Les systèmes de fichiers de l'ordinateur

Dans les mémoires de masse, telles que disque dur, disquettes, CD-ROM, DVD-ROM ... les données à préserver sont enregistrées dans ce qu'on appelle des fichiers.
Ces données se présentent toujours sous la forme de suites de chiffres binaires, pouvant représenter aussi bien des caractères alphanumériques que des nombres entiers ou des décimaux, que des éléments d'images, que des codes à exécuter ...
Ils sont regroupés dans des blocs (ou grappes) ce qui correspond à la plus petite unité que le périphérique de stockage est capable de gérer. Un ou plusieurs blocs sont nécessaires pour former un fichier, selon la taille de ce fichier.
Afin de pouvoir écrire, retrouver, lire ces données, ces blocs sont organisés selon un système de fichier.
Il existe plusieurs sortes de systèmes de fichiers, suivant le type du support, mais également, pour certains supports, selon le système d'exploitation qui équipe l'ordinateur.

Cette page ne parle que de la face visible des systèmes de fichiers. La face cachée du système de fichiers de Linux sera traitée dans une autre page.

Un système de fichiers (FS ou FileSystem en anglais) ou système de gestion de fichiers (SGF) est une structure de données permettant de stocker les informations et de les organiser dans des fichiers sur ce que l'on appelle des mémoires de masse.

Pour l'utilisateur un système de fichiers se présente comme une arborescence : les fichiers sont regroupés dans des répertoires (concept utilisé par la plupart des systèmes d'exploitations). Ces répertoires contiennent soit des fichiers, soit d'autres répertoires.
Il y a donc un répertoire racine et des sous-répertoires. Une telle organisation génère une hiérarchie de répertoires et de fichiers organisés en arborescence.
Dans la figure ci-contre, le répertoire racine contient :

• un répertoire 'Cours', contenant un autre répertoire et 6 fichiers
• un répertoire 'Factures', contenant un fichier
• trois autres répertoires dont le contenu n'est pas affiché ici
• deux fichiers

Une telle organisation en arborescence permet de classer les fichiers d'une façon logique, de manière à les retrouver facilement.

Convention d'écriture

Lorsque vous voulez indiquer le nom d'un fichier et l'endroit où il est rangé, on parle de chemin d'accès.

Sous DOS, il s'écrira, par exemple, C:\Mes documents\fichier.txt
Le nom du document est séparé par un "\" du répertoire qui le contient et les répertoires sont également séparés par "\".

Par contre, sous Linux, c'est un caractère "/" qui sépare : /home/titi/Documents/fichier.txt

Le formatage consiste à préparer le support qui va recevoir des données.
Le formatage efface la totalité de la disquette ou de la partition.
On distingue deux étapes :

Le formatage physique ou de bas niveau

Il organise la surface des disques en éléments de base (blocs ou pistes, secteurs et cylindres) et a pour but de préparer la surface du disque à accueillir des données.
Il est réalisé en usine, par le fabricant du support de stockage, avec des outils bien spécifiques.
Ce formatage est fait avant la mise en place de tout système de fichiers. Il peut être repris, pour les disquettes, afin d'en modifier la géométrie, par exemple.

Le formatage logique

C'est le formatage logique qui crée le système de fichiers.
Normalement, ce formatage est effectué au moment de l'installation du système d'exploitation de l'ordinateur. Le type de système de fichiers dépend d'ailleurs du système d'exploitation qui est installé.
Mais quel que soit le système installé, sa fonction reste la même : organiser le disque dur ou de façon plus générale, le système de stockage des informations. Cela veut dire : permettre la création de répertoires et la création des fichiers, permettre leur modification, permettre leur suppression, permettre de gérer ses données.

Sur un disque ou tout autre périphérique de stockage, il y a des programmes et des données personnelles.
Nous avons vu que lorsqu'on fait un formatage, toutes les données déjà présentes vont être effacées.
Il est judicieux de séparer les programmes des données personnelles. Cela pourrait être fait en installant deux disques, par exemple. Mais il existe une solution bien plus intéressante : le partitionnement.
Le partitionnement d'un disque ou d'une clé USB consiste à découper l'espace total en plusieurs parties.
Chacune de ces parties devient indépendante des autres. Vous pouvez, par exemple, formater une partition d'un disque sans pour autant détruire les données des autres partitions de ce même disque.
Ces partitions sont généralement réalisées au moment de l'installation du système d'exploitation, juste avant leur formatage.
Historiquement, il était prévu de pouvoir créer jusqu'à 4 partitions sur une même unité. Ces partitions sont décrites dans une table des partitions et cette table ne possède que 4 entrées, d'où la limitation de leur nombre. La table se trouve dans le premier secteur du premier cylindre du disque dur : le MBR ou Master Boot Record.
Une de ces quatre partitions pourra être choisie comme partition de démarrage (partition active) et contiendra alors le petit programme nécessaire au démarrage de l'ordinateur.

