Les systèmes de Fichier

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1 Les systèmes de Fichier 1

2 Les disques durs, aussi petits soient-ils, contiennent des millions de bits, il faut donc organiser les données afin de pouvoir localiser les informations, c'est le but du système de fichiers. Un disque dur est, rappelons-le, constitué de plusieurs plateaux circulaires tournant autour d'un axe. Les pistes (zones concentriques écrites de part et d'autre d'un plateau) sont divisées en quartiers appelés secteurs (d une taille de 512 octets). Le formatage logique d un disque permet de créer un système de fichiers sur le disque, qui va permettre à un système d'exploitation (DOS, Windows 9x, UNIX,...) d'utiliser l'espace disque pour stocker et utiliser des fichiers. Le système de fichiers est basé sur la gestion des clusters (en français «unité d allocation»), c est-à-dire la plus petite unité de disque que le système d exploitation est capable de gérer. Un cluster est constitué d un ou plusieurs secteurs, ainsi plus la taille d un cluster est importante, moins le système d exploitation aura d entités à gérer En contrepartie, étant donné qu un système d exploitation ne sait gérer que des unités d allocation entière, c est-à-dire qu un fichier occupe un nombre entier de cluster, le gaspillage est d autant plus grand qu il y a de secteurs par cluster. On comprend alors toute l importance du choix du système de 2

3 En réalité le choix du système de fichiers se fait en premier lieu suivant le système d exploitation que vous utilisez. D une manière générale, plus le système d exploitation est récent plus le nombre de systèmes de fichiers supportés sera important. Ainsi, sous DOS et sur les premières versions de Windows 95 la FAT16 est de rigueur. A partir de Windows 95 OSR2 vous avez le choix entre les systèmes de fichiers FAT16 et FAT32. Si jamais la taille de la partition est supérieure à 2Go, le système de fichier FAT est exclu, vous devez donc utiliser le système FAT32 (ou modifier la taille de la partition). En dessous de cette limite, la FAT16 est recommandée pour des partitions d une capacité inférieure à 500Mo, dans l autre cas l utilisation de FAT32 est préférable. Dans le cas de Windows NT (jusqu à la version 4) vous avez le choix entre le système FAT16 et NTFS, par contre celui-ci ne supporte pas la FAT32. D une manière générale le système NTFS est conseillé car il procure une sécurité plus grande ainsi que des performances accrues par rapport à la FAT. Microsoft recommande en fait d utiliser une petite partition (comprise entre 250 et 500Mo) de type FAT pour le système d exploitation, afin de pouvoir démarrer à partir d une disquette DOS bootable en cas de malheur, et de conserver les données sur une seconde partition pour stocker vos données. Sous Windows NT5 l éventail s agrandit puisqu il accepte des partitions de type FAT16, FAT32 et NTFS. Une fois de plus, le système de fichiers le plus récents (NTFS 5) est conseillé, puisqu il offre de plus nombreuses fonctionnalités que les systèmes FAT. Pour les mêmes raisons que précédemment vous pouvez toutefois opter pour une partition de type FAT. 3

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5 "345 Le premier système de fichier ayant été utilisé sur un système d exploitation Microsoft est le système FAT, qui utilise une table d allocation de fichiers (en anglais FAT, File Allocation Table). La table d allocation de fichiers est en fait un index qui liste le contenu du disque, afin d enregistrer l emplacement des fichiers sur celui-ci. Etant donné que les blocs qui constituent un fichier ne sont pas toujours stockés de manière contiguë sur le disque (c est ce que l on appelle la fragmentation), la table d allocation permet de conserver la structure du fichier en créant des liens vers les blocs constitutifs du fichier. Le système FAT est un système 16 bits permettant de décrire un fichier par un nom d une longueur de 8 caractères et une extension qui en comporte 3. On appelle ainsi ce système FAT16. Pour améliorer ce point, la version originale de Windows 95 (employant le système FAT16) a été dotée d une prise en charge améliorée de la FAT, il s agit du système VFAT (Virtual FAT). La VFAT est un système 32 bits permettant d enregistrer un fichier avec un nom de 255 caractères de long. Les programmeurs ont toutefois dû veiller à la compatibilité ascendante, de telle façon a pouvoir accéder à ces fichiers à partir d environnements 16 bits (DOS). La solution a donc été d affecter un nom pour chaque système. C est la raison pour laquelle il est possible d utiliser des noms longs sous Windows 95, tout en pouvant y accéder sous DOS. Le système de fichiers FAT est un système 16 bits, cela signifie qu il ne peut pas adresser les clusters sur plus de 16 bits. Le nombre maximum de clusters repérables avec le système FAT est ainsi de 216, soit clusters. Or, étant donné qu un cluster est constitué d un nombre fixé (4,8,16,32,...) de secteurs de 512 octets contigüs, la taille maximale d une partition FAT se trouve en multipliant le nombre de clusters par la taille d un cluster. Avec des clusters d une taille 32Ko, la taille maximale d une partition FAT est donc de 2Go. D autre part, un fichier ne peut occuper qu un nombre entier de clusters, c est-à-dire que si un fichier occupe plusieurs clusters, le dernier sera occupé en partie, et la place inoccupée restante est autant de place perdue. Par conséquent plus la taille d un cluster est réduite, moins il y a de gaspillage de place. On estime qu un fichier gaspille en moyenne la moitié d un cluster, cela signifie que sur une partition de 2Go 16Ko seront perdus par fichier 5

