Systeme de fichiers

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Systeme de fichiers

Système de fichiers

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Un système de fichiers (file system ou filesystem en anglais) ou système de gestion de fichiers (SGF) est une structure de données permettant de stocker les informations et de les organiser dans des fichiers sur ce que l'on appelle des mémoires secondaires (disque dur, disquette, CD-ROM, clé USB, disques SSD, etc.). Une telle gestion des fichiers permet de traiter, de conserver des quantités importantes de données ainsi que de les partager entre plusieurs programmes informatiques. Il offre à l'utilisateur une vue abstraite sur ses données et permet de les localiser à partir d'un chemin d'accès.

Il existe d'autres façons d'organiser les données, par exemple les bases de données (notamment base de données relationnelle) et les fichiers indexés.

Sommaire

Généralités

Le volume des données traitées par les applications informatiques atteignant plusieurs méga et giga octets, ces données ne peuvent pas être stockées dans la mémoire centrale. Un stockage persistant à long terme est également nécessaire. Le principe consiste à stocker ces données dans des mémoires secondaires sous forme de fichiers, c'est-à-dire de suites de blocs (la plus petite unité que le périphérique de stockage est capable de gérer). Le contenu de ces blocs, simple suite de données binaires, peut être interprété selon le format de fichier comme des caractères, des nombres entiers ou flottants, des codes d'opérations machines, des adresses mémoires, etc. L’échange entre les deux types de mémoire se fait ensuite par transfert de blocs.

L'objectif du système de fichiers est de permettre l'accès au contenu du fichier (l'ouverture du fichier, sa copie dans un second emplacement ou sa suppression) à partir de son chemin d'accès, formé d'un nom précédé d'une liste de répertoires imbriqués.

Représentation pour l'utilisateur

Pour l'utilisateur, un syst√®me de fichiers est vu comme une arborescence : les fichiers sont regroup√©s dans des r√©pertoires (concept utilis√© par la plupart des syst√®mes d‚Äôexploitation). Ces r√©pertoires contiennent soit des fichiers, soit r√©cursivement d'autres r√©pertoires. Il y a donc un r√©pertoire racine et des sous-r√©pertoires. Une telle organisation g√©n√®re une hi√©rarchie de r√©pertoires et de fichiers organis√©s en arbre.

Principe de stockage

Différentes méthodes permettent d'associer un nom de fichier à son contenu. Dans le cas du système de fichier FAT, ancien système de fichier de MS/DOS et de Windows encore largement utilisé sur les supports amovibles comme les clés USB, chaque répertoire contient une table associant les noms de fichier à leur taille et un index pointant vers la table d'allocation de fichiers, une zone réservée du disque indiquant pour chaque bloc de données l'index du bloc suivant du même fichier.

Dans le cas des syst√®mes de fichier d'Unix (ou de Linux) ; les fichiers et les r√©pertoires sont identifi√©s par un num√©ro unique le num√©ro d'inode. Ce num√©ro permet d'acc√©der √† une structure de donn√©es (inode) regroupant toutes les informations sur un fichier √† l'exception du nom, notamment la protection d'acc√®s en lecture, en √©criture ou des listes de dates, ainsi que le moyen d'en retrouver le contenu. Le nom est stock√© dans le r√©pertoire associ√© √† un num√©ro d'inode. Cette organisation pr√©sente l'avantage qu'un fichier unique sur disque peut √™tre connu du syst√®me sous plusieurs noms.

L'organisation du système de fichier NTFS est encore plus complexe, fonctionnant un peu à la façon d'une base de données.

Restriction de nommage

Le nom d'un fichier est une cha√ģne de caract√®res, parfois de taille limit√©e, et dans laquelle certains caract√®res ayant un sens pour le syst√®me d'exploitation peuvent √™tre interdits. C'est le cas par exemple pour les caract√®res ¬ę : ¬Ľ, ¬ę / ¬Ľ ou ¬ę \ ¬Ľ sous Windows. Les syst√®mes de fichier Unix sont g√©n√©ralement neutres pour le jeu de caract√®re utilis√© (consid√©r√© au niveau bas comme une simple suite d'octets). NTFS, utilise le jeu de caract√®res UTF-16 pour les noms de fichiers.

Sous Windows, le nom d'un fichier poss√®de en g√©n√©ral un suffixe (extension) s√©par√© par un point qui est fonction du contenu du fichier : .txt pour du texte par exemple ; de cette extension va d√©pendre le choix des applications prenant en charge ce fichier. Toutefois, sous Linux/Unix, l'extension fait simplement partie du nom de fichier, son format est d√©tect√© par le type MIME inscrit de fa√ßon transparente dans l'en-t√™te des fichiers.


