Système de fichiers

Syst€me de fichiers 1
Système de fichiers
Un système de fichiers (file system ou filesystem en anglais) ou système de gestion de
fichiers (SGF) est une structure de donn•es permettant de stocker les informations et de
les organiser dans des fichiers sur ce que l'on appelle des m•moires secondaires (disque
dur, disquette, CD-ROM, cl• USB, disques SSD, etc.). Une telle gestion des fichiers permet
de traiter, de conserver des quantit•s importantes de donn•es ainsi que de les partager
entre plusieurs programmes informatiques. Il offre ‚ l'utilisateur une vue abstraite sur ses
donn•es et permet de les localiser ‚ partir d'un chemin d'acc€s.
Il existe d'autres faƒons d'organiser les donn•es, par exemple les syst€mes de gestion de
base de donn•es (notamment base de donn•es relationnelle) et les fichiers index•s.
Généralités
Le volume des donn•es trait•es par les applications informatiques atteignant plusieurs
m•ga et giga octets, ces donn•es ne peuvent pas „tre stock•es dans la m•moire centrale.
Un stockage persistant ‚ long terme est •galement n•cessaire. Le principe consiste ‚
stocker ces donn•es dans des m•moires secondaires sous forme de fichiers, c'est-‚-dire de
suites de blocs (la plus petite unit• que le p•riph•rique de stockage est capable de g•rer).
Le contenu de ces blocs, simple suite de donn•es binaires, peut „tre interpr•t• selon le
format de fichier comme des caract€res, des nombres entiers ou flottants, des codes
d'op•rations machines, des adresses m•moires, etc. L…•change entre les deux types de
m•moire se fait ensuite par transfert de blocs.
L'objectif du syst€me de fichiers est de permettre l'acc€s au contenu du fichier (l'ouverture
du fichier, sa copie dans un second emplacement ou sa suppression) ‚ partir de son chemin
d'acc€s, form• d'un nom pr•c•d• d'une liste de r•pertoires imbriqu•s.
Représentation pour l'utilisateur
Pour l'utilisateur, un syst€me de fichiers est vu comme une arborescence : les fichiers sont
regroup•s dans des r•pertoires (concept utilis• par la plupart des syst€mes d…exploitation).
Ces r•pertoires contiennent soit des fichiers, soit r•cursivement d'autres r•pertoires. Il y a
donc un r•pertoire racine et des sous-r•pertoires. Une telle organisation g•n€re une
hi•rarchie de r•pertoires et de fichiers organis•s en arbre.
Principe de stockage
Diff•rentes m•thodes permettent d'associer un nom de fichier ‚ son contenu. Dans le cas
du syst€me de fichier FAT, ancien syst€me de fichier de MS/DOS et de Windows encore
largement utilis• sur les supports amovibles comme les cl•s USB, chaque r•pertoire
contient une table associant les noms de fichier ‚ leur taille et un index pointant vers la
table d'allocation de fichiers, une zone r•serv•e du disque indiquant pour chaque bloc de
donn•es l'index du bloc suivant du m„me fichier.
Dans le cas des syst€mes de fichier d'Unix (ou de Linux) ; les fichiers et les r•pertoires sont
identifi•s par un num•ro unique le num•ro d'inode. Ce num•ro permet d'acc•der ‚ une
structure de donn•es (inode) regroupant toutes les informations sur un fichier ‚ l'exception
du nom, notamment la protection d'acc€s en lecture, en •criture ou des listes de dates,