6 "30. Avec l apparition du système de fichiers FAT32, le nombre maximal de clusters par partition est passé de à (228-1). La FAT32 autorise donc des partitions d une taille beaucoup plus élevée (jusqu à 8 téraoctets). En réalité la taille théorique maximum d'une partition FAT32 est de 8 To, toutefois Microsoft la limite volontairement à 32 Go sur les systèmes Windows 9x afin de favoriser NTFS (réf: Puisqu une partition FAT32 peut contenir beaucoup plus de clusters qu une partition FAT16, il est possible de réduire de façon signifiante la taille des clusters et de limiter par la même occasion le gaspillage d espace disque. A titre d exemple, pour une partition de 2Go, il est possible d utiliser des clusters de 4Ko avec le système FAT32 (au lieu de 32Ko en FAT16), ce qui diminue l espace gaspillée par un facteur 8. En contrepartie la FAT32 n est pas compatible avec les versions de Windows antérieures à la version OEM Service Release 2. Un système démarrant avec une version précédente ne verra tout simplement pas ce type de partition. Autre remarque, les utilitaires de gestion de disque fonctionnant en 16 bits tels que d anciennes versions de Norton Utilities ne pourront plus fonctionner correctement. En terme de performances, l utilisation d un système FAT32 au détriment du système FAT16 apporte en pratique un léger gain en performances de l ordre de 5%. 6

7 "345 "30. Le nombre de clusters étant limité, la taille maximale d'une partition dépend de la taille de chaque cluster. Voyons voir la taille maximale d'une partition suivant la taille des clusters et du système de fichiers utilisé: >. > 8 > = > 45 > 0. >! 0.! 58! 4.=!.95! 94.! 4 (. ( 58! 4.=!.95! = ( ( ( = 3 Lorsque vous formatez un disque dur, il faut donc déterminer avec précaution le type de système de fichiers à utiliser, en prenant celui permettant d'avoir un espace disponible le plus proche possible de la taille désirée! 7

8 Le système de fichiers NTFS Le système de fichiers NTFS (New Technology File System) utilise un système basé sur une structure appelée «table de fichiers maître», ou MFT (Master File Table), permettant de contenir des informations détaillées sur les fichiers. Ce système permet ainsi l utilisation de noms longs, mais, contrairement au système FAT32, il est sensible à la casse, c est-à-dire qu il est capable de différencier des noms en majuscules de noms en minuscules. Pour ce qui est des performances, l accès aux fichiers sur une partition NTFS est plus rapide que sur une partition de type FAT car il utilise un arbre binaire performant pour localiser les fichiers. La limite théorique de la taille d une partition est de 16 exaoctets (17 milliards de To), mais la limite physique d un disque est de 2To. C est au niveau de la sécurité que NTFS prend toute son importance, car il permet de définir des attributs pour chaque fichier. La version 5 de ce système de fichiers (en standard sous Windows 2000 alias NT 5) amène encore de nouvelles fonctionnalités parmi lesquelles des performances accrues, des quotas de disque par volume définis pour chaque utilisateur. NTFS v.5 devrait aussi apporter la possibilité d administration à distance... La Table d Allocation de Fichiers est un tableau de valeurs numériques dont chaque case permet de décrire l allocation des clusters d une partition, c est-à-dire l état (l'occupation ou non par un fichier) de chaque cluster de la partition dont elle fait partie. Le système de fichiers NTFS est basé sur une structure différente, appelée table de fichiers maître, contenant des enregistrements sur les fichiers et les répertoires de la partition. Le premier enregistrement, appelé descripteur, contient des informations sur la MFT (une copie de celui-ci est stockée dans le second enregistrement). Le troisième enregistrement contient le fichier journal, un fichier qui contient toutes les actions effectuées sur la partition. Les enregistrements suivants, constituant ce que l on nomme le noyau, référencent chaque fichier et répertoire de la partition sous forme d objets affectés d attributs. Cela signifie que les informations relatives à chaque fichier sont stockés dans le fichier, qui est lui même enregistré au sein de la MFT. La MFT représente donc une structure de stockage des données de la partition, et non une liste de clusters. 8

