Cours Système de fichiers en PDF (Avancé)

Système de Fichiers (OS) : Un système de fichiers, ou SGF (système de gestion de fichiers), regroupe les structures logicielles et les métadonnées permettant l'organisation, l'accès et la persistance des données sur des supports de masse. Il couvre la relation entre blocs physiques (LBA/CHS), structures d'allocation (inode, FAT), tables de partition (MBR/GUID) et mécanismes de cohérence comme la journalisation. Le document de 41 pages fournit des explications techniques et des exemples pratiques, téléchargeables en PDF.
En complément des aspects logiques, le cours aborde contraintes de persistance : latence et débit des médias, gestion des secteurs défectueux, remappage et limites propres aux SSD (usure), et impacts sur la stratégie d'allocation et la récupération des données.

🎯 Ce que vous allez apprendre

Le concept de Système de Gestion de Fichiers (SGF)

• Géométrie et adressage disque (CHS, LBA) — comprendre la différence entre CHS et LBA, pourquoi l'adressage logique a remplacé l'adressage physique et comment le BIOS/contrôleur traduit ces adresses lors du boot; implications sur la taille des partitions et contraintes de démarrage.
• Structures d'un système de fichiers (inode, entrées de répertoire) — description précise de la structure d'un inode, des attributs stockés et du mécanisme d'adressage des blocs ; rôle des inodes pour la localisation des données.
  • Types de fichiers : fichiers réguliers, répertoires, liens symboliques et fichiers de périphériques.
  • Distinction d'inodes selon le type d'objet et mécanismes d'indexation et résolution de chemin.
  • Métadonnées temporelles : atime, mtime, ctime et leur impact sur les opérations d'E/S et la cohérence des sauvegardes.
• Partitionnement et tables (MBR, GUID/UUID) — connaître la structure d'une table de partitions MBR et les limites qui ont motivé l'apparition des GUID/UUID; analyser une table, identifier partitions primaires/étendues et interpréter un UUID pour lier partitions et systèmes de fichiers.
• Ext2 / Ext3 et journalisation — comparaison des mécanismes d'ext2 et de la journalisation ext3, types de journaux et conséquences en matière de récupération après crash; justification du choix d'un mode de journalisation selon la contrainte d'intégrité vs performance.
• FAT et NTFS (principes comparés) — cartographie de la File Allocation Table et concepts-clés de NTFS (allocation, métadonnées avancées) pour identifier forces et faiblesses en interopérabilité et récupération de données.
• Administration pratique
  • Commandes et exemples pour formater, monter/démonter à la volée et configurer /etc/fstab.
  • Gestion des quotas, sparse files et automatisation du montage ; diagnostic d'erreurs courantes liées aux permissions ou à la fragmentation.
  • Permissions et droits d'accès — étude des bits de protection (rwx), des identifiants UID/GID et des commandes chmod / chown.

📑 Sommaire du document

Pourquoi choisir ce cours ?

Le document propose un parcours technique liant matériel (géométrie disque, contrôleur) et logiciels (tables de partitions, inodes, journalisation) en 41 pages concises. Approche pragmatique : définitions structurées, exemple d'une partition ext3 et une rubrique « quelques commandes utiles » facilitant la mise en pratique. L'auteur, Thierry vaira, s'appuie sur exemples concrets et annexes (fstab, quotas, sparse files) pour un usage opérationnel.

Structure et hiérarchie du SGF

Organisation logique de l'arborescence système et principes de hiérarchie : le point de montage racine / contient les répertoires structurants (/bin, /sbin, /etc, /var, /home, /dev). Chaque emplacement a une vocation claire — par exemple /etc pour la configuration, /var pour les données variables, et /home pour les profils utilisateurs. La séparation facilite les sauvegardes, les droits d'accès et la localisation des fichiers critiques pendant les opérations de récupération.

Sécurité : Droits et permissions des fichiers

Gestion des droits et sécurité

Attributs de base : les trois bits de permission pour propriétaire, groupe et autres (rwx) contrôlent lecture, écriture et exécution. L'identité des propriétaires s'exprime via UID et GID. Les commandes principales sont chmod et chown, complétées par les ACLs pour des contrôles plus fins. Les bits spéciaux SUID/SGID et le sticky bit modifient le comportement d'exécution et d'écriture sur les répertoires.

# Exemples
chmod 755 /usr/local/bin/script.sh
chown user:group /data/partage
getfacl /chemin/vers/fichier

Ce support aborde également la hiérarchie des fichiers et l'organisation de l'arborescence système.

👤 À qui s'adresse ce cours ?

• Public cible : étudiants BTS IRIS, techniciens systèmes et administrateurs débutants souhaitant comprendre le fonctionnement bas niveau des systèmes de fichiers et la cohérence disque/OS.
• Prérequis : notions d'architecture PC et de systèmes d'exploitation, maîtrise de base du shell Linux, compréhension élémentaire du binaire et des partitions.

❓ Foire Aux Questions (FAQ)

Comment la journalisation ext3 améliore-t-elle la récupération après plantage ? La journalisation enregistre d'abord les métadonnées modifiées dans un journal avant d'appliquer les changements aux structures (inode, blocs). Cela réduit le temps de vérification et évite l'incohérence interne en permettant une relecture séquentielle du journal pour rejouer ou annuler les transactions incomplètes.

Pourquoi le BIOS utilise-t-1 encore des références CHS pendant le démarrage ? Le BIOS consulte des adresses CHS pour accéder aux premiers secteurs historiques (secteur 0) et charger le MBR ; ensuite le contrôleur ou le firmware effectue la conversion vers LBA, utilisé pour l'accès aléatoire et la gestion de grandes capacités.