Systèmes d'exploitation avancés Qu'est-ce que l'informatique? http://www.fil.univ-lille1.fr/portail Didier Mailliet Batiment M3, bureau 325 (206 provisoirement) Mel: didier.mailliet@univ-lille1.fr Une technologie Un ordinateur est une machine universelle capable de traiter automatiquement des informations Un outil Pour la gestion, les communications, l'enseignement, les loisirs,... Responsable de formation: Jean Claude Marti jean-claude.marti@lifl.fr 1 Une discipline scientifique Algorithmique Théorie des langages Programmation Systèmes et Architectures etc... 2 Systèmes informatiques Systèmes informatiques On distingue dans les systèmes informatiques deux éléments constitutifs distincts Logiciel ( Recettes) Logiciel Matériel Unité centrale Matériel Stockage des données* persistantes Mémoires de masse DD (Disque Dur) Disquettes,... (*) textes, images, etc... Matériel ( Ustensiles) Souris Clavier Écran Disque Dur Périphériques 3 4
{ Systèmes informatiques Systèmes informatiques Logiciel Matériel Matériel \ Ordinateur Stockage des données Mémoire centrale RAM (Random Access Memory) ROM (Read Only Memory) Logiciel Applications Logiciel \ Système d'exploitation Assure la liaison entre ressources matérielles, utilisateur(s) et applications Gestion du processeur Gestion de la mémoire vive Unité centrale RAM Processeur ROM E/S Traitement des données Processeur Communications Unités d'entrées/sorties (Modèle de Von Neumann 1940) (Modèle théorique: Machine de Türing 1936) 5 Système d'exploitation Matériel Gestion des E/S Gestion des applications Gestion des droits Gestion des fichiers Gestion des services réseaux (Windows XX, Mac OS, Amiga OS, Solaris, GNU/Linux, FreeBSD, Palm OS, Symbian OS,...) 6 Systèmes informatiques Logiciel \ Système d'exploitation \ Gestion des fichiers Systèmes informatiques Logiciel \ Système d'exploitation \ Fichiers Logiciel Applications Système d'exploitation Matériel Programs Arborescence C:\ Ou / TRAVAIL Ex1 TD Répertoires Fichier Logiciel Applications Système d'exploitation Matériel 0110100110101001... octet Fichier bit : binary digit (chiffre binaire) 1 octet (Byte)= 8 bits 2 8 = 256 octets possibles 1 Kio = 1024 octets 1 Mio = 1024 Kio 1 Ko = 1000 octets 1 Mo = 1000 Ko les confusions entre kilo-octets et kibi-octets (Méga et mébi)-octets... sont fréquentes C: Nom absolu du fichier Ex1: C:\TRAVAIL\Ex1 7 C: 8
Systèmes informatiques Systèmes informatiques Logiciel \ Applications Logiciel Programmes spécialisés à destination des utilisateurs Application (Logiciel, p.ex. Microsoft Word) Applications Système d'exploitation Traitements de texte Éditeurs de textes Tableurs Manipulation/traitement d'images Lecteurs audio Courrier électronique Gestion des fichiers Gestion des périphériques (entrées/sorties) Gestion des processus Gestion de la mémoire Matériel Systèmes de fenêtrage Jeux... Noyau du Système d exploitation Pilote Pilote Pilote Matériel 9 10 Applications Applications Application = (ensemble de) programme(s) élaboré(s) pour réaliser une tâche Programme = séquence d'instructions qu'un ordinateur peut interpréter et exécuter évènements Entrées (données){ valeurs Programme actions valeurs}sorties (résultats) Un langage (de programmation) spécifie l'ensemble des instructions disponibles. Il existe de nombreux langages de différents niveaux (d'abstraction) et paradigmes (styles). program HelloWorld; uses SysUtils; begin write ('Hello World!'); readln; end Haut niveau Fonctionnel Orienté objets Impératif Déclaratif Aspects... 11 Bas niveau pushl %ebp movl %esp, %ebp subl $8, %esp andl $-16, %esp movl $0, %eax subl %eax, %esp movl $.LC0, (%esp)... Exécutable 100011101010111 001110101011101 110011101010100 001011101010111 110011101010111 12