Métadonnées

Chaque fichier est décrit par des métadonnées (conservées dans l'inode sous Linux/Unix), alors que le contenu du fichier est écrit dans un ou plusieurs blocs du support de stockage, selon la taille du fichier.

Les m√©tadonn√©es les plus courantes sous UNIX sont :

  • droits d'acc√®s en lecture, √©criture et ex√©cution selon l'utilisateur, le groupe, ou les autres ;
  • dates de dernier acc√®s, de modification des m√©tadonn√©es (inode), de modification des donn√©es (block)[1] ;
  • propri√©taire et groupe propri√©taire du fichier ;
  • taille du fichier ;
  • nombre d'autres inodes (liens) pointant vers le fichier ;
  • nombre de blocs utilis√©s par le fichier[2] ;
  • type de fichier : fichier simple, lien symbolique, r√©pertoire, p√©riph√©rique, etc.

Sur la plupart des systèmes Unix, la commande stat permet d'afficher l'intégralité du contenu de l'inode.

Fonctions du SGF

Le syst√®me de gestion des fichiers assure plusieurs fonctions :

  • Manipulation des fichiers : des op√©rations sont d√©finies pour permettre la manipulation des fichiers par les programmes d‚Äôapplication, √† savoir : cr√©er/d√©truire des fichiers, ins√©rer, supprimer et modifier un article dans un fichier.
  • Allocation de la place sur m√©moires secondaires : les fichiers √©tant de taille diff√©rente et cette taille pouvant √™tre dynamique, le SGF alloue √† chaque fichier un nombre variable de granules de m√©moire secondaire de taille fixe (blocs).
  • Localisation des fichiers : il est n√©cessaire de pouvoir identifier et retrouver les donn√©es ; pour cela, chaque fichier poss√®de un ensemble d‚Äôinformations descriptives (nom, adresse‚Ķ) regroup√©es dans un inode.
  • S√©curit√© et contr√īle des fichiers : le SGF permet le partage des fichiers par diff√©rents programmes d‚Äôapplications tout en assurant la s√©curit√© et la confidentialit√© des donn√©es. En effet, un nom et une cl√© de protection sont associ√©s √† chaque fichier afin de le prot√©ger contre tout acc√®s non autoris√© ou mal intentionn√© lors du partage des fichiers. Le SGF se doit aussi de garantir la conservation des fichiers en cas de panne du mat√©riel ou du logiciel.

Organisation des fichiers

L'organisation physique sous-jacente du médium utilisé (blocs, linéaire) et les mécanismes d'entrée/sortie de bas-niveau sont masqués. L'utilisateur peut donc organiser ses données permanentes en les distribuant dans différents fichiers. Le contenu des fichiers est déterminé par leur format, qui dépend de l'application utilisée.

En plus de cette organisation abstraite, les systèmes de fichiers peuvent inclure la compression ou le chiffrement automatique des données, une gestion plus ou moins fine des droits d'accès aux fichiers, et une journalisation des écritures (pour la robustesse, en cas de défaillance du système). De plus, certains systèmes de fichiers peuvent s'étendre sur un réseau entier, comme par exemple NFS. Certains de ces systèmes de fichiers en réseau peuvent être distribués ou répartis, comme par exemple PVFS2.

Systèmes de fichiers et systèmes d'exploitation associés ou compatibles

Le choix du système de gestion des fichiers se fait principalement en fonction du système d’exploitation. Généralement, les systèmes d’exploitation les plus récents supportent un grand nombre de systèmes de fichiers.

MS-DOS (et compatibles) et les premi√®res versions de Windows 95 utilisaient les syst√®mes de fichiers FAT16 et FAT12 (pour les supports de moins de 16 Mio). √Ä partir de Windows 95 OSR2, le choix entre les syst√®mes de fichiers a commenc√© √† s'√©largir. FAT16 et FAT32 pouvaient tous les deux √™tre utilis√©s, et √† partir d'une certaine taille de partition, le choix du syst√®me FAT32 √©tait alors plus judicieux.

Sous les premières versions de Windows NT (NT3.x et NT4), il y a le choix entre le système FAT16 et NTFS. Ce système d'exploitation ne supporte pas le FAT32. Généralement, le système NTFS est conseillé, car il procure une sécurité plus grande ainsi que des performances accrues par rapport au FAT. Contrairement aux précédentes versions de Windows NT, Windows NT5 (Windows 2000) accepte des partitions de type FAT16, FAT32 et NTFS. Ainsi, le système de fichiers le plus récent (NTFS 5) est conseillé puisqu’il offre de plus nombreuses fonctionnalités que les systèmes FAT.

