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

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1 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 systèmes de fichier d'unix (ou de Linux) ; les fichiers et les répertoires sont identifiés par un numéro unique le numéro d'inode. Ce numéro permet d'accéder à une structure de données (inode) regroupant toutes les informations sur un fichier à l'exception du nom, notamment la protection d'accès en lecture, en écriture ou des listes de dates, ainsi que le moyen d'en retrouver le contenu. Le nom est stocké dans le répertoire associé à un numéro d'inode. Cette organisation présente l'avantage qu'un fichier unique sur disque peut être connu du système 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 chaîne de caractères, parfois de taille limitée, et dans laquelle certains caractères ayant un sens pour le système d'exploitation peuvent être interdits. C'est le cas par exemple pour les caractères «:», «/» ou «\» sous Windows. Les systèmes de fichier Unix sont généralement neutres pour le jeu de caractère utilisé (considéré au niveau bas comme une simple suite d'octets). NTFS, utilise le jeu de caractères UTF-16 pour les noms de fichiers. Sous Windows, le nom d'un fichier possède en général un suffixe (extension) séparé par un point qui est fonction du contenu du fichier :.txt pour du texte par exemple ; de cette extension va dépendre 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 détecté par le type MIME inscrit de façon transparente dans l'en-tête 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 métadonnées les plus courantes sous UNIX sont : droits d'accès en lecture, écriture et exécution selon l'utilisateur, le groupe, ou les autres ; dates de dernier accès, de modification des métadonnées (inode), de modification des données (block);

2 propriétaire et groupe propriétaire du fichier ; taille du fichier ; nombre d'autres inodes (liens) pointant vers le fichier ; nombre de blocs utilisés par le fichier ; type de fichier : fichier simple, lien symbolique, répertoire, périphérique, etc. Sur la plupart des systèmes Unix, la commande stat permet d'afficher l'intégralité du contenu de l'inode. 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 premières versions de Windows 95 utilisaient les systèmes de fichiers FAT16 et FAT12 (pour les supports de moins de 16 Mo). À partir de Windows 95 OSR2, le choix entre les systèmes de fichiers a commencé à s'élargir. FAT16 et FAT32 pouvaient tous les deux être utilisés, et à partir d'une certaine taille de partition, le choix du système FAT32 était 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 évolution de la FAT, proposant une meilleure fiabilité, une «vraie» gestion des noms longs, et l'acl. Windows CE 6 (le futur Windows Mobile 7) gère aussi ce nouveau FS. Le but de Microsoft est de remplacer la FAT, principalement utilisée sur les supports amovibles comme les cartes mémoires. Le monde des Unix (Unix, Linux, BSD, MacOS X) supporte un très grand nombre de systèmes de fichiers. Cela est dû au fait que malgré leur nombre, les systèmes supportés suivent généralement des standards et notamment POSIX. Non journalisés ext et ext2 : Extented FS version 2 (Linux, BSD, Windows via un pilote tiers) exfat : Extended File Allocation Table (nouveau système de fichiers proposé par Microsoft pour remplacer la FAT sur les supports amovibles)

3 FAT : File Allocation Table (DOS/Windows, Linux, BSD, OS/2, Mac OS X). Se décompose en plusieurs catégories : o FAT12 ; o FAT16 ; o FAT32 ; o VFAT ; o FATX : système de fichiers pour Xbox. FFS : Fast File System (BSD, Linux expérimental) HFS : Hierarchical File System (Mac OS, Mac OS X, Linux) HPFS : High Performance FileSystem (OS/2, Linux) minix fs (minix, Linux) S5 (UNIX System V, Linux) Unix File System : (BSD, Linux en lecture seule) Journalisés BeFS (BeOS, Haiku, Linux en lecture seule et expérimental) ext3 : Extented FS version 3 - notamment pour l'ajout de la journalisation (Linux, BSD) ext4 : Extented FS version 4 - notamment pour une capacité de 1 exa-octet et les Extents (Linux >=2.6.28) HFS+ (Mac OS X, Linux) JFS (AIX, OS/2, Linux) JFS2 AIX5 LFS : (Linux) NSS : Novell Storage Services (Netware et Suse Linux) NTFS : New Technology FileSystem (Windows NT/2000/XP/Vista, Linux (écriture disponible grâce au pilote NTFS-3G), Mac OS X (écriture disponible grâce au pilote NTFS-3G) ReiserFS (Linux, BSD en lecture seule) Reiser4 (Linux expérimental) Spufs : Synergistic processing unit filesystem UFS+ : Unix FS + journal (BSD, Linux en lecture seule) XFS (Irix, Linux, BSD en lecture seule) FAT16 (FAT pour File allocation table, soit «table d'allocation de fichiers» en français) est un système de fichiers. Ce système de fichiers succéda à FAT12 et précéda FAT32 ; il fut utilisé pour le MS-DOS et la première version de Windows 95. À partir de Windows 95 OSR2, l'utilisateur a le choix entre FAT16 et FAT32. À l'apparition de Windows 95, on a greffé un système VFAT permettant de gérer les noms longs (Long File Names ou LFN).