Virus, Checksum, MD5, échange par clé privée et clé publique 16 Applications Applications On écrit les programmes dans des langages de hauts niveaux et on les compile en des programmes directement exécutables par l'ordinateur. On écrit les programmes dans des langages de hauts niveaux que l'on ne compile pas. Ils sont dits interprétés par l'ordinateur. Source program HelloWorld; uses SysUtils; begin write ('Hello World!'); readln; end La source et l'exécutable sont stockés sur disque. La compilation a lieu une fois pour toute Source program HelloWorld; uses SysUtils; begin write ('Hello World!'); readln; end La source seule est stockée sur disque. L'interpretation a lieu à chaque fois Compilation Exécutable 100011101010111 001110101011101 110011101010100 001011101010111 110011101010111 13 Interprétation Exécutable 100011101010111 001110101011101 110011101010100 001011101010111 110011101010111 14 Objectifs Objectifs Systèmes d'exploitation avancés Systèmes d'exploitation avancés Démarrage de l'ordinateur Les services Le BIOS (POST) Leurs états Représentation des données : Binaire Octal Décimal Hexadécimal Les Demon Linux Stockage des Fichiers Le Système Linux FAT NTFS XFS, Clé USB Les Fichiers Batch Droit et partage Base de registre Commandes console Dos et Linux Sécurité Informatique 15
Résumé Stockage de l'information Interface Application/Matériel Gestion des fichiers (Répertoires, fichiers, tailles) Systèmes informatiques Applications, Programmes Langage de programmation (niveau, paradigme) Compilation (source, exécutable) Sous forme binaire Mémoires de masse DD (Disque Dur) Mémoire Flash (clé USB),... Mémoires centrale Ram Logiciel Rom Ordinateur Périphériques Unités de stockage (mémoire centrale/de masse) Applications Système d'exploitation Matériel 17 Sous forme binaire Nord/sud ou Sud/Nord chargé ou déchargé Représentation : 0 ou 1 18 Numération décimale Numération décimale Rappel : On dispose de 10 symboles et l'on réalise des combinaisons: nombres à 1 chiffre : 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 On a utilisé toutes les possibilités qu'offrent nos 10 symboles. On convient que l'on peut imaginer que ces 10 chiffres sont précédés d'un zéro : les zéros à gauche ne comptent pas : 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 19 20
Numération décimale 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 21 Numération décimale 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 22 Numération décimale 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 23 Numération décimale 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29... 24
Numération décimale Numération décimale 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29... 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 000 001 0... 009 0... 019 0... 069 0... 099 100 101 1... 109 1... 119 1... 169 1... 199 200 201 2... 209 2... 219 2... 269 2... 299... 900 901 9... 909 9... 919 9... 969 9... 999 Nous avons épuisé toutes les combinaisons de 2 symboles choisis parmi 10 Cela nous donne 100 valeurs : quel rapport avec les valeurs 10 et 2? 10*10 25 Nous avons épuisé toutes les combinaisons de 3 symboles choisis parmi 10 Cela nous donne 1000 valeurs : quel rapport avec les valeurs 10 et 3? 10*(10*10) Nous pouvons répéter le processus à l'infini : en précédant ces 1000 valeurs par un 0 puis un 1,un 2... et un 9 cela nous donnera 10 000 combinaisons puis reprendre ces 10 000 conbinaisons les précéder de 0 puis de... 26 Numération décimale Numération octale Finalement lorsque nous prenons n symboles parmi 10 cela nous donne 10 n combinaisons Numération octale 00 01 02 03 04 05 06 07 10 11 12 13 14 15 16 17 20 21 22 23 24 25 26 27... 70 71 72 73 74 75 76 77 0 1 2 3 4 5 6 7 Cette fois nous ne disposons plus de 10 chiffres mais seulement de 8! Refaisons le même travail 27 Nous avons épuisé toutes les combinaisons de 2 symboles choisis parmi 8 Cela nous donne 64 valeurs : 8 2 28
