Les disques et le système de fichiers

a. IDE

Cette section est conservée pour des raisons historiques, la norme SATA ayant remplacé la norme IDE sur la quasi-totalité des ordinateurs de bureau et portables depuis plus de dix ans. Les disques reliés à des contrôleurs IDE (appelés aussi PATA (Parallel ATA) ou ATAPI) se nomment hdX :

Contrairement aux idées reçues, il n’y a pas de limites au nombre de contrôleurs IDE, sauf le nombre de ports d’extension de la machine (slots PCI). De nombreuses...

a. Définition

L’action de « formater » un disque, une clé ou tout support de données consiste uniquement à créer sur un support de mémoire secondaire (volume de stockage) l’organisation logique permettant d’y placer des données. Le mot « formatage » sous Linux est utilisé pour décrire la création d’un système de fichiers. On parle donc de système de fichiers qui est à la fois l’organisation logique des supports au niveau le plus bas comme au niveau de l’utilisateur.

Les informations ne sont pas écrites n’importe comment sur les disques. Une organisation est nécessaire pour y placer tant les informations sur les fichiers qui y sont stockés que les données. Ce sont le système de fichiers et les pilotes associés qui définissent cette organisation. Si les principes de base sont souvent les mêmes entre les divers systèmes présents sous Linux, les implémentations et les organisations logiques des données sur le disque varient fortement. Aussi il n’existe pas un type de système de fichiers, mais plusieurs, au choix de l’utilisateur ou de l’administrateur système.

Tous les systèmes de fichiers Linux doivent respecter les normes POSIX. Comme POSIX définit un ensemble de règles de base, un système de fichiers peut aller au-delà de cette norme en proposant des extensions. La plupart de celles-ci concernent des éléments de sécurité, comme les ACL ou selinux.

Le principe de base d’un système de fichiers est d’associer un nom de fichier à son contenu et d’y permettre l’accès : création, modification, suppression, déplacement, ouverture, lecture, écriture, fermeture. Suivant ce principe, le système de fichiers doit gérer ce qui en découle : mécanismes de protection des accès (les permissions, les propriétaires), les accès concurrents, etc.

b. Représentation

Outre l’organisation et le stockage des informations et des données sur les fichiers, le système de fichiers doit fournir à l’utilisateur...

a. MBR et BIOS

La méthode de partitionnement MBR s’appelle ainsi car la table de partition principale est située dans ce secteur particulier du disque. Le partitionnement MBR date du début des années 1980, à l’époque où les PC travaillaient sur 16 bits, et a subi des modifications qu’on pourrait qualifier de bricolages, pour travailler ensuite sur 32 bits. La position d’un bloc est codée sur 32 bits, et la taille d’un bloc est de 512 octets. On peut donc calculer la taille maximale d’un disque : 2³²*512 octets : 2 To. Vous...

a. Bloc

Le bloc est l’unité de base, atomique, de stockage du système de fichiers. Un fichier occupe toujours un nombre entier de blocs. Ainsi, si un fichier ne contient qu’un seul octet et qu’un bloc a une taille de 4096 octets, 4095 octets sont gâchés. C’est ainsi qu’il est possible de remplir un système de fichiers avec n fichiers de 1 octets, n représentant le nombre de blocs, alors que le volume total des données n’est que de n octets !

Soit un disque contenant 102400 blocs de 4096 octets. Sa taille totale est de 400 Mo. Soient 102400 fichiers de 384 octets. La taille totale des données est de 37,5 Mo. Or le disque est plein, tous les blocs étant utilisés ! Il y a 362,5 Mo de perdus. Il est donc très important de faire attention à la taille de blocs surtout si les fichiers à stocker sont de petite taille.

b. Superbloc

Chaque système de fichiers dispose d’au moins un superbloc (superblock en anglais). Un superbloc est une zone de métadonnées qui contient plusieurs informations sur le système de fichiers :

Linux tente en premier lieu de lire le superbloc primaire, le premier du disque. Il peut arriver que celui-ci soit corrompu suite à de mauvaises manipulations, un crash, une panne. Dans ce cas les données du disque ne sont plus accessibles (impossible de savoir par exemple où se trouve les inodes). Un système de fichiers Linux dispose de copies (backups) des superblocs à plusieurs endroits du disque. Les écritures sur les divers superblocs étant synchrones, ils sont tous identiques. En dernier recours si l’un deux est supprimé, il peut être recopié depuis un autre.

Vous verrez...

mount -t typefs -o options périphérique point_de_montage 

a. Montage par périphérique

La partition sdb1 disposant de nouveau d’un système de fichiers ext4, la commande suivante rattache la racine du système de fichiers contenu dans sdb1 au répertoire /mnt/DATA.