4 Caractéristiques techniques Comme son nom l'indique, il utilise des adresses d'unités d'allocation sur le disque codées sur 16 bits, ce qui fait 2 16 possibilités, cependant la limite avec FAT16 se situe à unités d'allocation voire encore moins car selon un ouvrage Microsoft assez ancien les numéros d'unité d'allocation 0xfff0 à 0xfff6 (soit à ) ne doivent pas être utilisés, menant le nombre maximal à (certains encore citent mais il pourrait s'agir d'une confusion entre numéro de cluster et nombre de clusters). En tout état de cause, un programme qui formate un disque a tout intérêt à rester loin de cette limite car beaucoup de code erroné a été écrit. En plus d'une taille maximale, les systèmes de fichier FAT16 ont une taille minimale, car il n'y a pas de différence entre un entête FAT12 et FAT16. Le seul moyen de différencier ces deux systèmes de fichiers est de calculer le nombre de clusters. Donc un système ou un programme utilisant l'un de ces deux types de FAT doit savoir utiliser l'autre type de manière transparente. Malheureusement plusieurs documents de Microsoft se contredisent sur la limite du nombre de clusters. Certains disent (moins de 2 12 = 4 096) unités d'allocation (appelées clusters en anglais). Ce nombre descend à selon un ouvrage Microsoft les numéros d'unité d'allocation 0xff0 à 0xff6 (soit à 4 086) ne doivent pas être utilisés. Contrairement à FAT12 qui ne permettait pas d'avoir des partitions d'une taille supérieure à 16 mégaoctets, FAT16 permet d'avoir des partitions, selon la taille des clusters, occupant jusqu'à 2 GO, et exceptionnellement 4 GO : clusters de 512 octets : partitions de 2 à 32 Mio ; clusters de 1 Kio : partitions de 4 à 64 Mio ; clusters de 2 Kio : partitions de 8 à 128 Mio ; clusters de 4 Kio : partitions de 16 à 256 Mio ; clusters de 8 Kio : partitions de 32 à 512 Mio ; clusters de 16 Kio : partitions de 64 à Mio, c'est-à-dire 1 Gio ; clusters de 32 Kio : partitions de 128 à Mio, c'est-à-dire 2 Gio ; clusters de 64 Kio : partitions de 256 à Mio, c'est-à-dire 4 Gio : ces partitions sont créées et gérées uniquement par Windows NT 4.0 ou postérieur. Un cluster est la taille minimale allouable. Même si un fichier n'a pas exactement une taille qui est un multiple de la taille d'un cluster, il occupera un nombre entier de cluster. Ainsi l'espace inutilisé au-delà de la fin du fichier est perdu. Il est donc important de choisir un compromis entre la place gagnée en réduisant la table d'allocation dont la taille est proportionnelle au nombre de clusters, et la place perdue à la fin de chaque fichier et répertoire, qui dépend en moyenne du nombre de fichiers et répertoire et de la taille d'un cluster. Il existe deux versions de FAT16 en adresses CHS (dont les identifiants de partition sont 4 et 6) car à l'époque où FAT16 a été introduit, le système d'exploitation DOS des ordinateurs personnels n'utilisait jamais les instructions 32 bits des processeurs x86 (gardant ainsi le système d'exploitation compatible avec les processeurs les plus anciens comme le 8086), cependant un disque FAT16 de plus de 32 Mio contient un nombre de secteurs qui dépasse ( le plus grand nombre représentable avec 16 bits) secteurs ce qui exige donc de faire les calculs en 32 bits (tout en n'utilisant que des instructions 16 bits), le premier DOS à supporter cela fut le Compaq DOS 3.31.