Numération Octale Numération binaire 000 001 0... 007 0... 017 0... 047 0... 077 100 101 1... 107 1... 117 1... 137 1... 177 200 201 2... 217 2... 227 2... 257 2... 277... 700 701 7... 707 7... 717 7... 767 7... 777 00 01 10 11 Nous avons épuisé toutes les combinaisons de 2 symboles choisis parmi 2 Cela nous donne 4 valeurs : 2 2 000 001 010 011 100 101 110 111 Nous avons épuisé toutes les combinaisons de 3 symboles choisis parmi 2 Nous avons épuisé toutes les combinaisons de 3 symboles choisis parmi 8 Cela nous donne 512 valeurs : 8 3 Cela nous donne 8 valeurs : 3 2 Nous pouvons répéter le processus à l'infini : en précédant ces 512 valeurs par un 0 puis un 1,un 2... et un 7 cela nous donnera 4096 (8 4 ) combinaisons puis reprendre ces 4096 conbinaisons les précéder de 0 puis de... 29 30 Table d'équivalence Numération Herxadécimale Binaire Décimal Octal Hexa 0000 0 0 0 0001 1 1 1 0010 2 2 2 0011 3 3 3 0100 4 4 4 0101 5 5 5 0110 6 6 6 0111 7 7 7 Binaire Décimal Octal Hexa 1000 8 10 8 1001 9 11 9 1010 10 12 A 1011 11 13 B 1100 12 14 C 1101 13 15 D 1110 14 16 E 1111 15 17 F Pour l'hexadécimal il nous faut 16 symboles (chiffres) Nous utilisons les 10 chiffres décimaux et les 6 premières lettres de l'alphabet et nous reprenons le même processus de numération. 31 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 0D 0E 0F 11 11 12 13 14 15 16 17 18 19 1A 1B 1C 1D 1E 1F 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 2A 2B 2C 2D 2E 2F Nous avons épuisé toutes les combinaisons de 2 symboles choisis parmi 16 Cela nous donne 256 valeurs : 16 2... F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 FF FA FB FC FD FE FF 32
Décimale Herxadécimale Décimal<--> Décimal 0 00 1 01 2 02 3 03 4 04 5 05 6 06 7 07 8 08 9 09 10 0A 11 0B 12 0C 13 0D 14 0E 15 0F 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 11 11 12 13 14 15 16 17 18 19 1A 1B 1C 1D 1E 1F 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 2A 2B 2C 2D 2E 2F... 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 FF FA FB FC FD FE FF Rappel : 86934 = 8*10 4 + 6*10 3 + 9*10 2 + 3*10 1 + 4*10 0 La puissance de la base (10) est appelé poids du chiffre dans le nombre Attention : Evitez la confusion trop souvent faite entre chiffre et nombre On obtient les différents chiffres du nombre en effectuant des divisions successives par la base Il suffit de mettre en correspondance les valeurs des nombres entiers exprimés dans chaque base pour les traduire d'une base dans une autre. Le calcul permet aussi d'établir cette correspondance. 33 34 Hexadécimal <--> Décimal Octal <--> Décimal Hexadécimal : 6934 ==> 6*16 3 + 9*16 2 + 3*16 1 + 4*16 0 Octal : 6134 ==> 6*8 3 + 1*8 2 + 3*8 1 + 4*8 0 6*4096 + 9*256 + 3*16 + 4 = 26932 (d) 6*512 + 1*64 + 3*8 + 4 = 3164 La puissance de la base (16) est appelé poids du chiffre dans le nombre La puissance de la base (8) est appelé poids du chiffre dans le nombre On obtient les différents chiffres du nombre en effectuant des divisions successives par la base On obtient les différents chiffres du nombre en effectuant des divisions successives par la base Si le nombre contient des chiffres lettres, on la remplace par son équivalent décimal: 6B2D ==> 6*16 3 + 11*16 2 + 2*16 1 + 13*16 0 6*4096 + 11*256 + 2*16 + 13 = 27437 (décimal) 35 Remarquons qu' à chaque fois aucun chiffre ne peut atteindre la base : - en décimal tous les chiffres sont inférieurs à 10 - en octal tous les chiffres sont inférieurs à 8 - en hexa tous les chiffres sont inférieurs à 16 (F=15) - en binaire tous les chiffres sont inférieurs à 2 ( 0 et 1 ) 36