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ainsi que le moyen d'en retrouver le contenu. Le nom est stock• dans le r•pertoire associ• ‚
un num•ro d'inode. Cette organisation pr•sente l'avantage qu'un fichier unique sur disque
peut „tre connu du syst€me sous plusieurs noms.
L'organisation du syst€me de fichier NTFS est encore plus complexe, fonctionnant un peu ‚
la faƒon d'une base de donn•es.
Restriction de nommage
Le nom d'un fichier est une cha†ne de caract€res, parfois de taille limit•e, et dans laquelle
certains caract€res ayant un sens pour le syst€me d'exploitation peuvent „tre interdits.
C'est le cas par exemple pour les caract€res ‡ : ˆ, ‡ / ˆ ou ‡ \ ˆ sous Windows. Les syst€mes
de fichier Unix sont g•n•ralement neutres pour le jeu de caract€re utilis• (consid•r• au
niveau bas comme une simple suite d'octets). NTFS, utilise le jeu de caract€res UTF-16
pour les noms de fichiers.
Sous Windows, le nom d'un fichier poss€de en g•n•ral un suffixe (extension) s•par• par un
point qui est fonction du contenu du fichier : .txt pour du texte par exemple ; de cette
extension va d•pendre 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
d•tect• par le type MIME inscrit de faƒon transparente dans l'en-t„te des fichiers.
Métadonnées
Chaque fichier est d•crit par des m•tadonn•es (conserv•es 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 tailles du fichier.
Les m•tadonn•es les plus courantes sous UNIX sont :
‰ droits d'acc€s en lecture, •criture et ex•cution selon l'utilisateur, le groupe, ou les autres
;
‰ dates de dernier acc€s, de modification des m•tadonn•es (inode), de modification des
donn•es (block)[1] ;
‰ propri•taire et groupe propri•taire du fichier ;
‰ taille du fichier ;
‰ nombre d'autres inodes (liens) pointant vers le fichier ;
‰ nombre de blocs utilis•s par le fichier[2] ;
‰ type de fichier : fichier simple, lien symbolique, r•pertoire, p•riph•rique, etc.
Sur la plupart des syst€mes Unix, la commande stat permet d'afficher l'int•gralit• du
contenu de l'inode.

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Fonctions du SGF
Le syst€me de gestion des fichiers assure plusieurs fonctions :
‰ Manipulation des fichiers : des op•rations sont d•finies pour permettre la manipulation
des fichiers par les programmes d…application, ‚ savoir : cr•er/d•truire des fichiers,
ins•rer, supprimer et modifier un article dans un fichier.
‰ Allocation de la place sur m•moires secondaires : les fichiers •tant de taille diff•rente et
cette taille pouvant „tre dynamique, le SGF alloue ‚ chaque fichier un nombre variable
de granules de m•moire secondaire de taille fixe (blocs).
‰ Localisation des fichiers : il est n•cessaire de pouvoir identifier et retrouver les donn•es ;
pour cela, chaque fichier poss€de un ensemble d…informations descriptives (nom,
adresseŠ) regroup•es dans un inode.
‰ S•curit• et contr‹le des fichiers : le SGF permet le partage des fichiers par diff•rents
programmes d…applications tout en assurant la s•curit• et la confidentialit• des donn•es.
En effet, un nom et une cl• de protection sont associ•s ‚ chaque fichier afin de le
prot•ger contre tout acc€s 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 mat•riel
ou du logiciel.
Organisation des fichiers
L'organisation physique sous-jacente du m•dium utilis• (blocs, lin•aire) et les m•canismes
d'entr•e/sortie de bas-niveau sont masqu•s. L'utilisateur peut donc organiser ses donn•es
permanentes en les distribuant dans diff•rents fichiers. Le contenu des fichiers est
d•termin• par leur format, qui d•pend de l'application utilis•e.
En plus de cette organisation abstraite, les syst€mes de fichiers peuvent inclure la
compression ou le chiffrement automatique des donn•es, une gestion plus ou moins fine des
droits d'acc€s aux fichiers, et une journalisation des •critures (pour la robustesse, en cas de
d•faillance du syst€me). De plus, certains syst€mes de fichiers peuvent s'•tendre sur un
r•seau entier, comme par exemple NFS. Certains de ces syst€mes de fichiers en r•seau
peuvent „tre distribu•s ou r•partis, comme par exemple PVFS2.
Systèmes de fichiers et systèmes d'exploitation associés ou
compatibles
Le choix du syst€me de gestion des fichiers se fait principalement en fonction du syst€me
d…exploitation. G•n•ralement, les syst€mes d…exploitation les plus r•cents supportent un
grand nombre de syst€mes de fichiers.
MS-DOS (et compatibles) et les premi€res versions de Windows 95 utilisaient les syst€mes
de fichiers FAT16 et FAT12 (pour les supports de moins de 16Mio). Πpartir de Windows 95
OSR2, le choix entre les syst€mes de fichiers a commenc• ‚ s'•largir. FAT16 et FAT32
pouvaient tous les deux „tre utilis•s, et ‚ partir d'une certaine taille de partition, le choix
du syst€me FAT32 •tait alors plus judicieux.
Sous les premi€res versions de Windows NT (NT3.x et NT4), il y a le choix entre le syst€me
FAT16 et NTFS. Ce syst€me d'exploitation ne supporte pas le FAT32. G•n•ralement, le
syst€me NTFS est conseill•, car il procure une s•curit• plus grande ainsi que des
performances accrues par rapport au FAT. Contrairement aux pr•c•dentes versions de
Windows NT, Windows NT5 (Windows 2000) accepte des partitions de type FAT16, FAT32