5 Les autres limitations de FAT16 sont les suivantes : Taille maximale d'un fichier : 4 Gio - 1 octet (soit exactement octets) ; Nombre maximal de fichiers par partition : ; La racine du disque est de plus limitée à 512 entrées ; une entrée est un fichier ou un dossier. La limite de 512 fichiers à la racines sont revues à la baisse lors de l'utilisation de noms longs de fichier. Un nom long est en fait morcelé sur plusieurs entrées de la racine. Un nom long est tout nom autorisé qui n'est pas un nom court. Un nom court a de un à huit caractères, éventuellement suivi d'un point et de un à trois caractères. Sur une clef de stockage USB, notamment les lecteur de MP3, il est recommandé de ne pas mettre tous les fichiers à la racines, au risque d'être limité avant d'avoir utilisé tout l'espace libre pour les fichiers. FAT32 (FAT pour file allocation table, table d'allocation de fichiers) est un système de fichiers. Utilisant des adresses sur 28 bits il permet de constituer des unités d'allocation de taille réduite sur des disques de taille importante : il en résulte une plus grande complexité de gestion que ses prédécesseurs FAT12 et FAT16 (code plus important en mémoire et exécution un peu plus lourde), mais de substantielles économies d'espace disque, le demi bloc par fichier perdu en moyenne n'étant jamais plus grand que 256 Kio (soit en 2004, 244 µ par fichier, ce qui peut sembler raisonnable y compris si l'on a fichiers). Contrairement à ce que son nom semble indiquer, le système de fichiers FAT32 n'utilise pas des adresses disque de 32, mais de 28 bits (alors que FAT12 utilise bien des adresses disque de 12 bits, et FAT16 de 16 bits). Ce système de fichiers apparut avec la deuxième version de Windows 95, et le MS-DOS fut modifié pour pouvoir le supporter. Caractéristiques techniques Note : les unités employées ici sont Gio, Mio et Kio, elles sont similaires aux unités giga, méga et kilo mais utilisent 1024 comme facteur de multiplication à la place de Consulter l'article octet pour plus d'informations. À titre indicatif, la FAT d'un disque de 40 Gio formaté en FAT32 avec des unités d'allocation de 4 Kio occupe typiquement dans les 40 Mo en mémoire vive, soit à elle seule 4 fois plus que la taille du disque dur des premiers PC/XT. La capacité des partitions peut s'élever jusqu'à 2 téraoctets : clusters de 4 Kio : partitions de 1 Tio ; clusters de 8 Kio : partitions de 2 Tio ; clusters de 16 Kio : partitions de 2 Tio (au lieu de 4 Tio théorique) ; clusters de 32 Kio : partitions de 2 Tio (au lieu de 8 Tio théorique).

6 La taille maximale a été limitée à 2 Tio, ce qui permet à ce système de fichiers de ne pas être dépassé à l'heure de Windows Vista et donne encore le choix entre celui-ci et NTFS. Toutefois, un problème récurrent sur les tables FAT est la fragmentation quasi-permanente du disque, qui pourrait être en partie évitée par l'utilisation du format de fichier NTFS. Le système FAT a l'avantage d'être standard et compatible avec la quasi-totalité des systèmes d exploitation et des logiciels antivirus. Limitations de la FAT32 Techniques Taille maximale d'un fichier : 4 Gio Taille maximale de la partition : 8 Tio (en théorie) Nombre de fichiers maximum : environ Sous Windows 2000 / XP / Vista le formatage en FAT32 est limité à 32 Gio (si vous choisissez une valeur supérieure, seul le NTFS vous sera proposé). En outre et bien qu'au premier abord la commande «format» de la ligne de commande ne paraisse pas posséder cette restriction, elle échoue aussi (après un certain temps passé à formater le volume). Néanmoins des logiciels tiers permettent bien de formater en FAT32 des partitions plus grandes. NTFS (New Technology File System) est un système de fichiers conçu pour Windows NT (et ses successeurs chez Microsoft) pour stocker des données sur disque dur. Il s inspire d HPFS, le système de fichiers conçu pour OS/2. Le sigle NTFS désigne en anglais NT File System (littéralement «système de fichiers de la génération NT»). Ce système est arrivé avec la première version de Windows NT, en NTFS permet de : mettre des droits très spécifiques (ACL) sur les fichiers et répertoires : lecture, écriture, exécution, appropriation, etc. ; chiffrer des fichiers avec EFS (Encrypting File System) ; compresser des fichiers ; d'établir des quotas par volume. Histoire NTFS fit suite en 1993 à la technologie FAT, qui était utilisée par MS-DOS, et FAT32, utilisée par les versions «grand public», mais ne permettait que difficilement d offrir un système de fichiers multi-utilisateurs : pas de zone indiquant le propriétaire du fichier ; pas de date du dernier accès en lecture ; pas de droits d accès de groupe.