Binaire <--> Décimal Binaire <--> Hexadécimal Binaire : 10100 ==> 1*2 4 + 0*2 3 + 1*2 2 + 0*2 1 + 0*2 0 Binaire : 110110100 ==> 1*16 + 0*8 + 1*4 + 0*2+ 0*1 = 20 1*2 8 + 1*2 7 + 0*2 6 + 1*2 5 + 1*2 4 + 0*2 3 + 1*2 2 + 0*2 1 + 0*2 0 La puissance de la base (2) est appelé poids du chiffre dans le nombre On obtient les différents chiffres du nombre en effectuant des divisions successives par la base 37 (0*2 3 + 0*2 2 + 0*2 1 + 1*2 0 )* 2 8 + (1*2 3 + 0*2 2 + 1*2 1 + 1*2 0 )* 2 4 + (0*2 3 + 1*2 2 + 0*2 1 + 0*2 0 )* 2 0 (1 )* 16 2 + (11 )* 16 1 + (4 )* 16 0 ==> 1B4 0001 1011 0100 8 4 2 1 8 4 2 1 8 4 2 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 8+2+1 4 Binaire Décimal Octal Hexa 8421 0000 0 0 0 0001 1 1 1 0010 2 2 2 0011 3 3 3 0100 4 4 4 0101 5 5 5 0110 6 6 6 0111 7 7 7 1000 8 10 8 1001 9 11 9 1010 10 12 A 1011 11 13 B 1100 12 14 C 1101 13 15 D 1110 14 16 E 1111 15 17 F 8421 38 Binaire <--> Octal Binaire, Octal, Décimal, Hexa Décimal Binaire : 110110100 ==> 1*2 8 + 1*2 7 + 0*2 6 + 1*2 5 + 1*2 4 + 0*2 3 + 1*2 2 + 0*2 1 + 0*2 0 ( 1*2 2 + 1*2 1 + 0*2 0 +)* 2 6 + ( 1*2 2 + 1*2 1 + 0*2 0 + )* 2 3 (1*2 2 + 0*2 1 + 0*2 0 )* 2 0 (6 )* 8 2 + (6 )* 8 1 + (4 )* 8 0 ==> 664 110 110 100 4 2 1 4 2 1 4 2 1 1 1 0 1 1 0 1 0 0 4 + 2 4 + 2 4 Binaire Décimal Octal Hexa 421 0000 0 0 0 0001 1 1 1 0010 2 2 2 0011 3 3 3 0100 4 4 4 0101 5 5 5 0110 6 6 6 0111 7 7 7 421 1000 8 10 8 1001 9 11 9 1010 10 12 A 1011 11 13 B 1100 12 14 C 1101 13 15 D 1110 14 16 E 1111 15 17 F 39 Voici 4 représentations du même nombre entier Binaire : 101111101011110000011111111 octal : 575 360 377 décimal : 99 999 999 Hexadécimal : 5 F5E 0FF On constate que plus la base est importante, moins il faut de chiffres pour exprimer un même nombre. C'est la raison pour laquelle on utilise souvent les bases octales et hexadécimales pour représenter les nombres binaires les conversions de nombres se faisant par conversion de paquets de chiffres plutôt que par divisions successives ou multiplications additions et puissances. 40
Stockage de l'information (le retour) Stockage de l'information Sous forme binaire Mémoires de masse DD (Disque Dur) Mémoire Flash (clé USB),... Mémoires centrale Ram Rom Sous forme binaire Nord/sud ou Sud/Nord chargé ou déchargé Représentation : 0 ou 1 L'information est stockée sous forme binaire sur tous les supports : mémoire centrale ou de masse. On a l'habitude de regrouper les bits par groupes de 8 : les octets 8 chiffres binaires puis de scinder ces 8 chiffres en 2 groupes de 4 afin d'obtenir 2 chiffres hexadécimaux (plus pratiques à lire que les 8 précédents. Un utilitaire (Debug) qui fait partie du système windows hérité de Dos l'ancètre des systèmes d'exploitation Microsoft permet d'examiner la mémoire. Il s'utilise dans une console: 41 on la trouve aussi dans démarrer/programmes/accessoires/invite de commandes 42 Stockage de l'information Stockage de l'information Dans cette console, on tape la commande : debug un tiret apparaît attendant une commande. La commande d pour dump On distingue 3 zones adresse, contenu et équivalent caractère 43 D'autres utilitaires tel EditHexa permettent d'aller lire directement sur le disque. On reconnaît les 3 zones semblables à celles de Debug la partie «équivalent caractère» est particulièrement lisible, il s'agit d'un document texte (de Word) 44
