le systeme de fichier

Un système de fichiers 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 secondaires (disque dur, disquette, CD-ROM, clé USB, disques SSD, etc.). Une telle gestion des fichiers permet de traiter, de conserver des quantités importantes de données ainsi que de les partager entre plusieurs programmes informatiques. Il offre à l'utilisateur une vue abstraite sur ses données et permet de les localiser à partir d'un chemin d'accès.

Le systeme de fichiers NTFS

Le système de fichiers NTFS (New Technology File System) utilise un système basé sur une structure appelée « table de fichiers maître », ou MFT (Master File Table), permettant de contenir des informations détaillées sur les fichiers. Ce système permet ainsi l’utilisation de noms longs, mais, contrairement au système FAT32, il est sensible à la casse, c’est-à-dire qu’il est capable de différencier des noms en majuscules de noms en minuscules.

Pour ce qui est des performances, l’accès aux fichiers sur une partition NTFS est plus rapide que sur une partition de type FAT car il utilise un arbre binaire performant pour localiser les fichiers. La limite théorique de la taille d’une partition est de 16 exaoctets (17 milliards de To), mais la limite physique d’un disque est de 2To.

C’est au niveau de la sécurité que NTFS prend toute son importance, car il permet de définir des attributs pour chaque fichier. La version 5 de ce système de fichiers (en standard sous Windows 2000 alias NT 5) amène encore de nouvelles fonctionnalités parmi lesquelles des performances accrues, des quotas de disque par volume définis pour chaque utilisateur. NTFS v.5 devrait aussi apporter la possibilité d’administration à distance...

La table des fichiers maitres

La Table d’Allocation de Fichiers est un tableau de valeurs numériques dont chaque case permet de décrire l’allocation des clusters d’une partition, c’est-à-dire l’état (l'occupation ou non par un fichier) de chaque cluster de la partition dont elle fait partie.

Le système de fichiers NTFS est basé sur une structure différente, appelée table de fichiers maître, contenant des enregistrements sur les fichiers et les répertoires de la partition. Le premier enregistrement, appelé descripteur, contient des informations sur la MFT (une copie de celui-ci est stockée dans le second enregistrement). Le troisième enregistrement contient le fichier journal, un fichier qui contient toutes les actions effectuées sur la partition. Les enregistrements suivants, constituant ce que l’on nomme le noyau, référencent chaque fichier et répertoire de la partition sous forme d’objets affectés d’attributs. Cela signifie que les informations relatives à chaque fichier sont stockés dans le fichier, qui est lui même enregistré au sein de la MFT. La MFT représente donc une structure de stockage des données de la partition, et non une liste de clusters.

Le systeme de fichier FAT16

Le premier système de fichier ayant été utilisé sur un système d’exploitation Microsoft est le système FAT, qui utilise une table d’allocation de fichiers (en anglais FAT, File Allocation Table). La table d’allocation de fichiers est en fait un index qui liste le contenu du disque, afin d’enregistrer l’emplacement des fichiers sur celui-ci. Etant donné que les blocs qui constituent un fichier ne sont pas toujours stockés de manière contiguë sur le disque (c’est ce que l’on appelle la fragmentation), la table d’allocation permet de conserver la structure du fichier en créant des liens vers les blocs constitutifs du fichier. Le système FAT est un système 16 bits permettant de décrire un fichier par un nom d’une longueur de 8 caractères et une extension qui en comporte 3. On appelle ainsi ce système FAT16.

Pour améliorer ce point, la version originale de Windows 95 (employant le système FAT16) a été dotée d’une prise en charge améliorée de la FAT, il s’agit du système VFAT (Virtual FAT). La VFAT est un système 32 bits permettant d’enregistrer un fichier avec un nom de 255 caractères de long. Les programmeurs ont toutefois dû veiller à la compatibilité ascendante, de telle façon a pouvoir accéder à ces fichiers à partir d’environnements 16 bits (DOS). La solution a donc été d’affecter un nom pour chaque système. C’est la raison pour laquelle il est possible d’utiliser des noms longs sous Windows 95, tout en pouvant y accéder sous DOS.