# mount -t ext4 /dev/sdb1 /mnt/DATA 

La commande mount utilisée seule donne tous les détails sur les systèmes de fichiers actuellement montés (périphériques, systèmes de fichiers, points de montage, options) :

# mount | grep '/dev/sd[a-z]' 
/dev/sda1 on /boot type xfs (rw,relatime,seclabel,attr2,inode64,
logbufs=8,logbsize=32k,noquota) 
/dev/sdb1 on /mnt/DATA type ext4 (rw,relatime,seclabel) 

Les mêmes informations sont accessibles en affichant le contenu du fichier /etc/mtab.

# grep '/dev/sd[a-z]' /etc/mtab 
/dev/sda1 /boot xfs rw,seclabel,relatime,attr2,inode64,logbufs=8,
logbsize=32k,noquota 0 0 
/dev/sdb1 /mnt/DATA ext4 rw,seclabel,relatime 0 0 

Montage par label

On peut souligner l’intérêt pratique d’utiliser des labels pour ses systèmes de fichiers. En cas de réorganisation des disques (déplacement dans une chaîne SCSI par exemple), l’ordonnancement des périphériques est modifié. L’utilisation des noms de périphériques oblige dans ce cas à modifier le fichier /etc/fstab à chaque modification. Ce n’est pas le cas avec les labels. Utilisez le paramètre -L de mount, suivi du nom du volume.

# mount -t ext4 -L DATA /mnt/DATA 
# mount 
... 
/dev/sdb1 on /mnt/DATA type ext4 (rw,relatime,seclabel) 

La liste des labels actuellement connus de Linux peut être obtenue en listant le répertoire /dev/disk/by-label. Notez que le label est un lien symbolique vers le fichier périphérique correspondant :

# ls -l /dev/disk/by-label/ 
total 0  
lrwxrwxrwx. 1 root root 10 29 janv. 21:05 DATA...

a. Par système de fichiers

La commande df permet d’obtenir des statistiques d’occupation de chaque système de fichiers monté. Sans argument, df fournit des informations sur tous les systèmes de fichiers. Vous pouvez passer comme argument un périphérique monté ou un point de montage. Si vous passez un répertoire quelconque, df donne des informations sur le système de fichiers qui contient ce répertoire.

# df 
Sys. de fichiers        blocs de 1K Utilisé Disponible Uti% Monté sur 
/dev/mapper/fedora-root    15718400 6504544    9213856  42% /
/dev/sda1                   1038336  229732     808604  23% /boot 
/dev/sdb1                  10051792   36888    9484576   1% /mnt/DATA 

Le résultat est explicite. L’unité par défaut est le kilo-octet (identique au paramètre -k) bien que la norme POSIX définisse une unité de bloc à 512 octets. Vous pouvez modifier les paramètres pour demander le résultat en Mo (-m).

# df -m /mnt/DATA/ 
Sys. de fichiers blocs de 1M Utilisé Disponible Uti% Monté sur 
/dev/sdb1               9817      37       9263   1% /mnt/DATA 

Pour que ce soit plus lisible, rajoutez le paramètre -h (Human readable).

# df -h /mnt/DATA/ 
Sys. de fichiers Taille Utilisé Dispo Uti% Monté sur 
/dev/sdb1          9,6G     37M  9,1G   1% /mnt/DATA 

Ne confondez pas ce dernier paramètre avec -H qui affiche le résultat en unités SI (Système International).

# df -H /mnt/DATA/ 
Sys. de fichiers Taille Utilisé Dispo Uti% Monté sur 
/dev/sdb1           11G     38M  9,8G   1%...

a. Droits et utilisateurs

Le rôle d’un système d’exploitation est aussi d’assurer la sécurité et l’accès aux données, ce qui est possible grâce au mécanisme des droits. Chaque fichier ou répertoire se voit attribuer des droits qui lui sont propres, des autorisations d’accès individuelles. Lors d’un accès le système vérifie si celui-ci est permis.

À sa création par l’administrateur, un utilisateur se voit affecter un UID (User Identification) unique. Les utilisateurs sont définis dans le fichier /etc/passwd. De même chaque utilisateur est rattaché à un groupe au moins (groupe principal), chaque groupe possédant un identifiant unique, le GID (Group Identification). Les groupes sont définis dans /etc/group.

La commande id permet d’obtenir ces informations. En interne, le système travaille uniquement avec les UID et GID, et pas avec les noms eux-mêmes.

$ id 
uid=1000(seb) gid=100(users) groupes=7(lp),16(dialout),33(video), 
100(users) 

À chaque fichier (inode) sont associés un UID et un GID définissant son propriétaire et son groupe d’appartenance. Vous affectez des droits pour le propriétaire, pour le groupe d’appartenance et pour le reste du monde. On distingue trois cas de figure :

Sur cette ligne du tableau, le répertoire Documents appartient à l’utilisateur seb et au groupe users, et possède les droits rwxr-xr-x.

b. Signification