Organisation des disques durs
Organisation physique et logique
Organisation

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Organisation physique
L'accès au disque se fait en indiquant un numéro de cylindre, de tête et de secteur (addressage CHS: Cylinder-Head-Sector). Depuis de nombreuses années, c'est le disque lui même qui effectue le calcul cylindre/tête et secteur, le système d'exploitation se contentant de donner un numéro de bloc.

La plus petite structure adressable d'un disque dur est un bloc de 512 bytes (les disques les plus récents travaillent maintenant en interne avec des blocs de 4096 bytes, mais permettent l'accès par bloc de 512 bytes pour des raisons de compatibilité).

Séparations en partitions où on place un volume
Le but de cette organisation est de permettre l'accès aux structures logiques que sont les répertoires et les fichiers.

Les disque est tout d'abord divisé en une ou plusieurs partitions (chaque disque dur doit avoir au moins une partition). Chaque partition forme un ensemble physique (un nombre de blocs consécufifs) sur lequel on place un volume, qui est une entité logique.

Le système d'exploitation ne travaille généralement pas avec des blocs de 512 bytes (il y a a tout simplement de trop), mais regroupe un nombre fixe de blocs consécutifs sous forme de clusters. Un cluster est une unitée d'accès élémentaire au niveau logique. Un fichier utilise toujours au moins un cluster, même si le fichier n'a qu'une longueur d'un octet. La perte de capacité (slack) est limitée car les fichiers deviennent de plus en plus grands: une perte de 4kB est acceptable pour un fichier de 4MB (0.1%)

Formatage
Le formatage est l'écriture des éléments de base d'un système de fichiers. Le formatage doit s'effectuer après avoir défini les partitions et avant de pouvoir utiliser le volume ainsi créé. Chaque partition (si le disque en comprend plusieurs) doit être formaté avant usage.

Un utilisateur ne doit normalement pas utiliser l'opération de formatage. Les cartes de mémoire (et parfois aussi les clef USB) doivent être formatées avant de pouvoir être utilisées. Nous indiquons quel format est recommandé.

Plusieurs types de formats existent: FAT, NTFS, exFAT et EXT sont décris ici.

L'advanced format
Blocs, clusters et partitions: comment s'y retrouver?
Les disques modernes travaillent avec des blocs de 4k et les clusters (unités d'adressage logique) font également 4k. Tout est donc pour le mieux dans le meilleur des mondes? Pas nécessairement...

Utilisation de l'espace du disque dur

37 fichiers d'environ 8kb en moyenne ont été stockés dans un répertoire. Les fichiers totalisent 277.629 octets.

  • Le volume est premièrement formaté en FAT et ces fichiers utilisent en tout 1.212416 octets. En effet, le système d'exploitation réserve 32.768 octets par fichier, même s'il en utilise moins de la moitié.

  • Formaté en NTFS, les fichiers utilisent 348.160 octets. Les clusters ont une grandeur de 4096 octets, et il faut deux, trois ou quatre clusters pour un fichier.

  • Le système EXT utilise également des clusters de 4096 octets, mais compte également l'espace utilisé dans le répertoire, ce qui donne un résultat de 271.1kB pour les fichiers et le répertoire.
Le système FAT est donc moins interessant pour les petits fichiers, mais cela ne joue pratiquement aucun rôle pour les grands fichiers (photos au format JPEG qui font plusieurs millions d'octets et utilisent donc une centaine de clusters par fichier). Si la perte est importante pour les petits fichiers texte, elle n'est que de quelques pourcents pour une photo. De plus, l'organisation FAT est plus simple, permettant une écriture plus rapide des fichiers.
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Structures
Les fichiers ne sont pas placés n'importe comment sur le disque dur. Sans organisation poussée, il n'est pas possible de retrouver les fichiers!
  • Les répertoires forment une liste des fichiers. Il s'agit d'une organisation hiérarchique, c.à.d. qu'un élément de la liste peut à son tour être un répertoire. Le volume contient un répertoire de base (root).

  • Le système FAT est une méthode simple et ingénieuse pour permettre d'organiser le stockage des fichiers. Nous décrivons également le système de fichiers EXT.

  • La défragmentation. Nous expliquons comment les fichiers sont placés sur le disque (système FAT, NTFS et Linux): une opération de défragmentation est parfois nécessaire.
    Un backup fichier par fichier permet également une défragmentation (avec l'avantage supplémentaire que tous les fichiers d'un répertoire se trouvent l'un derrière l'autre).

  • Les liens: matériels ou symboliques. Un fichier peut être accédé par différents chemins.

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