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OS || Système de fichiers || File systems

Définition

Un système de fichiers (ou file systems en anglais - FS) est une structure (ou organisation) permettant la gestion des fichiers et des dossiers dans lesquels seront stockées les données. L'objectif du système de fichier est de permettre l'accès au contenu du fichier (l'ouverture du fichier, sa recopie à un second emplacement ou sa suppression) à partir de son chemin d'accès, formé d'un nom précédé d'une liste de répertoires imbriqués.

Un fichier est une collection logique d’information. Un système de fichiers est une collection de fichiers.

Une des fonctions d'un système d'exploitation (SE/OS) est de masquer les spécificités des disques et des autres périphériques d'E/S et d'offrir a l'utilisateur un modèle de manipulation des fichiers agréable et indépendant du matériel utilisé. Il faut également ouvrir un fichier avant de l'utiliser, le fermer ultérieurement. Les fichiers sont regroupés en répertoires arborescents; ils sont accessibles en énonçant leur chemin d'accès (chemin d'accès absolu à partir de la racine ou bien chemin d'accès relatif dans le cadre du répertoire de travail courant). L'OS gère également la protection des fichiers.

Répertoires, noms de fichiers et partitions

Répertoires

Les systèmes de fichiers permettent aux utilisateurs d’organiser des fichiers et d’autres objets de systèmes de fichiers au moyen de répertoires. Un répertoire (dossier) est généralement défini comme un objet du système de fichier contenant d’autres objets de systèmes de fichiers.

Les entrées des répertoires déterminent le chemin d’accès absolu ou nom associé à un objet du système de fichiers. En commençant par le répertoire racine, le chemin d’accès absolu est construit en concaténant la séquence des noms parcourus séparé par un «backslah» (\) sous Windows ou DOS et un «slash» (/) sous linux ou Unix.

La plupart des systèmes prennent en charge la notion de répertoire courant ; au lieu de recourir à un chemin d’accès complet, s’avérant très long, il est possible de spécifier un chemin d’accès relatif.

Noms de fichiers

Les noms de fichiers représentent des mécanismes d’abstraction qui permettent d’écrire des données et de les trouver plus tard : chaque fichier est référencé par son nom. Le nom d’un fichier possède une longueur maximale qu’il ne peut pas dépasser relativement au système d’exploitation (DOS : 8+3, Windows XP : 255). Le nom est généralement composé de la partie nom et la partie extension séparés par un point.

Partitions

Les fichiers sont généralement stockés sur des unités de mémoire secondaire ; la mémoire vive peut néanmoins être utilisée pour stocker des fichiers, tels que les fichiers temporaires, pour lesquels un accès rapide est souhaité. La notion de partition peut également entrer en compte pour déterminer sur quelle unité doit être stockée un fichier. Sur certains systèmes, comme Dos et Windows, la partition est spécifiée dans le chemin d’accès. Le nom C:\Windows\info.txt (sous Windows) indique que l’objet du système de fichiers nommé \Windows\info.txt se trouve sur la partition C:.

Type des objets du système de fichier

Dans de nombreux systèmes d’exploitation, les noms des systèmes de fichiers peuvent faire référence à des objets qui ne sont ni des fichiers ni des répertoires. Les objets qui peuvent se trouver dans un système de fichiers comprennent les éléments suivants :

  • Un raccourci : un raccourci est un pointeur vers un autre nom dans le système de fichiers. Dans la plupart des cas, le fait de se référer à un raccourci revient à se référer au nom pointé par le raccourci. La suppression du nom vers lequel pointe le raccourci laisse généralement le raccourci en suspens.
  • Un périphérique : un élément matériel, comme une clé USB ou un disque dur externe, un lecteur CD/DVD,…
  • Un tube : un canal de communication entre 2 processus. Un processus envoie des données dans le tube l’autre processus lit ces données depuis le tube. Le tube met en mémoire tampon les données écrites à l’intérieur, jusqu'à ce qu’un autre processus lise les données. Le tampon est généralement de taille limitée et un processus qui écrit sur le tube doit être suspendu lorsque le tampon est plein. Les tubes peuvent être nommés ou non. Comme ils n’ont pas de nom les identifiant, les tubes sans nom ne sont généralement accessibles que par le processus les ayant créés ou les processus qui sont des descendant du processus.
  • De la mémoire partagée : une allocation d’emplacement de mémoire utilisable par un ou plusieurs processus. Comparable à un fichier sur un disque virtuel.


