Systme de fichiers

DEFINITION :

Un systme de fichiers (file system ou filesystem en anglais) ou systme de gestion de fichiers (SGF) est :

une faon de stocker les informations et de les organiser dans des mmoires secondaires (disque dur, CD-ROM, cl USB, SSD, disquette, etc.).

Il existe d'autres faons d'organiser les donnes, par exemple les bases de donnes (notamment base de donnes relationnelle) et les fichiers indexs.

PLAN

1 Gnralits

2 Reprsentation pour l'utilisateur

3 Principe de stockage

4 Nom de fichier

5 Mtadonnes

6 Fonctions du SGF

7 Organisation des fichiers

8 Systmes de fichiers et systmes d'exploitation associs ou compatibles

1 Gnralits

Le volume des donnes traites par les applications informatiques atteint couramment plusieurs centaines de gigaoctet et va jusqu' plusieurs traoctets pour certaines applications industrielles.

L'objectif du systme de fichiers est de permettre l'accs au contenu des fichiers stocks (Louverture du fichier, son enregistrement sa copie ou son dplacement dans un second emplacement, ou sa suppression) partir de leur chemin d'accs, form d'un nom prcd d'une liste de rpertoires imbriqus.

2 Reprsentation pour l'utilisateur

Pour l'utilisateur, un systme de fichiers est vu comme une arborescence : les fichiers sont regroups dans des rpertoires (concept utilis par la plupart des systmes dexploitation).

Ces rpertoires contiennent soit des fichiers, soit rcursivement d'autres rpertoires. Il y a donc un rpertoire racine et des sous-rpertoires. Une telle organisation gnre une hirarchie de rpertoires et de fichiers organiss en arbre.

3 Principe de stockage

Diffrentes mthodes permettent d'associer un nom de fichier son contenu.

Dans le cas du systme de fichier FAT, chaque rpertoire contient une table associant les noms de fichiers leur taille et un index pointant vers la table d'allocation de fichiers, une zone rserve du disque indiquant pour chaque bloc de donnes l'index du bloc suivant du mme fichier.

Dans le cas des systmes de fichier d'Unix (ou de Linux), les fichiers et les rpertoires sont identifis par unnumro unique, le numro d'inode. Ce numro permet d'accder une structure de donnes (inode) regroupant toutes les informations

Le nom est stock dans le rpertoire associ un numro d'inode. Cette organisation prsente l'avantage qu'un fichier unique sur disque peut tre connu du systme sous plusieurs noms L'organisation du systme de fichier NTFS est encore plus complexe, fonctionnant un peu la faon d'une base de donnes.

4 Nom de fichier

Le nom d'un fichier est une chane de caractres, souvent de taille limite.

5 Mtadonnes

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

Les mtadonnes les plus courantes sous UNIX sont :

droits d'accs en lecture, criture et excution selon l'utilisateur, le groupe, ou les autres ;

dates de dernier accs, de modification des mtadonnes (inode), de modification des donnes (block) ;

propritaire et groupe propritaire du fichier ; taille du fichier ; nombre d'autres inodes (liens) pointant vers le

fichier ; nombre de blocs utiliss par le fichier ; type de fichier : fichier simple, lien

symbolique, rpertoire, priphrique, etc.

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

6 Fonctions du SGF

Le systme de gestion des fichiers assure plusieurs fonctions :

Manipulation des fichiers :

des oprations sont dfinies pour permettre la manipulation des fichiers par les programmes dapplication, savoir : crer/dtruire des fichiers, insrer, supprimer et modifier un articledans un fichier.

Allocation de la place sur mmoires secondaires :

les fichiers tant de taille diffrente et cette taille pouvant tre dynamique, le SGF alloue chaque fichier un nombre variable de granules de mmoire secondaire de taille fixe (blocs).

Localisation des fichiers :

il est ncessaire de pouvoir identifier et retrouver les donnes ; pour cela, chaque fichier possde un ensemble dinformations descriptives (nom, adresse) regroupes dans un inode.

Scurit et contrle des fichiers :

le SGF permet le partage des fichiers par diffrents programmes dapplications tout en assurant la scurit et la confidentialit des donnes. En effet, un nom et une cl de protection sont associs chaque fichier afin de le protger contre tout accs 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 matriel ou du logiciel.