9 Le partitionnement 9

10 Le partitionnement d'un disque dur se fait après le formatage physique de celui-ci et avant le formatage logique. Il consiste à créer des zones sur le disque dont les données ne seront pas mélangées. Cela sert par exemple à installer des systèmes d'exploitation différents n'utilisant pas le même système de fichiers. Il y aura donc au minimum autant de partitions que de systèmes d'exploitation utilisant des systèmes de fichiers différents. Dans le cas d'un utilisateur d'un système d'exploitation unique, une seule partition de la taille du disque peut suffire, sauf si l'utilisateur désire en créer plusieurs pour faire par exemple plusieurs lecteurs dont les données sont séparées. Il y a trois sortes de partitions: la partition principale, la partition étendue et les lecteurs logiques. Un disque peut contenir jusqu'à quatre partitions principales (dont une seule peut être active), ou trois partitions principales et une partition étendue. Dans la partition étendue l'utilisateur peut créer des lecteurs logiques (c'est-à-dire "simuler" plusieurs disques durs de taille moindre). Voyons voir un exemple, dans lequel le disque contient une partition principale et une partition étendue composée de trois lecteurs logiques (nous verrons par la suite les partitions principales multiples): 10

11 Pour les systèmes DOS (DOS, Windows 9x), seulement la partition principale est bootable, c'est donc la seule sur laquelle on peut démarrer le système d'exploitation. On appelle partitionnement le processus qui consiste à écrire les secteurs qui constitueront la table de partition (qui contient les informations sur la partition: taille de celle-ci en terme de nombre de secteurs, position par rapport à la partition principale, types de partitions présentes, systèmes d'exploitation installés,...). Lorsque la partition est créée, on lui donne un nom de volume qui va permettre de l'identifier facilement. Partition principale Une partition principale doit être formatée logiquement, puis contenir un système de fichier correspondant au système d'exploitation installé sur celle-ci. Si jamais vous avez plusieurs partitions principales sur votre disque, une seule sera active et visible à la fois, cela dépendra du système d'exploitation sur lequel vous avez démarré l'ordinateur. En choisissant le système d'exploitation que vous lancez au démarrage, vous déterminez la partition qui sera visible. La partition active est la partition sur laquelle un des système d'exploitation est démarré au lancement de l'ordinateur. Les partitions autres que celle sur laquelle vous démarrez seront alors cachées, ce qui empêchera d'accéder à leur données. Ainsi, les données d'une partition principale ne sont accessible qu'à partir du système d'exploitation installé sur cette partition. Partition étendue La partition étendue a été mise au point pour outrepasser la limite des quatre partitions principales, en ayant la possibilité de créer autant de lecteurs logiques que vous désirez dans celle-ci. Au moins un lecteur logique est nécessaire dans une partition étendue, car vous ne pouvez pas y stocker de données directement. Beaucoup de machines sont formatées en une grande partition utilisant l'intégralité de l'espace disponible du lecteur. Ce n'est pourtant pas la solution la plus avantageuse en terme de performances et de capacité. La solution est de créer plusieurs partitions, ce qui va vous permettre: d'installer plusieurs systèmes d'exploitation sur votre disque d'économiser de l'espace disque d'augmenter la sécurité de vos fichiers d'organiser vos données plus facilement 11