Système de fichiers - Définition

Introduction

Un système de fichiers (file system 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 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.

Il existe d'autres façons d'organiser les données, par exemple les bases de données (notamment base de données relationnelle) et les fichiers indexés.

Généralités

Le volume des données traitées par les applications informatiques atteignant plusieurs méga et giga octets, ces données ne peuvent pas être stockées dans la mémoire centrale. Un stockage persistant à long terme est également nécessaire. Le principe consiste à stocker ces données dans des mémoires secondaires sous forme de fichiers, c'est-à-dire de suites de blocs (la plus petite unité que le périphérique de stockage est capable de gérer). Le contenu de ces blocs, simple suite de données binaires, peut être interprété selon le format de fichier comme des caractères, des nombres entiers ou flottants, des codes d'opérations machines, des adresses mémoires, etc. L’échange entre les deux types de mémoire se fait ensuite par transfert de blocs.

L'objectif du système de fichiers est de permettre l'accès au contenu du fichier (l'ouverture du fichier, sa copie dans un second emplacement ou sa suppression) à partir de son chemin d'accès, formé d'un nom précédé d'une liste de répertoires imbriqués.

Principe de stockage

Différentes méthodes permettent d'associer un nom de fichier à son contenu. Dans le cas du système de fichier FAT, ancien système de fichier de MS/DOS et de Windows encore largement utilisé sur les supports amovibles comme les clés USB, chaque répertoire contient une table associant les noms de fichier à leur taille et un index pointant vers la table d'allocation de fichiers, une zone réservée du disque indiquant pour chaque bloc de données l'index du bloc suivant du même fichier.

Dans le cas des systèmes de fichier d'Unix (ou de Linux) ; les fichiers et les répertoires sont identifiés par un numéro unique le numéro d'inode. Ce numéro permet d'accéder à une structure de données (inode) regroupant toutes les informations sur un fichier à l'exception du nom, notamment la protection d'accès en lecture, en écriture ou des listes de dates, ainsi que le moyen d'en retrouver le contenu. Le nom est stocké dans le répertoire associé à un numéro d'inode. Cette organisation présente l'avantage qu'un fichier unique sur disque peut être connu du système sous plusieurs noms.

L'organisation du système de fichier NTFS est encore plus complexe, fonctionnant un peu à la façon d'une base de données.

Représentation pour l'utilisateur

Pour l'utilisateur, un système de fichiers est vu comme une arborescence : les fichiers sont regroupés dans des répertoires (concept utilisé par la plupart des systèmes d’exploitation). Ces répertoires contiennent soit des fichiers, soit récursivement 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 arbre.

Métadonnées

Chaque fichier est décrit par des métadonnées (conservées dans l'inode sous Linux/Unix), alors que le contenu du fichier est écrit dans un ou plusieurs blocs du support de stockage, selon la taille du fichier.

Les métadonnées les plus courantes sous UNIX sont :

• droits d'accès en lecture, écriture et exécution selon l'utilisateur, le groupe, ou les autres ;
• dates de dernier accès, de modification des métadonnées (inode), de modification des données (block) ;
• propriétaire et groupe propriétaire du fichier ;
• taille du fichier ;
• nombre d'autres inodes (liens) pointant vers le fichier ;
• nombre de blocs utilisés par le fichier ;
• type de fichier : fichier simple, lien symbolique, répertoire, périphérique, etc.

Sur la plupart des systèmes Unix, la commande stat permet d'afficher l'intégralité du contenu de l'inode.