Le système GNU/Linux - Université de Corse

Transcription

Capocchi Laurent
Doctorant en Informatique
[email protected]
http://spe.univ-corse.fr/capocchiweb
Chapitre 3: Périphérique de stockage et systèmes de fichiers
Objectifs
Le système GNU/Linux
IUP NTIC2-1013 - 10/10/05
Comprendre la notion de partitionnement.
Comprendre le mécanisme de systèmes de fichiers.
Savoir créer et gérer les systèmes de fichiers.
Chapitre 3
Périphérique de stockage et
Systèmes de fichiers
Éléments techniques abordés
Les commandes
mount, umount, df, du
fdisk
supermount, autofs, automount
Les fichiers
/etc/fstab
Université de Corse - IUP NTIC2-1013 – Le système GNU/Linux - 26/10/05
Sommaire
Notion sur le partitionnement
Principe
Pourquoi partitionner ?
Les limitations du partitionnement
Présentation des systèmes de fichiers
Principe
Pourquoi créer plusieurs systèmes de fichiers ?
Principe
Chaque disque dur peut être « découpé » en plusieurs parties
nommées partitions.
Cette étape de découpage de disque appelée partitionnement, doit
avoir lieu au début de l'installation du système d'exploitation.
Sur chaque partition, le système d'exploitation installé gère un
système de fichier représenté:
Les différents types de systèmes de fichiers
par les disques C, D, etc, sous Windows;
Création d'un système de fichiers
par des systèmes de fichiers sous UNIX.
Gestion d'un système de fichiers
Questions de révision
Les limitations du partitionnement
Le nombre de partitions n'est pas infini.
Les partitions systèmes ne peuvent pas se situer n'importe où.
1) Les contraintes du MBR
MBR (Master Boot Record): table des partitions, situé au début de
disque, qui indique le nombre et la taille des partitions.
Chaque partition contient un secteur de démarrage (boot sector)
dont le rôle est de donner accès au système de fichiers de la
partition.
La structure du MBR limite le nombre de partitions à quatre.
Cette limitation implique, à priori, le nombre de
systèmes différents pouvant être installés
sur le même ordinateur.
Structure du MBR
MBR
Taille en octets
Programme de chargement
442
Signature (sous Windows NT & 200)
4
Description de la partition 1
16
16
16
16
2
AA55 (code d'identification)
Description d'une partion
Taille en octets
Etat de la partition (00: inactive, 80: active)
1
N° de la tête où commence la partition
1
N° de secteur et du cylindre où commence la partition
2
Type de partition (FAT12, FAT32, NTFS, EXT3..)
1
1
N° de la tête où finit la partition
N° de secteur et du cylindre où finit la partition
2
Distance en nombre de secteurs entre le secteur de partion
et le secteur de démarrage de la partition
4
Taille de la partition en nombre de secteurs de 512 octets
4
Organisation des partitions
BS
BS
BS
BS
Partition 1
Partition 2
Partition 3
Partition 4
MBR
Partitions primaires, étendues et logiques
Limitation à quatre partitions primaires contraignantes: introduction
de la notion de partition étendue.
La partition étendue sert d'enveloppe à des sous-partitions appelées
partitions logiques.
Les partitions logiques contiennent les données ou des systèmes
d'exploitation et leur nombre est limité à 64.
Il ne peut y avoir qu'une seule partition étendue.
MBR
Partition 1
Primaire
FAT16
Partition 2
Primaire
FAT32
C:
D:
Partition 3
étendue
Logique
NTFS
E:
Logique
Linux
2) Les frontières de cylindres
La définition de la taille d'une partition dépend des outils de
partitionnement et surtout du système d'exploitation.
Par exemple, les systèmes Windows ne permettent d'allouer que des
cylindres
Il faut connaître la taille en nombre de secteurs d'un cylindre et créer
des partitions dont la taille en secteurs est un multiple de celle d'un
cylindre
Dans tous les cas, il est préférable de définir des
partitions sur des frontières de cylindres pour
optimiser l'accès à la partition.
Logique
Linux
Swap
3) Les contraintes du BIOS
Le rôle du BIOS est de chercher le programme d'amorçage qui se
trouve au début de la partition contenant le système d'exploitation.
Certain BIOS ne peuvent accéder aux gestionnaire d'amorçage s'ils
sont situés sur des cylindres dont le numéro est supérieur à 1024.
Il faut donc prévoir de placer les partitions système au début.
