Ce cours couvre les principales compétences en programmation système en C sous Linux, destiné aux développeurs souhaitant maîtriser les interactions avec le noyau et les fonctionnalités avancées des systèmes d'exploitation. Il aborde des concepts fondamentaux tels que les arguments d’un programme et les variables d’environnement, la gestion des processus, et le lancement de programmes via les appels système exec. Les mécanismes de communication entre processus, les threads Posix, ainsi que la gestion des fichiers et du disque dur sont également approfondis. Ce PDF de 79 pages, disponible en téléchargement gratuit, sert de support complet pour accompagner l’apprentissage de la programmation système. Il inclut des chapitres détaillés sur les signaux, la programmation réseau, et la compilation séparée, offrant une approche pratique et théorique. La table des matières structurée permet une progression logique, depuis les bases jusqu’aux techniques avancées, facilitant la compréhension des interactions entre logiciels et matériel sous Linux. Idéal pour les étudiants et professionnels, ce document fournit les outils nécessaires pour développer des applications performantes et optimisées, exploitant pleinement les capacités du système d’exploitation. Les exemples et explications claires en font une ressource indispensable pour tout programmeur C travaillant

Contenus explorés en détail

Ce cours approfondi sur la programmation système en C sous Linux couvre les concepts fondamentaux pour interagir directement avec le système d'exploitation. Vous apprendrez à manipuler les processus, les threads, les fichiers et les communications inter-processus (IPC). La gestion des signaux et la programmation réseau font également partie des compétences clés acquises.

• Maîtriser les appels système Linux et les principes de base de la programmation système.
• Développer des applications multitâches avec les processus et threads POSIX.
• Manipuler les fichiers, les répertoires et les entrées/sorties système.
• Implémenter des mécanismes de communication entre processus (tubes, mémoire partagée, files de messages).
• Créer des programmes réseaux en utilisant les sockets.

Public concerné par ce PDF

Ce cours s'adresse aux développeurs C intermédiaires souhaitant approfondir leurs connaissances en programmation système sous Linux. Il est idéal pour les étudiants en informatique, les ingénieurs logiciel et les professionnels travaillant sur des systèmes embarqués, des serveurs ou des outils système. Une connaissance de base du langage C et de l'environnement Linux est recommandée.

Exemples pratiques et applications réelles

Les compétences acquises permettent de développer des démons système, des shells personnalisés ou des outils d'administration. Par exemple, vous pourrez créer un mini-shell gérant le lancement de processus et les redirections d'entrées/sorties. Un autre cas pratique serait un serveur multi-client utilisant des threads pour gérer plusieurs connexions simultanément. Ces techniques sont essentielles pour les outils comme les serveurs web (Nginx), les systèmes de surveillance ou les applications temps réel.

Secteurs d'application professionnelle

• Développement de systèmes embarqués : Optimiser les ressources matérielles limitées en utilisant directement les appels système. Exemple : pilotes pour appareils IoT.
• Sécurité informatique : Analyser les vulnérabilités au niveau système. Exemple : outils de monitoring des appels système suspects.
• Cloud Computing : Développer des solutions de virtualisation légères. Exemple : gestion des conteneurs (technologies sous-jacentes à Docker).

Nouveauté 2025 : L'essor des technologies RISC-V ouvre de nouvelles opportunités pour les développeurs système maîtrisant l'interaction bas-niveau avec le matériel.

Guide des termes importants

• Appel système (syscall) : Mécanisme permettant à un programme d'accéder aux services du noyau Linux.
• Processus : Instance d'un programme en cours d'exécution, avec son propre espace mémoire.
• Thread POSIX : Unité d'exécution légère partageant l'espace mémoire avec son processus parent.
• IPC (Inter-Process Communication) : Méthodes pour échanger des données entre processus (tubes, mémoire partagée...).
• Signal : Notification asynchrone envoyée à un processus pour gérer des événements système.
• Socket : Point de communication réseau, utilisé pour les échanges client-serveur.
• File descriptor : Entier représentant une ressource ouverte (fichier, socket...).
• ELF (Executable and Linkable Format) : Format standard des exécutables sous Linux.
• Daemon : Processus système s'exécutant en arrière-plan.
• Sysfs/procfs : Systèmes de fichiers virtuels exposant des informations sur le système.

Réponses aux questions fréquentes

Quelle est la différence entre un processus et un thread ?
Un processus possède son propre espace mémoire tandis que les threads d'un même processus partagent la même mémoire. Les threads sont plus légers à créer mais nécessitent une gestion explicite des accès concurrents.

Comment créer un démon en C sous Linux ?
Il faut forker le processus, quitter le parent, créer une nouvelle session avec setsid(), rediriger les entrées/sorties standards et changer le répertoire courant vers /.

À quoi servent les signaux en programmation système ?
Les signaux permettent de notifier un processus d'événements asynchrones (ex: SIGTERM pour une demande d'arrêt). Ils peuvent être interceptés et traités via des handlers.

Quels sont les avantages des tubes (pipes) anonymes ?
Les pipes permettent une communication unidirectionnelle entre processus liés (parent-enfant), avec une interface simple (read/write sur des file descriptors).

Comment fonctionne la compilation séparée en C ?
Le code est divisé en fichiers sources (.c) compilés séparément en objets (.o), puis liés. Cela améliore la modularité et réduit les temps de recompilation.

Exercices appliqués et études de cas

Projet 1 : Mini-shell
1. Implémenter l'exécution de commandes simples (ls, grep...)
2. Ajouter la gestion des redirections (> , < , |)
3. Gérer les processus en arrière-plan (&)
4. Implémenter des variables d'environnement

Projet 2 : Serveur de chat multi-client
1. Créer un serveur acceptant plusieurs connexions TCP
2. Utiliser select() ou epoll() pour gérer les connexions simultanées
3. Transmettre les messages entre clients connectés
4. Ajouter un système d'identification par pseudo

Projet 3 : Surveillance système
1. Lire les informations process depuis /proc
2. Afficher l'utilisation CPU/mémoire en temps réel
3. Générer des alertes pour des seuils critiques
4. Sauvegarder les statistiques dans un fichier journal