Stockage de l'information Stockage de l'information Ici un fragment de fichier mp3 45 Ici un fragment de fichier DivX 46 Stockage de l'information Stockage de l'information Ici un fragment de fichier exécutable : le tout début du programme qui sert actuellement à projeter les diapositives 47 Lorsqu'on examine le contenu d'un fichier, il ne contient que des bits regroupés en octets (affichés sous forme hexa par les utilitaires) chaque octet étant référencé par son offset (adresse relative) On distingue 2 types de fichiers les programmes et les données : Ils sont stockés sur le même support (en principe, on adopte une stratégie de rangement afin de les retrouver facilement sur le disque dur). Très peu de choses permettent de les différencier... Ces programmes, stockés sur disque, sont transférés en mémoire centrale (RAM) afin d'être exécutés ; ils deviennent ce que l'on appelle processus ; les données sont elle aussi transférées en mémoire centrale afin d'y être exploitées plus facilement. C'est le système d'exploitation (Windows, Linux, MacOS...) qui est chargé de la recherche sur le disque et du transfert. Mais il se trouve que le système d'exploitation est lui même un programme qui se trouve sur disque?!? 48
Stockage de l'information Stockage de l'information C'est l'histoire de «l'oeuf ou de la poule» qui était là en premier? Ou du «serpent qui se mord la queue». Solution : le BIOS Le BIOS (Basic Input Output System) est un petit programme situé dans plusieurs types de mémoires différentes : une partie dans une mémoire ROM (Read Only Memory), cette partie est non modifiable (il s'agit du boot block). La deuxième partie du BIOS se situe dans une mémoire dont le contenu est modifiable (l'eeprom). C'est cette partie que l'on modifie lorsqu'on parle du terme "flashage". La troisième partie du BIOS se situe dans la mémoire CMOS, cette mémoire contient tous les paramètres du BIOS. Effacer cette mémoire est sans danger (lorsque l'on enlève la pile de la carte mère, on efface la mémoire CMOS), mais tous les paramètres du BIOS devront être reconfigurés! Pour communiquer avec les périphériques matériels, un système d'exploitation utilise les pilotes. Il charge les pilotes à chaque démarrage. Seulement comment charger un pilote de disque dur par exemple si celui-ci n'a pas été amorcé? C'est en fait le rôle du BIOS. Le BIOS va charger tous les périphériques de base et effectuer un test du système. Cette phase de démarrage est appelée POST (Power On Self Test) 49 50 Stockage de l'information Stockage de l'information Voici ce que le POST fait au démarrage : Il effectue un test du processeur en premier, puis vérifie le BIOS. Il va chercher à récupérer les paramètres du BIOS et va donc vérifier le contenu de la mémoire CMOS Il initialise l'horloge interne et le contrôleur DMA Il contrôle le bon fonctionnement des mémoires (vive et cache) Il vérifie les différents périphériques : carte graphique, disques durs, lecteurs de disquettes et CD-ROM. Si un problème survient, le BIOS donne la source du problème en fonction du nombre de bips qu'il émet. Il répartit les différentes IRQ et canaux DMA disponibles entre tous les périphériques 51 Pour modifier les paramètres du BIOS, on accède à une interface appelée Setup. Il existe différentes touches ou combinaisons de touches pour accéder à cette interface. Voici les plus connues : Appuyer sur la touche "suppr" (ou "del") Appuyer sur la touche "echap" Appuyer sur la touche F1, F2 ou F10 Appuyer sur les touches ALT + Entrée Appuyer sur les touches CTRL + ALT + S Appuyer sur les touches CTRL + ALT + Esc Appuyer sur les touches CTRL + ALT + Insert Généralement le BIOS affiche dans un des 4 coins de l'écran lors du démarrage du PC la combinaison de touches à taper pour rentrer dans le 52 setup du BIOS.