7 Organisation Des Fichiers L'organisation physique sous-jacente du mdium utilis (blocs, linaire) et les mcanismes d'entre/sortie de bas-niveau sont masqus.

L'utilisateur peut donc organiser ses donnes permanentes en les distribuant dans diffrents fichiers.

En plus de cette organisation abstraite, les systmes de fichiers peuvent inclure la compression ou le chiffrement automatique des donnes, une gestion plus ou moins fine des droits d'accs aux fichiers, et une journalisation des critures (pour la robustesse, en cas de dfaillance du systme).

8 Systmes de fichiers et systmes d'exploitation associs ou compatibles

Le choix du systme de gestion des fichiers se fait principalement en fonction du systme dexploitation. Gnralement, les systmes dexploitation les plus rcents supportent un grand nombre de systmes de fichiers.

MS-DOS : FAT16 et FAT12 (pour les supports de moins de 16 Mio). Windows 95 OSR2 : FAT16 et FAT32 Windows NT (NT3.x et NT4) : FAT16 et NTFS. (Windows 2000) accepte des partitions de type FAT16, FAT32 et NTFS NTFS G5 Le SP1 de Vista propose de formater en exFAT (gestion des noms longs, et l'ACL.)

Le monde des Unix (Unix, Linux, BSD, MacOS X) supporte un trs grand nombre de systmes de fichiers.

Non journaliss

ext et ext2 : Extented FS version 2 (Linux, BSD, Windows via un pilote tiers) exFAT : Extended File Allocation Table (nouveau systme de fichiers propos par Microsoft pour remplacer la FAT sur les supports amovibles) FAT : File Allocation Table (DOS/Windows, Linux, BSD, OS/2, Mac OS X). Se dcompose en plusieurs catgories : FAT12 ; FAT16 ; FAT32 ; VFAT ; FATX : systme de fichiers pour Xbox. FFS : Fast File System (BSD, Linux exprimental) 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)

Journaliss

BeFS (BeOS, Haiku, Linux en lecture seule et exprimental) ext3 : Extented FS version 3 - notamment pour l'ajout de la journalisation (Linux, BSD) ext4 : Extented FS version 4 - notamment pour une capacit 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/7, Linux et Mac OS X (criture disponible grce au pilote NTFS-3G)) ReiserFS (Linux, BSD en lecture seule) Reiser4 (Linux exprimental) Spufs : Synergistic processing unit filesystem UFS+ : Unix FS + journal (BSD, Linux en lecture seule) XFS (Irix, Linux, BSD en lecture seule)

Snapshot

Les systmes de fichiers snapshot, ou, en franais, instantans, offrent la possibilit d'enregistrer l'tat du systme de fichiers un instant donn.

Btrfs : ButterFS (Linux) ZFS : Zettabyte FS (Solaris10, OpenSolaris, FreeBSD 7, Mac OS X en lecture seule, Linux via FUSE) HAMMER : (DragonFly BSD datant de 2008) ACFS : ASM Cluster FS (Linux AIX Solaris Windows) dvelopp par Oracle

Rseau

(NFS : network file system en anglais) AFS Andrew File System : (AIX, Linux) CodaFS (Linux) NFS (tous les UNIX, Linux,

Mac OS X, IRIX) (Windows pour la 4)

NCP NetWare Core Protocol (Novell NetWare, Linux en client seul)

SSHFS (Linux via FUSE) SMB ou Server Message Block (Windows)

(Linux, BSD et Mac OS X via Samba) CIFS (volution de SMB, support par Samba

ainsi que par Windows 2000 et XP) Tahoe (libre, distribu, chiffr et avec

tolrance aux pannes, tous les UNIX, Linux, Mac OS X, Windows)

Spcialiss

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

systmes lisant les CDROM/DVDROM de donnes

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 rel (QNX, Linux en lecture seule)

UDF : le format de disque universel (systme de fichiers des DVD-ROM et des disques optiquesrinscriptibles tels les CD-RW, DVDRW, etc.)

VMFS : FS ddi la virtualisation (VMware)