocoles ; ici, c'est sur la machine qui répond que tu vas apprendre à agir.

Une ligne de commande se compose toujours de la même façon :

commande -option argument

• la commande est le nom du programme à lancer ;
• les options (souvent précédées d'un tiret) modifient son comportement ;
• les arguments indiquent sur quoi la commande agit, par exemple un nom de fichier.

Le shell attend que tu appuies sur la touche Entrée, puis exécute la ligne et affiche le résultat. Les majuscules et les minuscules comptent : Fichier.txt et fichier.txt sont deux noms différents.

Sous Linux, tous les fichiers sont rangés dans une seule arborescence : un arbre de répertoires (on dit aussi dossiers) qui part d'un point unique appelé la racine, notée /. Chaque répertoire peut contenir des fichiers et d'autres répertoires. Le répertoire dans lequel tu te trouves à un instant donné s'appelle le répertoire courant.

Deux symboles ont un sens particulier dans les chemins :

• . désigne le répertoire courant ;
• .. désigne le répertoire parent, c'est-à-dire celui qui contient le répertoire courant.

Le séparateur entre répertoires est la barre oblique /.

Une fois que tu sais te repérer, tu peux agir sur les fichiers et les répertoires. Voici les commandes de base à connaître.

Un système utilisé par plusieurs personnes doit contrôler qui a le droit de faire quoi. Sous Linux, chaque fichier appartient à un propriétaire et à un groupe, et porte des droits pour trois catégories de personnes : le propriétaire (u), les membres du groupe (g) et tous les autres (o).

Pour chaque catégorie, trois droits sont possibles :

• r (read) : lire le fichier ;
• w (write) : le modifier ;
• x (execute) : l'exécuter, ou traverser le répertoire.

La commande ls -l affiche ces droits sur dix caractères. Par exemple -rwxr-xr-- se lit ainsi :

La force du terminal vient de la possibilité de combiner des commandes simples. Chaque commande lit des données en entrée et produit un résultat en sortie, qui s'affiche par défaut à l'écran. Le shell permet de détourner ces flux.

Sur une distribution Linux, on installe un logiciel avec un gestionnaire de paquets. Un paquet est un logiciel empaqueté avec les informations nécessaires à son installation. Chaque famille de distributions a son propre outil : sur Manjaro, c'est pacman qui s'occupe des paquets quand on tape des commandes, et Pamac qui rend le même service avec des fenêtres ². Installer depuis les dépôts de la distribution évite de télécharger des programmes de provenance douteuse.

Certaines opérations, comme installer un logiciel pour tous les utilisateurs, touchent au système lui-même. Elles demandent les droits de l'administrateur. Dans le terminal, on les obtient en préfixant la commande par sudo, qui exécute la ligne avec des privilèges élevés après avoir demandé ton mot de passe.