Stockage de l'information Stockage de l'information : Disque Dur Une fois dans l'interface de gestion, vous arrivez à un écran de ce type (l'image a été conçue sur la base d'un BIOS AMI) : Ne pas utiliser la souris : pourquoi? Pour stocker l'information de manière permanante (ou presque) on utilise un disque dur. Pour que le S.E. puisse l'exploiter, celui-ci doit avoir un format particulier découpé en pistes et secteurs c'est l'opération de formatage. 53 54 Organisation du disque dur : Partitions Organisation du disque dur : Partitions Les catégories de partition ("primaire", "étendue", "logique") sont des notions INDÉPENDANTES de tout système d'exploitation. C'est lié UNIQUEMENT à la plate-forme matérielle, à savoir INTEL (et compatibles) Le partitionnement permet de découper un disque PHYSIQUE en plusieurs "morceaux" (partitions), cela étant d'ailleurs totalement indépendant des systèmes d'exploitation que l'on va y mettre (DOS, Win98, WinNT, W2k, Linux, Novell, Solaris,...). Les raisons qui motivent ce partage sont multiples : Coexistence de différents systèmes d'exploitation (DOS, Windows NT, LINUX, OS/2,...) Taille physique d'un disque trop grande par rapport à ce que peut gérer le système d'exploitation utilisé (p.ex. les premiers DOS ne pouvaient pas "adresser" des partitions de plus de 32 Moctets, les suivants plus de 2 Goctets,...) Séparation physique, pour des questions de sécurité, du système, des applications, des données,... On peut comparer un disque (physique) à une armoire, dans laquelle on va mettre des rayonnages (= les partitions), qui vont servir à accueillir aussi bien de la vaisselle, du linge, des bouteilles,...et permettre ainsi de faire un peu d'ordre dans tout ce bazar hétéroclite! 55 56
Organisation du disque dur : Partitions Organisation du disque dur : Partitions Historiquement, on ne pouvait mettre que 2 partitions, une partition primaire et une étendue dans cette partition étendue, on pouvait mettre une partition logique et une partition étendue dans laquelle... Partition primaire DISQUE PHYSIQUE Partition étendue Partition logique Partition étendue Partition logique Partition étendue Partition logique Voici un autre exemple, plus détaillé : MBR Partition 1 (primaire) (FAT) Partition 2 (primaire) (FAT) BS FAT Root Files BS FAT Root Files EBR Partition logique 3.1 BS EBR Partition 3 (étendue) Partition étendue 3.2 Partition logique 3.2.1 Partition étendue 3.2.2 Abréviation Signification Commentaire MBR Master Boot Record secteur de partition principal BS Partition EBR logique 3.2.2.1 BS EBR Extended Boot Record secteur de partition secondaire : contient la table des partitions d'une partition étendue... Partition 4 (primaire) (NTFS) BS MFT Files MFT Files BS bis bis BS Boot Sector secteur de boot Root répertoire racine Limité en taille sous FAT12 ou FAT16 FAT File Allocation Table table de chaînage de clusters (agrégats de secteurs) permettant l'adressage et la reconstitution des fichiers a donné son nom au type de partition du même nom, utilisé par DOS, Windows 95/98, Windows NT NTFS NT File Sytem système de fichiers utilisé par Windows NT/W2K/XP 57 MFT Master File Table composant important d'une partition NTFS. Contient la table des fichiers, index, droits,... 58 Organisation du disque dur : Partitions Organisation du disque dur : Partitions Des outils tels mountvol permettent d'examiner les partitions et leur montage (voir la suite) : L'outil diskmgmt.msc donne une représentation plus visuelle des disque physiques et de leur partitionnement logique : 59 60
Partitions Fat32 NTFS XFS Partitions Fat32 NTFS XFS Comparaison entre FAT(32) et NTFS Comme son nom l'indique : NTFS = "New Technology File System" Ce système de fichier est né avec Windows NT (1993) (mais il a évolué depuis 1993). C'est le système de fichiers par excellence de Windows NT/2000/XP. NTFS a été conçu pour combler les lacunes existant dans le système FAT ("File Allocation Table") utilisé par DOS et Windows 95/98/ME. NTFS est incomparablement supérieur à FAT! FAT C'est un système très "basique", composé de 3 parties (je fais abstraction du secteur de boot qui est commun à tout système) : une table des n de clusters (la FAT proprement dite), en général doublée un répertoire "racine" la zone des données (fichiers et sous répertoires) Un répertoire est un ensemble d'entrées de 32 octets, dans lequel on trouve dont le n du 1er cluster. A partir de ce n, le système d'exploitation va lire la FAT, et à l'adresse correspondant à ce n de cluster, il trouve un code qui lui indique soit que le fichier n'a pas d'autres clusters, soit le n du n de cluster suivant, et ainsi de suite. 