Contrainte qui tend à disparaître avec les disques de grande capacité.
L'ordre des partitions
Certain système d'exploitation ne reconnaissent pas le type de
partition des autres systèmes et ne pourront donc pas s'installer après
une partition inconnue.
C'est généralement le cas avec les systèmes Windows qui ne
reconnaisse pas les partitions Linux.
Il y a donc un ordre « informel » à respecter:
Les partitions de type FAT doivent être installées avant les autres
(Windows 95 ou 98).
Les partitions NTFS peuvent ensuite être installées (Windows NT,
2000, XP).
Viennent ensuite les partitions Linux, EXT2 ou EXT3.
Cet ordre peut évoluer si les nouveaux systèmes
reconnaissent d'autre type de partition que leurs
propres partitions.
Principe
UNIX gère un ensemble de disques ou de partitions pour y stocker des
fichiers.
Chaque entité est gérée de manière autonome comme un système de
fichiers.
Le système de fichiers est caractérisé par:
un répertoire initial (racine) débutant sa hiérarchie,
une partition disque où se trouvent ses fichiers,
un ensemble de tables contrôlant l'accès aux données
et définissant le système de fichiers.
UNIX est caractérisé par la possibilité de monter ou
de démonter les systèmes de fichiers.
Pourquoi créer plusieurs systèmes de fichiers ?
La création de plusieurs file system répond à différents objectifs:
Cela limite l'espace disque d'une partie de l'arborescence.
Cela facilite la gestion de différents types de file system (CD-ROM,
disquette...)
Cela rend plus performant les serveurs.
Cela facilite la gestion de l'espace disque (réinstallation d'une seule
partie du système).
L'administrateur doit gérer son espace disque en
plusieurs entités autonomes et définir quels
file system seront créés.
L'agrandissement d'un système de fichiers suppose
que l'on laisse un espace non partitionné sur le disque.
Quelques types de systèmes de fichiers
Système de fichiers Description
Minix
Premier système de fichiers Linux
Ext
Version améliorée de minix
Ext2
Système de fichiers standar sous Linux
Ext3
Version journalisé de ext2
Msdos
Système de fichiers FAT16
Vfat
Système de fichiers FAT32 de Windows
Ntfs
Système de fichiers de Windows NT/2000/XP
Ufs
Système de fichiers d'UNIX BSD
Sysv
Système de fichiers d'UNIX Système V
Hfs
Système de fichiers d'Apple
Jfs
Système de fichiers journalisé proposé par IBM
Iso9660
Système de fichiers pour les CR-ROM
Système de fichiers qui permet d'accéder
Nfs
aux disques de serveurs distants (SUN).
Smb
Système de fichiers lié au protocole Samba
(SMB), qui permet l'accès aux disques Windows
Partitionnement
Partitionnement
Le système de dénomination est basé sur les fichiers, avec des noms de fichier
sous le format /dev/xxyN:
La commande fdisk pour créer une partition /dev/hda13 sur le disque hda:
/dev: est le répertoire dans lequel se trouvent tous les fichiers de
périphériques.
xx: indiquent le type de périphérique sur lequel se trouve la partition. Il
s'agira généralement de hd (pour les disques IDE) ou de sd (pour les disques
SCSI).
y: indique le périphérique sur lequel se trouve la partition. Par exemple,
/dev/hda (premier disque dur IDE) ou /dev/sdb (second disque SCSI).
N: désigne la partition. Les quatre premières partitions
(primaires ou étendues) sont numérotées de 1 à 4.
La numérotation des partitions logiques commence à 5.
Par exemple, /dev/hda3 désigne la troisième partition
primaire ou étendue du premier disque dur IDE;
/dev/sdb6 désigne la seconde partition logique du second
disque dur SCSI.
# fdisk /dev/hda
Le nombre de cylindres pour ce disque est initialisé à 4865. Il
n'y a rien d'incorrect à cela, mais ce nombre est plus grand que
1024, et cela pourrait causer des problèmes pour certaines
configurations...
La commande m liste les commandes disponibles.
La commande p imprime la liste des partitions existantes.
La commande n ajoute une nouvelle partition. Elle demande:
Le type de partition (1 pour « logique », p pour « primaire »).
Le numéro du premier cylindre;
Le numéro du dernier cylindre ou la taille de la partition (en ko).
La commande w écrit les modifications dans la table
de partitions puis quitte fdisk.