Suivant le système d'exploitation installé, la dénomination des lecteurs de disquettes, des disques durs, des clés USB ... ne se fait pas de la même manière.

Sous DOS et les systèmes qui en découlent

DOS et Windows ne font pas de différence entre lecteur de disquette, disque dur, partitions de disque, lecteur et graveurs de CD et DVD : ils sont tous désignés par une lettre de l'alphabet.
Il y a cependant un certain ordre :

Lecteurs de disquettes

• A: et B: pour les deux éventuels lecteurs de disquettes

Disques durs, lecteurs et graveurs CD et DVD, clés USB

• C: partition MS-DOS principale sur le premier disque dur physique (ou premier disque entier s'il n'est pas partitionné)

Les lettres suivantes sont ensuite attribuées dans l'ordre suivant :

• partition MS-DOS principale sur le deuxième disque dur physique, s'il existe (ou deuxième disque entier s'il n'est pas partitionné)
• partition MS-DOS principale sur le troisième disque dur physique, s'il existe (ou troisième disque entier s'il n'est pas partitionné)
• ainsi de suite pour tous les disques physiques existants
• ensuite, les autres partitions du premier disque physique, s'il y en a
• les autres partitions du deuxième disque physique,s'il y en a
• ainsi de suite
• ensuite le reste : disques virtuels, lecteurs CD ou DVD ...

Les périphériques sous Linux

Avec Linux, les périphériques sont mieux classés :

Lecteurs de disquettes

• /dev/fd0 et /dev/fd1 pour les deux éventuels lecteurs de disquettes

Disques durs, lecteurs et graveurs CD et DVD, clés USB

Maintenant (depuis le noyau 2.6.18), les disques durs SCSI, Serial ATA et mêmes les disques durs IDE sont tous nommés en /dev/sdX par les nouveaux pilotes libata de Linux.

• /dev/sda, /dev/sdb ... pour tous les disques durs, les clés USB ...
• /dev/sr0, /dev/sr1 ... pour les lecteurs et graveurs de CD et DVD

Avec les anciens pilotes, mais ce n'est plus d'actualité.

• /dev/hda et /dev/hdb pour les disques et lecteurs du contrôleur IDE primaire
• /dev/hdc et /dev/hdd pour les disques et lecteurs du contrôleur IDE secondaire
• /dev/sda, /dev/sdb, /dev/sdc ... les disque SCSI, SATA ou clé USB

Sous DOS et les systèmes qui en découlent

Sous DOS et et autres Windows, les partitions ne se distinguent pas des disques durs. Une lettre leur est attribuée, comme vu ci-dessus. La conséquence est qu'il n'est pas possible de savoir ce qui est disque et ce qui est partition, ni sur quel disque se trouve une partition donnée.

Les partitions sous Linux

Lorsque un ou plusieurs disques sont partitionnés, les partitions qui en découlent s'appelleront :

• /dev/sda1, /dev/sda2, /dev/sda3 pour les 3 premières partitions primaires du disque maître du contrôleur IDE primaire
• /dev/sda4 pour la 4ème partition primaire ou la partition étendue du disque maître du contrôleur IDE primaire
• /dev/sda5, dev/sda6 ... pour les partitions logique du disque maîtres du contrôleur IDE primaire
• idem pour le le disque esclave du contrôleur IDE primaire et des disques du contrôleur IDE secondaire, mais avec /dev/sdb ...
• idem pour les disques suivants, mais avec /dev/sdbX, /dev/sdcX ...

Tout ordinateur possède un BIOS, c'est-à-dire un microprogramme qui initialise les différents périphériques (bus, ram, disques ...).
Il recherche un système d'exploitation situé dans une petite zone, sur l'un de ses périphériques accessibles.

La taille et l'emplacement de cette zone dépendent de la plate-forme informatique et du dispositif.
Celle-ci est généralement placée sur le premier secteur de la première piste du périphérique de démarrage (souvent, le premier disque dur).
Ce secteur est de taille trop réduite pour contenir un programme autonome. Son rôle est limité au chargement d'un programme de taille plus importante, typiquement le système d'exploitation, de manière directe ou via un chargeur d'amorçage.

Vous avez vu, dans le deuxième paragraphe, que les fichiers sont organisés en arborescence, avec un répertoires qui contiennent les fichiers. Ce répertoire peut lui-même être contenu dans un répertoire situé à un niveau supérieur et ainsi de suite. Le tout forme une arborescence, comme les branches d'un arbre.

Sous DOS et les systèmes qui en découlent

Il n'y a pas de montage : chaque lecteur (physique ou logique), désigné par une lettre (A:, B:, C: ...) possède sa propre arborescence.

Sous Linux : les montages

Par contre, sous Linux, il n'y a qu'une seule et unique arborescence.
Les arborescences des différentes partitions et des différents lecteurs y sont accrochés. Pour être plus précis, ces arborescences sont affectées à un répertoire donné, appelé point de montage.
ainsi, actuellement, un lecteur est monté au répertoire /run/media/user_actuel/disk.