61 62 Partitions Fat32 NTFS XFS NTFS C'est un système de fichier SÉCURISÉ et JOURNALISÉ, bien avant EXT3FS ou ReiserFS du monde Linux! Cela veut dire qu'il possède une procédure de restauration du système de fichiers permettant de reconstruire rapidement les données du disque après "plantage" du système. Dès le départ, NTFS a su gérer des noms longs de fichiers (<255 caractères) (repris dans les FAT 16 ou 32 de Windows 95/98/ME, au prix d'un!!!) Ces noms utilisent UNICODE, ce qui permet la conservation des noms quand les fichiers sont copiés vers d'autres systèmes. Etant compatible POSIX, NTFS sait distinguer minuscules/majuscules et mémorise la dernière ouverture de fichier. NTFS sait fixer des attributs aux fichiers tels que "exécution seule" (comme sous UNIX) 63 Partitions Fat32 NTFS XFS NTFS permet la tolérance de pannes (utilisation de "RAID5"), ce qui fait que dans un ensemble de disques sur une machine, l'un d'eux peut tomber en panne sans que cela affecte le système ni perde des données (il y a "reprise" automatique par les autres) NTFS a été conçu DES LE DEPART pour être évolutif. NTFS permet de fixer des droits très finement en ce qui concerne l'accès aux fichiers (lecture, écriture, exécution, parcours de répertoire,...), par personnes et/ou par groupe,... Les partitions NTFS sont limitées à 2^64 octets (= 18 446 744 073 709 551 616). NTFS permet le chiffrement individuel des données NTFS permet la gestion de quotas (dans le cas de plusieurs utilisateurs sur la même machine) NTFS permet la création de liens symboliques (comme sous UNIX) 64
Partitions Fat32 NTFS XFS Partitions Fat32 NTFS XFS NTFS autorise la création de flux multiples (plusieurs flux de données pour le même fichier, p.ex. un bitmap et sa miniature, un fichier Word et son résumé,...) NTFS gère les fichiers "clairsemés" (pour des fichiers de très grande taille, le système ne réserve pas de place là où il y a une suite de zéros binaires). Très utile pour des fichiers vidéo par exemple. NTFS gère les points de montage (comme sous UNIX) de différentes unités physiques dans une même arborescence logique. NTFS tient à jour un journal des modifications. NTFS permet la création de "reparse points" dont le rôle est de définir des attributs supplémentaires à des dossiers et fichiers. Tout est sécurisé sous NTFS. Par exemple, la MFT ("Master File Table", qui est un peu à NTFS ce que la table FAT est à une partition FAT) possède une copie, mais située en plein milieu du disque, et susceptible de se déplacer, en fonction de l'état physique du disque. Le secteur de boot est également dupliqué (à la fin de la partition) 65 66 Partitions Fat32, NTFS et Clé USB Partitions Fat32, NTFS et Clé USB FAT32 peut être lu sur divers S.E. (Windows, Linux, MaOS...) pas de journalisation (moins de sécurité) taille de fichiers limitée à 4Go, sous windows, peut être retiré sans "démontage logique" NTFS taille de fichier (presque 16 To), journalisation --> écriture multiples ==> usure prématurée de la mémoire flash, "démontage logique" obligatoire à cause de l'écriture décalée. Utilisez le programme dans la trayicone près de l'horloge, pour effectuer le "démontage logique" avant tout retrait physique du périphérique de stockage (particulièrement DD externes) Par défaut le S.E. Windows ne permet de formater une clé USB qu'en FAT ou FAT32 Si l'on veut absolument la formater en NTFS, il faut le faire dans une console Méthode: Choisir propriétés 67 68
Partitions Fat32, NTFS et Clé USB Partitions Fat32, NTFS et Clé USB Selectionner: USB disk puis propriétés Strategies optimiser pour la performance Et ensuite dans une console: formater L'argument /? permet d'avoir une aide sur la commande format : C:\>format /? Formate un disque utilisable avec Windows XP. FORMAT volume [/FS:sys_fich] [/V:nom_volume] [/Q] [/A:taille] [/C] [/X] FORMAT volume [/V:nom_volume] [/Q] [/F:taille] FORMAT volume [/V:nom_volume][/Q][/T:pistes /N:secteurs] FORMAT volume [/V:nom_volume][/Q] FORMAT volume [/Q] volume Spécifie la lettre de lecteur (suivie de deux-points), le point de montage ou le nom de volume. /FS:sys_fich Spécifie le type de système de fichiers (FAT, FAT32 ou NTFS). /V:nom_de_volume Spécifie le nom de volume. /Q Effectue un formatage rapide. /C NTFS uniquement : Les fichiers créés sur le nouveau volume seront compressés par défaut. /X Force le volume à être démonté d'abord si nécessaire. 