Affichage de la liste des systèmes de fichiers
df : abréviation de display free disk space, affiche l'état des systèmes de
fichiers.
du: abréviation de disk usage, donne en blocs de 512 octets ou en ko la taille
des fichiers ou répertoires indiqués en arguments.
Montage et démontage
Mount permet de monter un système de fichiers sur une hiérarchie globale:
$ mount -option système_de_fichiers répertoire_de_montage
Listes de quelques paramètres également présent dans le fichier /etc/fstab:
auto/nauto: montage automatique ou non.
ro/rw: montage en lecture seule ou en lecture/écriture.
suid/nosuid: prend en compte/ignore les droits SUID et SGID.
dev/nodev: Les fichiers spéciaux du système de fichiers sont
interprétés/ignorés.
exec/noexec: Autorise ou interdit l'exécution de fichiers binaires.
-a: monte tous les systèmes de fichiers indiqués dans /etc/fstab.
defaults: Les options par défaut sont utilisées
(rw,suid,dev,exec,auto,nouser,async).
-r: monte le système de fichiers en lecture seule.
user: Autorise tous les utilisateurs à monter le système.
-w: monte le système de fichiers en lecture/ecriture.
users: identique à user, mais tous les utilisateurs
peuvent démonter le système de fichiers.
-t: permet de définir le type du système de fichiers.
Elle est suivit par le type: ext2, ext3, vfat, ntfs, reiserfs...
-o: définit une liste de paramètres sous la forme
« param1, param2.... »
uid=valeur: indique l'UID du propriétaire au montage.
mode=valeur_en_octal: précise les droits d'accès en octal
(O777 pour tous les droits).
umask=valeur_en_octal: stipule les droits pour les nouveaux fichiers.
Le montage automatique avec /etc/fstab
fstab: abréviation de FileSystem Table, indique la liste des systèmes de
fichiers qui peuvent être montés avec leurs options de montage.
Il est lu par la commande mount -a qui est exécutée à chaque démarrage.
Une ligne de ce fichier possède 6 champs qui indiquent:
1.Le périphérique (exemple /dev/hda11).
2.Le point de montage: (exemple /home).
3.Le type de système de fichiers: c'est un des types prédéfinis par le
système, comme ext2, ext3, etc (équivalent à -t de mount).
4.Les options de montage (exemple ro,umask=0,....).
5.La valeur de sauvegarde: si ce champs vaut 1, il indique
à l'utilitaire dump que ce système de fichiers doit être sauvegardé.
6.La valeur de réparation ou de test: ce champs indique
à la commande fsck qu'il faut régulièrement tester le système
de fichiers avant de le monter.
Le montage automatique avec /etc/fstab
exemple de fichier /etc/fstab
# more /etc/fstab
# ----- Partie 1 : montage des partitons windows 2000 ----/dev/hda1
/mnt/win_c
ntfs iocharset=iso8859-15,ro,usmask=0
/dev/hda5
/mnt/win_d
ntfs iocharset=iso8859-15,ro,usmask=0
# ----- Partie 2 : montage de la hierarchie Linux ----/dev/hda6 /
ext3 defaults
/dev/hda7 /usr
ext3 defaults
/dev/hda8 /var
ext3 defaults
/dev/hda9 /tmp
ext3 defaults
/dev/hda10 swap
swap defaults
/dev/hda11 /home
ext3 defaults
# ----- Partie 3 : montage des lecteurs amovibles ----/dev/hdc
/mnt/cdrom
iso9660
ro,user,noauto
/dev/fd0
/mnt/floppy
vfat
rw,user,noauto
# ----- Partie 4 : montage des pseudo-systèmes de fichiers ----none
/dev/pts
devpts
mode=0620
none
/proc
proc
defaults
Les pseudo-partitions
0
0
1
1
1
1
0
1
1
2
2
2
0
2
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Le montage dynamique
Les speudo-partitions pointes sur des pseudo-systèmes de fichiers qui sont
situés en mémoire.
La méthode de montage « statique » offerte par la commande mount n'est
pas adaptée aux périphériques amovibles comme les CR-ROM, les disquettes
ou les clés USB.
Leur taille peut être importante mais elle ne reflète pas l'espace occupé sur
le disque.
supermount est une commande écrite en langage Perl qui se charge du
montage dynamique « à la demande ».
proc: monté sur /proc, donne des informations sur le système.
sysfs: monté sur /sys est une autre interface avec le noyau. Il contient
toutes les informations de /proc qui ne sont pas liées au processus.