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et NTFS. Ainsi, le syst€me de fichiers le plus r•cent (NTFS 5) est conseill• puisqu…il offre de
plus nombreuses fonctionnalit•s que les syst€mes FAT.
Le SP1 de Vista propose de formater en exFAT qui est une grosse •volution de la FAT,
proposant une meilleure fiabilit•, une ‡ vraie ˆ gestion des noms longs, et l'ACL. Windows
CE 6 (le futur Windows Mobile 7) g€re aussi ce nouveau FS. Le but de Microsoft est de
remplacer la FAT, principalement utilis•e sur les supports amovibles comme les cartes
m•moires.
Le monde des Unix (Unix, Linux, BSD, MacOS X) supporte un tr€s grand nombre de
syst€mes de fichiers. Cela est d• au fait que malgr• leur nombre, les syst€mes support•s
suivent g•n•ralement 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 syst€me 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 d•compose
en plusieurs cat•gories :
‰ FAT12 ;
‰ FAT16 ;
‰ FAT32 ;
‰ VFAT ;
‰ FATX : syst€me de fichiers pour Xbox.
‰ FFS : Fast File System (BSD, Linux exp•rimental)
‰ 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, HaŽku, Linux en lecture seule et exp•rimental)
‰ 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, Linux (•criture
disponible gr•ce au pilote NTFS-3G), Mac OS X (•criture disponible gr•ce au pilote
NTFS-3G)
‰ ReiserFS (Linux, BSD en lecture seule)
‰ Reiser4 (Linux exp•rimental)
‰ Spufs : Synergistic processing unit filesystem
‰ UFS+ : Unix FS + journal (BSD, Linux en lecture seule)

Syst€me de fichiers 5
‰ XFS (Irix, Linux, BSD en lecture seule)
à Snapshot
‰ Btrfs : ButterFS (Linux exp•rimental)
‰ ZFS : Zettabyte FS (Solaris10, OpenSolaris, FreeBSD 7, Mac OS X en lecture seule, Linux
via FUSE)
‰ HAMMER : (DragonFly BSD datant de 2008)
Réseau
‰ 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 (tous les UNIX ?, Linux)
‰ 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[3] (libre, distribu•, chiffr• et avec tol•rance aux pannes, tous les UNIX, Linux, Mac
OS X, Windows)
Cluster
‰ GFS2, Global file system : Linux
‰ GPFS, General Parallel File Sytem : Linux, AIX
‰ GlusterFS : Linux, UNIX
‰ Lustre, Compression de Linux et de Cluster : Linux
‰ OCFS2, d•velopp• par Oracle : Linux
‰ PVFS2, Parallel Virtual FileSystem version 2 : Linux, UNIX
Spécialisés
‰ 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 syst€mes lisant les CDROM/DVDROM de donn•es
‰ 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 r•el (QNX, Linux en lecture seule)
‰ UDF : le format de disque universel (syst€me de fichiers des DVD-ROM et des disques
optiques r•inscriptibles tels les CD-RW, DVD‘RW, etc.)
‰ VMFS : FS d•di• ‚ la virtualisation (VMware)