69 C:\>format G: /FS:NTFS /Q /C /X /V:XXXX (XXXX le nom choisi pour la Clé) 70 Partitions truecrypt et Disque Dur Partitions NTFS Il est possible sur un disque dur interne ou externe partitioné de monter des volumes encrypté (extrait introduction TrueCrypt): TrueCrypt is a software system for establishing and maintaining an onthe-fly-encrypted volume (data storage device). On-the-fly encryption means that data are automatically encrypted or decrypted right before they are loaded or saved, without any user intervention. No data stored on an encrypted volume can be read (decrypted) without using the correct password/keyfile(s) or correct encryption keys. Entire file system is encrypted (e.g., file names, folder names, contents of every file, free space, meta data, etc). Files can be copied to and from a mounted TrueCrypt volume just like they are copied to/from any normal disk (for example, by simple dragand-drop operations). Files are automatically being decrypted on-the-fly (in memory/ram) while they are being read or copied from an encryptedtruecrypt volume. Le formatage est fait par le logiciel TrueCrypt. Existe pour # S.E. 71 Structure d'un secteur de boot de partition NTFS (Windows NT) Adresse (hexa) Contenu Taille (octets) 000 Instruction de saut à la routine de boot 3 003 Nom du fabricant et n version(p.ex.ntfs) 8 00B Octets par secteur (0x200 = 512) 2 00D Secteurs par cluster (variable) 1 00E Nbre secteurs réservés (0x00) 2 010 inutilisé (0x00) 1 011 inutilisé (0x0000) 2 013 inutilisé (0x0000) 2 015 Descripteur de support (0xF8 pour un disque dur) 1 016 inutilisé (0x0000) 2 018 Nbre de secteurs par piste (variable) 2 01A Nbre de têtes (variable) 2 01C Distance entre 1er secteur du volume et 1er secteur du support 4 020 inutilisé (0x0000) 4 024 inutilisé (0x0000) 4 028 Nombre total de secteurs 8 030 N logique de cluster de $MFT (Master File Table) 8 038 N logique de cluster de $MFTMirr (Miroir de Master File Table) 8 040 Nombre de cluster par segment de fichier 4 044 Nombre de clusters par block d'index 4 048 N de série du disque (créé au formatage à partir de la date) 8 050 Checksum 4 054 à 1FD Routine de boot 426 1FE AA55 (code d'identification, id.secteur de partition) 2 72
Partition NTFS : les Cluster Partitions NTFS : Exercices Les clusters : Quelle que soit la taille d'un fichier, il occupe, sur le disque, un nombre entier de clusters (k * secteurs). Dans une console : C:\>fsutil fsinfo ntfsinfo c: Télécharger le fichier edithexa et retrouvez ces informations C:\>fsutil fsinfo ntfsinfo c: Numéro de série du volume NTFS : 0x3a68504f68500c4f Version : 3.1 Nombre de secteurs : 0x00000000030db9f5 Nombre total de clusters : 0x000000000061b73e Clusters libres : 0x000000000009eaae Total réservé : 0x00000000000001c0 Octets par secteur : 512 Octets par cluster : 4096 Oct./segment d'enreg. de fich. : 1024 Clust./segment d'enreg. de fich. : 0 Longueur de données valide MFT : 0x000000000ccf4000 LCN de démarrage MFT : 0x00000000000c0000 LCN de démarrage MFT2 : 0x000000000061ab7e Début de la zone MFT : 0x000000000037ae80 Fin de la zone MFT : 0x000000000037afc0 C:\> 73 74 Partitions NTFS : Exercice Partitions Fat32 NTFS XFS Dans l'explorateur : Clic droit dans la colonne nom sur un emplacement vide Dans l'explorateur de fichier, un clic droit, puis propriétés, ouvre la fenêtre ci-contre : Nouveau document texte (choisir un nom) Autre clic droit sur ce fichier : Quelle est sa taille? Quelle est sa place occupée? Ouvrir ce fichier, y mettre un caractère, sauvegarder. On constate que la taille sur le disque est supérieure à la taille réelle 73728 = 18 * 4096 Utilité d'archiver les petits fichiers avec tar ou/et zip (ou rar) Mêmes questions 75 76
Partitions NTFS : Exercices Rechercher et compresser quelques fichiers de petite taille Est-ce interessant de comprimer un seul fichier de petite taille? Dans quelle conditions cela devient-il interessant? Partitions Fat32 NTFS XFS Sur le dessin ci-contre, les parties colorées symbolisent des clusters. Les 5 couleurs représentent 5 fichiers occupant 1, 1, 3, 2 et 1 clusters 77 78 Partitions Fat32 NTFS XFS Partitions Fat32 NTFS XFS On efface les fichiers 2 et 4 On enregistre un fichier occupant 4 clusters. Ce fichier est fragmenté. Il est nécessaire d'exécuter une défragmentation à l'aide de mmc.exe compmgmt.msc ou d'autres logiciels libres ou non, plus performants 79 mmc est accessible dans démarer/paramètres/panneau de configuration outil d'administration/gestion de l'ordinateur 80