Fonctions des systèmes de fichiers

Le système de fichier doit offrir aux utilisateurs la possibilité d’accomplir des opérations abstraites sur les objets au sein du système de fichiers. Il doit, au minimum, proposer les fonctions suivantes : créations, suppression, lecture et écriture.

FAT/FAT32

C'est le système de fichier “historique” utilisé par DOS & Windows. Il est limité en taille et ne gère pas les droits d'accès aux fichiers ni la compression ou le chiffrement. FAT signifie File Alocation Table et se présente sous différentes versions/évolutions : FAT12, FAT16, FAT32, VFAT, exFAT,…

Limitations

FAT12 FAT16 FAT32
Date d'introduction 1977 (Microsoft BASIC) 1987 (Compaq DOS 3.31) 1996 (Windows 95 OSR2)
Taille maximale de fichier limité par la taille du disque 4 Gio (mais limité par la taille du disque) 4 Gio
Nombre maximal de fichiers un peu plus de 4 070 65518 supérieur à 250 millions
Taille maximale des noms de fichiers 8.3 (8 caractères pour le nom + 3 caractères pour l'extension) 8.3 (comme FAT12) (étendu à 255 en VFAT) 255 caractères
Taille maximale de volume (partition) 32 Mio 2 Gio (voire 4 Gio) 2 Tio (8 Tio en théorie)

NTFS

C'est le système de fichier qui est apparu avec les versions NT (New Technology) de Windows. C'est un système de fichier journalisé et il gère les droits d'accès, la compression et le chiffrement. NTFS signifie New Technology File System

NTFS
Date d'introduction juillet 1993 (Windows NT 3.1)
Taille maximale de fichier en pratique 16 TiB (en théorie 16 EiB1))
Nombre maximal de fichiers 4 294 967 295 (232 − 1)
Taille maximale des noms de fichiers 255 caractères (UTF-16)
Taille maximale de volume (partition) en pratique 16 TiB (en théorie 16 EiB)


Principales fonctionnalités de NTFS

  • Meilleure évolutivité pour les disques volumineux : Le système NTFS autorise une taille de partition ou de volume maximale très largement supérieure à celle des systèmes FAT et pour les volumes et partitions de grande taille, il ne subit pas de dégradation des performances comme c'est le cas avec les systèmes FAT.
  • Active Directory (et les domaines, qui font partie de Active Directory). Avec Active Directory, vous pouvez afficher et contrôler facilement les ressources réseau. Avec les domaines, vous pouvez régler les options de sécurité tout en conservant une administration simple. Les contrôleurs de domaine et Active Directory nécessitent le système NTFS.
  • Fonctionnalités de compression, notamment la possibilité de compresser ou de décompresser un lecteur, un dossier ou un fichier spécifique. (Cependant, un fichier ne peut pas être compressé et chiffré [cryptage] en même temps.)
  • Chiffrement des fichiers : améliore considérablement la sécurité. (Cependant, un fichier ne peut pas être compressé et chiffré en même temps.)
  • Autorisations : peuvent être définies sur des fichiers individuels plutôt que sur des dossiers.
  • Utilisation des clichés instantanés (snapshot)
  • Stockage étendu : permet d'étendre votre espace disque en facilitant l'accès aux supports amovibles tels que les bandes. (Cette fonctionnalité n'est pas disponible avec Windows Server 2003, Web Edition, ni avec Windows Server 2003, Standard Edition.)
  • Journalisation : l'enregistrement dans un journal des activités du disque pour la récupération permet au système NTFS de restaurer rapidement des informations en cas de panne de courant ou de problème système.
  • Fichiers incomplets : il s'agit de fichiers très volumineux créés par des applications de telle sorte qu'une quantité d'espace disque minimale soit nécessaire. NTFS alloue de l'espace disque uniquement pour les portions du fichier qui sont écrites.
  • Quotas de disque : permettent d'analyser et de contrôler la quantité d'espace disque utilisée par chaque personne (utilisateur du système).
  • Possibilité de monter les partitions et volumes de disques différents dans une arborescence unique. (Un peu comme les système Unix. Tous les systèmes de fichiers sont montés sur le volume C:.)

Liens


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1) L'exbibyte est une unité d'information de stockage informatique. Il est une contracture de EXa BInary BYte. Son abréviation est EiB. 1 exbibyte = 260 bytes = 1,152,921,504,606,846,976 bytes = 1,024 pebibytes - Voir l'article "Octet" sur Wikipédia