Le système de fichiers FAT est un système 16 bits, cela signifie qu’il ne peut pas adresser les clusters sur plus de 16 bits. Le nombre maximum de clusters repérables avec le système FAT est ainsi de 216, soit 65536 clusters. Or, étant donné qu’un cluster est constitué d’un nombre fixé (4,8,16,32, ...) de secteurs de 512 octets contigüs, la taille maximale d’une partition FAT se trouve en multipliant le nombre de clusters par la taille d’un cluster. Avec des clusters d’une taille 32Ko, la taille maximale d’une partition FAT est donc de 2Go.

D’autre part, un fichier ne peut occuper qu’un nombre entier de clusters, c’est-à-dire que si un fichier occupe plusieurs clusters, le dernier sera occupé en partie, et la place inoccupée restante est autant de place perdue. Par conséquent plus la taille d’un cluster est réduite, moins il y a de gaspillage de place. On estime qu’un fichier gaspille en moyenne la moitié d’un cluster, cela signifie que sur une partition de 2Go 16Ko seront perdus par fichier…

La table d'allocation des fichiers

La Table d’Allocation de Fichiers est une liste de valeurs numériques permettant de décrire l’allocation des clusters d’une partition, c’est-à-dire l’état de chaque cluster de la partition dont elle fait partie. La table d’allocation est en fait un tableau dont chaque cellule correspond à un cluster. Chaque cellule contient un chiffre qui permet de savoir si le cluster qu’elle représente est utilisé par un fichier, et, le cas échéant, indique l’emplacement du prochain cluster que le fichier occupe. On obtient donc une chaîne FAT, c’est-à-dire une liste chainée de références pointant vers les différents clusters successifs, jusqu’au cluster de fin de fichier. Chaque entrée de la FAT a une longueur de 16 ou 32 bits (selon qu’il s’agit d’une FAT16 ou d’une FAT32). Les deux premières entrées permettent de stocker des informations sur la table elle-même, tandis que les entrées suivantes permettent de référencer les clusters. Certaines entrées peuvent contenir des valeurs indiquant un état du cluster spécifique. Ainsi la valeur 0000 indique que le cluster n’est pas utilisé, FFF7 permet de marquer le cluster comme défectueux pour éviter de l’utiliser, et les valeurs comprises entre FFF8 et FFFF spécifient que le cluster contient la fin d’un fichier. Chaque partition contient en réalité deux copies de la table, stockées de manière contiguë sur le disque, afin de pouvoir la récupérer si jamais la première copie est corrompue.

Le systeme de fichier FAT32

Bien que la VFAT soit astucieuse, elle ne permet pas de remédier aux limitations de la FAT16. Ainsi, un nouveau système de fichiers (et non une meilleure prise en charge de la FAT telle que VFAT) est apparu avec Windows 95 OSR2. Ce système de fichiers, appelé FAT32 utilise des valeurs 32 bits pour les entrées de la FAT. En réalité seuls 28 bits sont utilisés car 4 bits sont réservés.

Avec l’apparition du système de fichiers FAT32, le nombre maximal de clusters par partition est passé de 65535 à 268 435 455 (228-1). La FAT32 autorise donc des partitions d’une taille beaucoup plus élevée (jusqu’à 8 téraoctets). En réalité la taille théorique maximum d'une partition FAT32 est de 8 To, toutefois Microsoft la limite volontairement à 32 Go sur les systèmes Windows 9x afin de favoriser NTFS (réf: http://support.microsoft.com/default.aspx?scid=kb;fr;184006). Puisqu’une partition FAT32 peut contenir beaucoup plus de clusters qu’une partition FAT16, il est possible de réduire de façon signifiante la taille des clusters et de limiter par la même occasion le gaspillage d’espace disque. A titre d’exemple, pour une partition de 2Go, il est possible d’utiliser des clusters de 4Ko avec le système FAT32 (au lieu de 32Ko en FAT16), ce qui diminue l’espace gaspillée par un facteur 8.

En contrepartie la FAT32 n’est pas compatible avec les versions de Windows antérieures à la version OEM Service Release 2. Un système démarrant avec une version précédente ne verra tout simplement pas ce type de partition.

Autre remarque, les utilitaires de gestion de disque fonctionnant en 16 bits tels que d’anciennes versions de Norton Utilities ne pourront plus fonctionner correctement. En terme de performances, l’utilisation d’un système FAT32 au détriment du système FAT16 apporte en pratique un léger gain en performances de l’ordre de 5%.

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