7 Il cherchait également à assurer une bonne performance dans un contexte multi-tâche, c est-àdire de nombreux programmes accédant simultanément ou presque au disque dur. La tâche critique était donc l'ordonnancement des requêtes. NTFS sous GNU/linux NTFS est peu documenté, à dessein selon certains, car, pour cette raison, et aussi parce que l on n avait pas pu effectuer de rétro conception complète à son sujet, les pilotes GNU/Linux n y donnaient accès qu en lecture et partiellement en écriture jusqu'à l'arrivée du pilote libre NTFS-3G. Celui-ci n'est pas complet, mais permet des lecture/écriture sur du NTFS. Historique des pilotes (pour permettre l'accès et l'écriture sur des partitions NTFS non compressées) : Le premier, Linux-NTFS ne permet que la lecture et l'écriture en mode remplacement seulement (considéré comme stable depuis le noyau ), mais ni la création, ni la suppression de fichiers. Un deuxième, Captive (Captive NTFS), qui est beaucoup plus lent, mais permet la lecture et l'écriture de manière plus sûre pour la partition, est une encapsulation de la DLL de Windows. Il fonctionne plutôt bien, mais peut planter, par exemple sur l'écriture de gros fichiers. Le logiciel commercial Paragon. Le pilote libre NTFS-3G, en version stable 1.0 depuis le 21 février 2007, permet une écriture fiable et la création de fichiers sur les partitions NTFS. Améliorer les performances au détriment de la traçabilité À chaque accès à un fichier ou à un répertoire, la date de dernier accès est mise à jour (cela fait partie de la norme POSIX.1 c'est-à-dire IEEE ). Il existe des cas extrêmes où cela peut être prohibitif pour les performances. Dans ce cas, il est possible de l'éviter : dans la base de registre, il faut créer une valeur nommée NtfsDisableLastAccessUpdate (type DWORD, de donnée 1) dans la clé HKLM\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\FileSystem. Attention, cette modification du registre réduit la traçabilité du système (et, plus classiquement, une modification du registre ne devrait être faite que par un spécialiste). Ce paramètre NtfsDisableLastAccessUpdate de Windows est à peu près l'équivalent du paramètre noatime d'unix dans la commande mount (et dans le fichier de configuration fstab), la différence principale est que la clef de registre a un impact sur la totalité des lecteurs NTFS accédés alors que noatime peut être individuellement activé ou non sur chaque file-system linux. Ext3 est le nom d'un système de fichiers utilisé notamment par GNU/Linux. C'est une évolution de ext2, le précédent système de fichiers utilisé par défaut par de nombreuses distributions GNU/Linux.

8 Histoire Le premier à avoir annoncé travailler sur une amélioration de ext2 est Stephen Tweedie, qui annonce le 17 février 1999 avoir ajouté un fichier journal à ext2. Ext3 passe finalement dans la branche de Linux en novembre Ses successeurs désignés sont ext4 et à terme Btrfs. Description Ext3 est une évolution de ext2 et a pour principale différence l'utilisation d'un fichier journal, lui permettant ainsi d'éviter la longue phase de récupération lors d'un arrêt brutal de la machine. Bien que ses performances soient moins appréciées que certains de ses compétiteurs, comme ReiserFS ou XFS, il a l'avantage majeur de pouvoir être utilisé à partir d'une partition ext2, sans avoir à sauvegarder et à restaurer des données (un système de fichiers ext3 peut être monté et utilisé comme un système de fichier ext2). Tous les utilitaires de maintenance pour les systèmes de fichiers ext2, comme fsck, peuvent également être utilisés avec ext3. Son avantage sur ReiserFS, lui aussi journalisé, est la possibilité de mettre en œuvre le logiciel dump, abondamment utilisé en entreprise pour les sauvegardes. Fragmentation Ext3 alloue les blocs libres juste à coté des autres blocs utilisés par le fichier, ce qui a pour effet de minimiser l'espace physique entre les blocs. Beaucoup moins assujetti, il est néanmoins par définition fragmenté, c'est pourquoi son successeur ext4 inclut un utilitaire de défragmentation natif travaillant au niveau des bits et gérant la défragmentation à chaud. Défragmentation Officiellement, il n'existe pas d'utilitaire de défragmentation qui travaille au niveau des bits sur une ext3. Des utilitaires de défragmentation existent mais requièrent un démontage puis une conversion vers une ext2. Ces utilitaires sont à utiliser avec une extrême prudence car ils peuvent détruire des données. Un utilitaire de défragmentation travaille au niveau des bits : e2defrag et deux au niveau de la structure : Shake et defrag. Limitation La taille maximale d'une partition ext3 dépend de la taille de bloc (16 Tio pour un bloc de 4 Kio).