Inclus dans les nouvelles versions des noyaux Linux, le service supermount est
activé par Linux au démarrage:
# supermount -option mode
devpts: monté sur /dev/pts, permet l'accès aux terminaux.
devfs: monté sur /dev, permet l'allocation dynamique de fichiers spéciaux
gérant les périphériques.
usbfs: monté sur /proc/bus/usb, permet le contrôle des
périphériques USB.
tmpfs: monté sur /dev/shmet ou éventuellement sur /tmp
il correspond à un espace de stockage en RAM qui est
plus rapide que le disque dur.
mode = {enable, desable}
-f = fichier, indique un autre fichier que /etc/fstab
autofs est un servie qui monte dynamiquement les systèmes
de fichiers NFS.
Le démon de ce service est automount.
IL est démarré ou arrêté par le script /etc/rc.d/init.d.autofs.
Les espaces de swap
Le système de fichiers FAT
Ils sont des parties du disque dur qui son utilisées par le système comme de la
mémoire vive.
Son intérêt est d'augmenter la taille de la mémoire centrale.
Son inconvénient majeur est de ralentir l'ordinateur.
Selon les systèmes d'exploitations, ces mémoires virtuelles se présentent
sous la forme de fichiers ou de partitions:
Le fichier de swap est simple à mettre en oeuvre, mais il est plus lent car
l'accès à son contenu repose sur les tables de gestion des fichiers.
La partition de swap est plus complexe à installer, mais l'accès au disque
est direct.
Linux propose les deux méthodes mais privilégie nettement
le partition swap.
On parle aussi de pagination pour ce système de swap.
En effet, lorsque la mémoire vive est saturée, le système écrit
les « pages » sur le disque dur dans la zone de swap.
Le système FAT (File Allocation Table) est un des systèmes de fichiers les plus
simples que l'on puisse trouver.
Il possède quatre limitations majeurs:
Le répertoire racine doit être stocké à un emplacement fixe sur la partition.
La mise à jour de la table d'allocation est très laborieuse pour le système.
Il n'existe aucune organisation de la structure des répertoires,
d'où une fragmentation importante.
La taille des cluster est variables en fonction de la taille des partitions.
Le système de fichiers NTFS
Dans NTFS (New Technology File System), l'organisation des fichiers est
optimisée sur la partition, d'où une très faible fragmentation.
Il respecte la norme POSIX.1 Il et permet une bonne gestion des disques de
grande taille.
Il prend en charge le modèle de sécurité des systèmes Win NT, 2000 et XP
Le système de fichiers ext2fs
c'est le FS par défaut de GNU/Linux et il définit quatre catégories de fichiers:
1.Les fichiers normaux (textes, exécutables);
2.Les fichiers répertoires;
3.Les fichiers spéciaux, contenus dans le répertoire /dev.
4.Les fichiers liens symboliques.
Ses principales caractéristiques sont les suivantes:
répertoire séparés par des /;
différencie les majuscules des minuscules;
fichiers cachés débutant par un «.»;
espaces et noms longs acceptés;
défragmentation quasi-inutile
Une partition ext2fs comporte un secteur d'amorçage et un
ensemble de groupes de secteurs de même taille.
Le secteur d'amorçage est le premier sur la partition, est
noté secteur 0 et a une taille de 1 Ko.
Chacun des groupes de secteurs comprend six parties:
Un super bloc, contenant les informations de structures de la partition.
La liste des descripteurs de groupe permettant de localiser les informations
de chaque groupe sur le disque.
La table d'allocation des blocs du groupe.
La table d'allocation des inodes
La table d'allocation des inodes du groupes.
Les blocs de données.
Groupe 1
Groupe 2
Table d'allocation des inodes du groupe
Table d'allocation de l'inode
Super Bloc Table
d'allocation du groupe
Descripteur de groupe Université de Corse - IUP NTIC2-1013 – Le système GNU/Linux - 26/10/05
Le super bloc et les descripteurs de groupes sont répétés au début de
chacun des groupes. Ces groupes ont pour but de regrouper les
informations reliées entre elles et ont une taille de 8192 secteurs.
Pour chacun des fichiers créés sur un disque un inode est associé. Il
contient:
L'identification du propriétaire;
La taille en octets;
Les heures de modifications, création ou accès;
Le nombre de liens associés;
Les systèmes de fichiers journalisés
Pour accélérer les opérations d'Entrée/Sortie, le noyau Linux stocke
temporairement dans la mémoire les données à inscrire sur le disque.