Le SP1 de Vista propose de formater en exFAT qui est une grosse √©volution de la FAT, proposant une meilleure fiabilit√©, une ¬ę vraie ¬Ľ gestion des noms longs, et l'ACL. Windows CE 6 (le futur Windows Mobile 7) g√®re aussi ce nouveau FS. Le but de Microsoft est de remplacer la FAT, principalement utilis√©e sur les supports amovibles comme les cartes m√©moires.

Le monde des Unix (Unix, Linux, BSD, MacOS X) supporte un tr√®s grand nombre de syst√®mes de fichiers. Cela est d√Ľ au fait que malgr√© leur nombre, les syst√®mes support√©s suivent g√©n√©ralement des standards et notamment POSIX.

Non journalisés

Journalisés

à Snapshot

Réseau

Cluster

Spécialisés

  • CFS Cryptographic File System : FS chiffr√© (BSD, Linux)
  • cramfs : FS compress√© (Linux en lecture seule)
  • EFS Encrypting File System : FS chiffr√© au-dessus de NTFS (Windows)
  • ISO 9660 : en lecture seule sur tous les syst√®mes lisant les CDROM/DVDROM de donn√©es
  • JFFS et JFFS2 : FS pour support physique sans block, typiquement des cartes flash. Il est compress√© et journalis√© (Linux)
  • UBIFS : : FS journalis√© pour support physique sans block, typiquement des cartes flash (Linux)
  • QNX4fs : FS utilis√© pour le temps r√©el (QNX, Linux en lecture seule)
  • UDF : le format de disque universel (syst√®me de fichiers des DVD-ROM et des disques optiques r√©inscriptibles tels les CD-RW, DVD¬ĪRW, etc.)
  • VMFS : FS d√©di√© √† la virtualisation (VMware)

Temporaires

  • ramfs, le syst√®me de fichiers temporaire en m√©moire RAM le plus simple et efficace qui soit, bas√© sur la gestion du cache du noyau Linux.
  • tmpfs, le nom g√©n√©rique d'un syst√®me de fichier temporaire, mais aussi son impl√©mentation (d√©riv√©e de ramfs) dans le noyau Linux 2.6.x

Méta systèmes de fichiers

  • unionfs, une impl√©mentation d‚Äôunion mount dans le noyau Linux, consistant √† merger (fusionner) diff√©rents syst√®mes de fichiers en un unique point de montage
  • aufs, une autre impl√©mentation de unionfs

Pseudo systèmes de fichiers

  • Devfs, Device file system (linux 2.4)
  • udev remplace Devfs (linux 2.6)
  • Procfs, Process Filesystem (syst√®mes de type UNIX)
  • Sysfs, permettant d'acc√©der aux informations sur le mat√©riel et de configurer certaines fonctionnalit√©s du noyau Linux 2.6.
  • CDfs : syst√®me de fichier virtuel pour Linux qui permet d'acc√©der aux donn√©es et aux pistes audio d'un disque compact.
  • ZODB: syst√®me de fichier du serveur zope

À classer…

  • ODS (VMS, OpenVMS)
  • ADFS : Acorn Disc Filing System (RiscOS, Linux exp√©rimental)
  • AFFS : fichiers rapides d'Amiga
  • CBMFS : Le syst√®me de fichiers pour Commodore 1581/1541
  • DTFS : DeskTop File System (UNIX)
  • MFS (Macintosh)
  • NWFS : syst√®me de fichiers Novell NetWare
  • SFS : Secure file system
  • OpenVMS : syst√®me de fichiers Spiralog
  • uc/FS : syst√®me de fichiers pour OS uCOS//II www.micrium.com
  • Veritas File System : syst√®me de fichiers d√©velopp√© par Veritas

Notes et références

  1. ‚ÜĎ et donc de l'inode car la modification des donn√©es implique le changement de la date de modification des donn√©es dans l'inode et donc implique un changement de l'inode elle-m√™me !
  2. ‚ÜĎ diff√©rent de la taille du fichier car les blocs sont de taille fixe, ainsi un fichier de 5 Kio sur un syst√®me utilisant des blocs de 4 Kio prendra 2 blocs complets. Pour les fichiers de grande taille, cela se complique encore car les premiers blocs servent √† l'adressage des suivants.
  3. ‚ÜĎ http://allmydata.org/trac/tahoe

Voir aussi

Liens externes

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