9 Mais si le disque est de type SCSI la taille maximale de ce dernier dépend de la longueur de l'adresse de bloc du protocole SCSI. Si l'adresse est exprimée sur 16 bits la partition ne peut dépasser 2 Gio. Sur 32 bits la limite est de 2 Tio et seule une adresse de bloc SCSI exprimée sur 64 bits permet d'adresser un volume de plus de 2 Tio. Or tous les périphériques, contrôleurs (HBA) ou même les pilotes SCSI (et les Systèmes d'exploitation) ne supportent pas un adressage SCSI sur 64 bits. Dans ce cas c'est la plus petite largeur d'adresse SCSI de la chaîne qui dimensionne la taille maximale d'une partition. Depuis le noyau Linux 2.6 l'os gère les adresses SCSI de 64 bits. Cela ne veut pas dire que tous les pilotes SCSI de Linux en fassent autant. C'est pourquoi quand on utilise une baie de disques SCSI RAID on est parfois obligé de découper les volumes RAID en volumes d'au plus 2 Tio. On peut alors les agréger avec une gestion par volumes logiques (LVM) jusqu'à la taille maximale qu'un volume ext3 peut avoir. ReiserFS est le nom d'un système de fichiers conçu et développé par Hans Reiser. Il est principalement utilisé par GNU/Linux, mais il est peut-être utilisé par d'autres systèmes d'exploitation. Il fut le premier système de fichiers journalisé à être intégré en standard dans le noyau Linux (à la version 2.4.1). Détails techniques Bien qu'ayant des avantages par rapport à Ext3, en particulier pour le traitement de répertoires contenant des milliers de fichiers de petite taille, il est, pour l'instant, moins utilisé que ce dernier. Cela vient en partie du fait qu'il est impossible de convertir une partition Ext2 en ReiserFS sans la formater, ainsi que l'impossibilité d'utiliser le logiciel de sauvegarde dump qui est massivement utilisé en entreprise. L'objectif à long terme de Hans Reiser est de construire un système de fichiers si performant qu'il sera utilisable indifféremment comme : système de fichiers, système performant de séquentiel indexé, utilisable tel quel par des applications, système de gestion de base de données. Ainsi, l'ensemble des données maintenues par le système d'exploitation sera visible dans le même espace de nom. Pour atteindre cet objectif, Reiser et ses développeurs ont mis au point de nouveaux algorithmes. De même, Microsoft a eu des ambitions similaires avec son propre WinFS. La version la plus utilisée est ReiserFS 3.x, mais la version Reiser4, qui est une réécriture complète, a maintenant été incorporée dans la branche expérimentale -mm (maintenue par Andrew Morton) du noyau Linux 2.6. Performances ReiserFS permet de très bons temps d'accès à des sous-répertoires même contenant des dizaines de milliers de fichiers. Ce qui n'est pas le cas d'ext3fs qui oblige à hiérarchiser «à la

10 main» ses répertoires même si cela nuit à l'ergonomie de leur accès. Il est en contrepartie un tout petit peu plus lent dans les autres cas. Cette caractéristique le fait donc utiliser comme support de choix pour tout ce qui est engrangement en vrac de contenus non hiérarchisés venant du Net (pages Web, images, sons, vidéos...), et en particulier de collectes automatique d'images dans les forums Usenet au moyen de nget. Ext3fs reste parfois préféré pour les autres usages. ReiserFS est beaucoup plus efficace qu'ext2/ext3 pour ce qui concerne le stockage des petits fichiers (moins de quelques ko). ReiserFS permet aussi, et c'est un autre avantage non négligeable, l'agrandissement à chaud et la diminution à froid de la taille des partitions (avec l'utilisation de LVM notamment). Inode Les inodes (contraction de «index» et «node»; en français : nœud d'index) sont des structures de données contenant des informations concernant les fichiers stockés dans certains systèmes de fichiers (notamment de type Linux/Unix). À chaque fichier correspond un numéro d'inode (i-number) dans le système de fichiers dans lequel il réside, unique au périphérique sur lequel il est situé. Les inodes peuvent, selon le système de fichiers, contenir aussi des informations concernant le fichier, tel que son créateur (ou propriétaire), son type d'accès (par exemple sous Unix : lecture, écriture et exécution), etc. Importance des inodes Les inodes contiennent notamment les métadonnées des systèmes de fichiers, et en particulier celles concernant les droits d'accès. Les inodes sont créés lors de la création du système de fichiers. La quantité d'inodes (généralement déterminée lors du formatage et dépendant de la taille de la partition) indique le nombre maximum de fichiers que le système de fichiers peut contenir. Précisions techniques Inode et périphérique Le numéro d'inode est un entier unique pour le périphérique dans lequel il est stocké. Le numéro d'inode d'un fichier toto peut être affiché avec la commande ls -i toto Le terme inode se réfère usuellement aux inodes dans les périphériques bloc (voir (en) device node) qui gèrent des fichiers réguliers, des répertoires et éventuellement des liens symbolique. Ce concept est particulièrement important pour réussir à réparer un système de fichiers endommagé (voir fsck).