Un problème peut survenir lors d'une interruption inattendue du système
conduisant à une incohérence du système.
Un système de fichiers journalisé est un système qui réagit aux erreurs.
L'intégrité des données est assurée au moyen de mises à jour des fichiers
journaux qui sont écrits avant que les blocs disques soient mis à jour.
Lors d'une défaillance du système, un fichier exhaustif relatif au système de
fichiers, assure que le système est restauré.
Le type;
Les droits d'accès.
Les systèmes de fichiers journalisés
Un fichier journal trace les dernières modifications à effectuer sur un
système de fichiers journalisé.
L'intérêt est de pouvoir plus facilement et plus rapidement récupérer
les données en cas d'arrêt brutal du système d'exploitation (coupure
d'alimentation par exemple...).
Sans un tel fichier journal, un outil de récupération de données après
un arrêt brutal doit parcourir l'intégralité du système de fichier pour
vérifier sa cohérence.
Les B-Trees
L'idée de base pour améliorer les performances d'un système de
fichiers sous UNIX est d'éviter l'utilisation de listes chaînées et d'utiliser
des arbres équilibrés B-Trees (Balanced Trees)
Une structure dite B-Tree est utilisée en base de données.
Elle permet de classer toutes les clés aux feuilles de l'arbre.
Les feuilles doivent être reliées entre elles.
Les noeuds et feuilles peuvent être de taille différentes.
Il n'y a jamais besoin de modifier le père lorsqu'une clé est effacée.
Résumé
ReiserFS est un système de fichiers libre qui implémente les B-Trees.
L'arborescence globale des fichiers et des répertoires est
déployée sur un ensemble d'unités de disques, généralement
représenté par des partitions.
Ces objets sont les structures utilisées pour conserver l'information
relative aux fichiers (permissions, etc...).
Chaque répertoire qui débute une hiérarchie localisé sur une
partition constitue un système de fichier.
Il définit des noeuds non-formatés qui sont des blocs logiques sans
formats définis et utilisé pour stocker des données sur les fichiers.
Le rôle principale des systèmes de fichiers est d'éviter la
saturation globale du disque dur.
Il définit également les Direct Item qui sont les données du fichier.
Le partitionnement multiple ou unique d'un disque dur
répond à deux types d'exploitation opposées:
Le système de fichiers ReiserFS
Ces Items sont stockées dans les feuilles de l'arbre.
Il utilise la technique du «Tail Direct» pour ranger les queues
de secteurs dans le minimum d'espace disponible.
Il utilise par défaut une taille de bloc fixe de 4 Ko et donc
pénalise les opérations d'E/S sur les gros fichiers.
Questions de révision
1. Quel est le rôle du partitionnement ?
Celle d'un serveur où le cloisonnement des répertoires
inflationnistes est primordial,
Celle d'un poste de travail où une seule partition pour
l'ensemble de la hiérarchie laisse toute la souplesse
possible à l'utilisateur.
Bibliographie et Webographie
2. Doit-on partitionner si on souhaite gérer le disque dur comme une seule entité ?
3. Combien de partition sont autorisées ?
4. Qu'est-ce que le MBR ?
5. Qu'elle est la différence entre le MBR et le boot secteur ?
6. Comment sont nommés les disques durs en tant que périphériques sous Linux ?
7. Quelle est la différence entre un système de fichiers Ext2 et Ext3 ?
8. Qu'est-ce qu'un système de fichiers ?
UNIX & LINUX, Jean-Michel Léry, Pearson Education.
http://www.linux-france.org/article/dalox/
http://www.linux-france.org Linux-France
http://www.freenix.fr Freenix
http://www.loria.fr/linux/ Loria
http://www.linuxfr.org/ linuxfr, "DaLinuxFrenchPage"
http://www.linux-kheops.com/ Linux-kheops
http://web.mit.edu/rhel-doc/4/RH-DOCS/rhel-ig-ppc-multi-fr-4/ap-partitions.html
http://www.ac-creteil.fr/reseaux/systemes/linux/systemes-fichiers.html
9. Comment sont organisés les systèmes de fichiers ?
10. Quel est le rôle du fichier /etc/fstab ?
11. Quel est le rôle de la partition swap ?
12. Quels sont les avantages et les inconvénients liés au swap ?
13. Quel sont les avantages et les inconvénients d'un partition
de swap par rapport à un fichier swap ?

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