11 Spécifications POSIX sur les attributs de fichiers Le standard POSIX s'est basé sur les systèmes de fichiers traditionnels d'unix. Cette norme impose donc que les fichiers réguliers aient les attributs suivants : La taille du fichier en octets Identifiant du périphérique contenant le fichier L'identifiant du propriétaire du fichier L'identifiant du groupe auquel appartient le fichier Le numéro d'inode qui identifie le fichier dans le système de fichier Le mode du fichier qui détermine quel utilisateur peut lire, écrire et exécuter ce fichier horodatage (timestamp) pour o La date de dernière modification ctime de l'inode (affichée par la commande stat ou par ls -lc) o La date de dernière modification du fichier mtime (affichée par le classique ls - l) o La date de dernier accès atime (affichée par la commande stat ou par ls -lu) Un compteur indiquant le nombre de liens physiques sur cet inode. Remarque: les inodes ne contiennent pas les noms de fichier. Voir (en) Stat (commande Unix). Les différentes versions d'inode vnode de Berkeley La représentation en mémoire des inodes dans le noyau est appelée struct inode dans Linux. Les systèmes dérivés de BSD (Berkeley) utilisent une structure appelée vnod (v signifiant ici virtual). Les inode dans ReiserFS Les systèmes de fichiers Unix non traditionnels tels que ReiserFS évitent d'avoir une table des inode de taille fixe, ils utilisent une structure plus souple pour gérer les inodes. Exemple d'utilisation : le format ext2 Ext2 est un système de fichiers courant sous Linux, bien que maintenant souvent remplacé par Ext3 (en fait, ext3 est un ext2 avec un journal en plus). Chaque inode contient environ 64 champs, dont 13 d'entre eux contiennent des blocs pouvant être de deux types : Des blocs d'adresses, qui contiennent des pointeurs vers d'autres blocs ; Des blocs de données, qui contiennent les données du fichier. Les 10 premiers champs (sur les 13) contiennent les adresses des 10 premiers blocs de données du fichier (à raison d'une adresse par bloc). Si les blocs sur lesquels pointent les 10

12 premiers champs sont suffisants pour contenir le fichier, les champs 11, 12 et 13 ne sont pas utilisés. Dans le cas contraire, en plus des 10 premiers blocs, les blocs 11, 12 et 13 sont utilisés. Ces blocs fonctionnent selon un système d'indirection. Il existe trois niveaux d'indirection : La simple indirection, utilisée par le champ 11 ; La double indirection, utilisée par le champ 12 ; La triple indirection, utilisée par le champ 13. Plus le niveau d'indirection est élevé, plus le nombre final de blocs de données sur lequel pointe le champ (11, 12 ou 13) sera élevé. Ce système permet donc aux fichiers d'avoir une taille considérable. De manière concrète, chacun de ces trois champs pointe vers un bloc d'adresses, qui pourra pointer vers un ou plus blocs d'adresses ou de données. En supposant que les blocs ont comme taille 1024 octets (1 Kio), et que chaque adresse (dans le cas d'un bloc d'adresses) est stockée sur 32 bits (4 octets), chaque bloc d'adresses en contiendra 256. Avec ces informations en main, il est possible de calculer la taille maximale d'un fichier. Pour être stocké sur disque, un gros fichier ne pouvant pas être contenu dans 10 blocs de données devra utiliser les champs 11, 12 et 13. Le champ 11 pointe vers un bloc d'adresses. Ce bloc d'adresses contient des pointeurs vers des blocs de données (256 pointeurs). C'est la simple indirection Si cela est suffisant pour contenir le fichier, en comptant les blocs pointés par les 10 premiers champs, les champs 12 et 13 ne sont pas utilisés. Sinon, le système fera appel à double indirection (bloc 12). Ce bloc pointe, comme le champ 11, vers un bloc d'adresses. Or, ce bloc d'adresses ne pointe pas vers 256 blocs de données ; il pointe vers 256 autres blocs d'adresses. Ce sont ces 256 blocs d'adresses qui pointeront vers 256 blocs de données. Si ces blocs de données ne sont pas suffisants pour contenir le fichier dans son intégralité, il faut utiliser le 13 e champ. Le 13 e champ en est un à triple indirection. Cela signifie que le champ lui même pointe vers un bloc de 256 adresses (comme pour les blocs 11 et 12). Ces 256 pointeurs pointent chacun sur un bloc de 256 adresses, comme le champ 12. Or, ces nouveaux blocs d'adresses pointent non pas sur des blocs de données, mais sur d'autres blocs d'adresses (encore 256), qui eux, pointent vers 256 blocs de données. En utilisant les suppositions définies plus haut concernant la taille d'un bloc et d'une adresse, il est alors simple de calculer la taille maximale d'un fichier dans un système de fichier EXT2. Il faut d'abord déterminer sur combien de blocs de données au total le système d'indirections pointera : Les 10 premiers champs pointent chacun sur 1 bloc de données ; Le champ 11 (simple indirection) pointe vers blocs de données ; Le champ 12 (double indirection) pointe vers blocs de données ; Le champ 13 (triple indirection) pointe vers blocs de données.

13 La taille maximale d'un fichier peut alors être calculée en multipliant par 1024 octets le nombre de blocs de données total : 1024 * ( ) = La taille maximale d'un fichier avec le système de fichier EXT2 (en considérant les suppositions ci-dessus quant à la taille des blocs) est de octets, soit environ 16 Gio (ou 17 Go). Cylindre/Tête/Secteur L'adressage en CHS (abréviation de Cylinder/Head/Sector en anglais soit «Cylindre/Tête/Secteur» en français ; l'abréviation CTS est rarement employée) est un moyen historique d'adresser les secteurs de données de données stockés sur une disquette ou un disque dur, ce moyen n'est par contre jamais employé avec les CD-ROM. Cette adresse permet de désigner d'une façon unique un secteur de données d'un disque (la plus petite unité de données transférée (en lecture ou en enregistrement) par ce dernier), sa taille est le plus souvent 512 octets mais certains supports (disques optiques ou optomagnétiques en émulation de disque dur en particulier) emploient d'autres valeurs comme 1024 octets ou 2048 octets. Histoire Les BIOS des anciens ordinateurs personnels n'autorisaient la lecture ou l'écriture de secteurs de données consécutifs d'un disque dur que si aucun mouvement des têtes de lecture/enregistrement du disque n'était requis pendant l'opération (ie. tous les secteurs de données se trouvaient bien sur le même cylindre) et si toutes les données étaient accédées par la même tête de lecture/écriture (ie. le disque était incapable d'enchaîner l'accès à un secteur par une tête particulière avec celui du secteur suivant par une autre tête). C'était par exemple de cas avec l'ibm PC/XT équipé d'un disque dur de 10 Mo à interface ST-506. Pour cette raison technique, il a alors semblé naturel que tout logiciel accédant au disque dur soit «conscient» de la géométrie de ce dernier et ne tente pas d'opération que le matériel n'aurait pas pu mener à bien.

14 Définitions des composants de l'adresse Croquis simplifié de la mécanique d'un disque dur. Cylindre (Cylinder en anglais, le C dans CHS) Un disque dur est usuellement constitué de plusieurs plateaux coaxiaux entraînés en rotation (A en gris clair sur le croquis) recouverts de chaque côté d'un oxyde magnétique. Un ensemble de bras mobiles (B en gris foncé sur le croquis) disposés en dents de peigne permet de positionner des têtes de lecture/enregistrement (C en bleu sur le croquis) de façon stable à plusieurs emplacements au dessus des surfaces. Pour une disquette le principe est exactement le même mais il n'y a qu'un seul plateau souple. Le nombre de positions repérées varie de 40 (pour les premières disquettes 5¼") à plusieurs dizaines de milliers pour des disques durs modernes, chacune de ces positions se nomme cylindre (D surligné en jaune sur le croquis). Pour un disque possédant NC cylindres, le cylindre le plus externe porte le numéro 0, le plus intérieur le numéro NC-1. Tête (Head en anglais, le H dans CHS) Les têtes de lecture/enregistrement (C sur le croquis) sont solidaires des bras mobiles (le plus souvent il y a une tête par surface soit deux par plateau, mais pas toujours : par exemple sur

15 les premiers disques dur, une surface était dédiée au guidage des bras et ne stockait aucune donnée). Pour une disquette, comme il n'y a qu'un seul plateau, on aura deux têtes en utilisation double-face et une seule en simple-face. Le chemin parcouru par une tête particulière sur un cylindre particulier s'appelle une piste (E sur le croquis). Pour un disque possédant NT têtes de lecture/écriture, celles-ci sont donc numérotées arbitrairement en partant de 0 et jusqu'à NT-1. Secteur (Sector en anglais, le S dans CHS) Les plateaux circulaires sont en rotation et les secteurs angulaires (F surligné en gris moyen sur le croquis) qui se déplacent sous une tête pendant une durée donnée sont donc nommés secteurs, l'adressage CHS considère implicitement que le nombre de secteurs accessibles est le même quel que soit le cylindre sélectionné (ce qui n'est plus vrai sur les disques durs actuels, car cela implique que la densité d'enregistrement soit plus élevée sur les cylindres intérieurs que sur les cylindres extérieurs, le croquis montre clairement que les secteurs extérieurs sont plus longs que ceux de l'intérieur). Pour un disque possédant NS secteur de données, le premier secteur d'une rotation sera numéroté 1 (c'est le seul composant de l'adresse dont l'origine est à 1 pas à 0) et le dernier NS. Adresse CHS L'adresse CHS est simplement constituée par l'assemblage des trois composants décrits cidessus. Le tout premier secteur d'un disque est à l'adresse 0 / 0 / 1 : c'est le premier secteur accédé par la première tête positionnée sur le premier cylindre. Le suivant sera 0 / 0 / 2 (ce secteur est naturellement atteint juste après par la même tête), et ainsi de suite jusqu'à ce que la surface ait effectué une rotation complète. Le dernier secteur accédé ici porte l'adresse 0 / 0 / NS. Le secteur suivant est à l'adresse 0 / 1 / 1 : c'est le premier secteur accédé par la tête suivante (idéalement la sélection électronique d'une tête prend moins de temps qu'il ne faut au disque pour présenter de nouveau le secteur numéro 1), puis chaque secteur de la piste qui défile devant cette seconde tête est exploré et ainsi de suite jusqu'à avoir employé toutes les têtes, le dernier secteur du premier cylindre porte ainsi l'adresse 0 / NT-1 / NS. Le secteur suivant est à l'adresse 1 / 0 / 1 : le bras des têtes de lecture/enregistrement devra préalablement s'être déplacé (ce qui peut prendre de moins d'une milliseconde à plusieurs centaines de millisecondes) puis l'ensemble des opérations décrites plus haut (le parcourt de chaque secteur de chaque piste) pourra se répéter pour ce cylindre. Le tout dernier secteur du disque est à l'adresse NC-1 / NT-1 / NS. Le nombre total de secteurs accessibles par ce moyen d'adressage (la capacité totale du disque en fait) est simplement NC NT NS. Limites et contournement

16 Comme le BIOS code le numéro de cylindre avec 10 bits, le numéro de tête avec 8 bits et le numéro de secteur avec 6 bits, un disque accédé en CHS n'aura jamais plus de 1024 cylindres, 256 têtes (ce qui est mécaniquement impossible car demanderait 128 plateaux : même le RAMAC d'ibm n'en avait que 50) et 63 secteurs par rotation donc une capacité maximale d'un peu moins de 8 Gio (le produit de ces trois nombres par 512 qui est le nombre usuel d'octets par secteur de données vaut exactement octets soit 7,875 Gio). Si ces valeurs maximales conviennent parfaitement bien pour une disquette (qui n'a jamais vu le nombre de pistes dépasser 100 ni le nombre de têtes dépasser 2), le cas des disques durs est très différent et les limites de ce système d'adressage ont commencé à se faire ressentir au début des années 1990 quand les disques durs ont commencé à avoir plus de 1000 cylindres et surtout ont commencé à employer des technologies ZBR en remplacement de MFM pour l'enregistrement : le nombre de secteurs est plus élevé sur les cylindres extérieurs que sur les cylindres près de l'axe (l'adressage CHS est incapable de gérer cela). L'adressage CHS reste cependant employé dans les premières phases de démarrage d'un ordinateur puisqu'il permet toujours d'accéder aux premiers secteurs d'un disque. Ainsi le BIOS charge le secteur 0 / 0 / 1 du premier disque dur qui est souvent un MBR, ce dernier emploie à son tour une adresse CHS pour charger le secteur de boot de la partition active. C'est l'emploi d'adresses CHS durant cette phase qui fait que beaucoup d'utilitaires disques vous alertent si la partition active se trouve au delà des premiers 8 Go d'un disque (le secteur de boot deviendrait alors inaccessible par une adresse CHS). Aussi les deux méthodes d'adressages ECHS pour (Enhanced CHS en anglais, soit «Cylindre/Tête/Secteur amélioré» en français) puis LBA ont-elles été mises en place à partir de mi-1994 pour contourner les limites des adresses CHS. Adressage ECHS L'adressage ECHS demande au BIOS de collaborer avec le disque dur pour présenter une «fausse» géométrie de disque (le plus souvent en employant les valeurs maximales pour NC, NT et NS) et de gérer la conversion entre les adresses CHS qui lui sont passées et la géométrie réelle du disque. Une forme de cet adressage ECHS a depuis toujours été employée par les BIOS embarqués dans les contrôleurs SCSI car les disques SCSI n'emploient que l'adressage LBA et une conversion d'adresse était incontournable.

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