Système d’exploitation : la gestion des fichiers – ch 1.5
Summary
TLDRLa mémoire principale est optimisée par le processeur et le noyau grâce aux espaces de mémoire virtuelle. Cependant, elle est limitée et ne persiste pas en cas de panne d'alimentation. Le système de fichiers offre une solution en utilisant la mémoire secondaire, comme les disques durs, pour stocker des données de manière persistante. Les fichiers sont classés en texte, binaires, répertoires, spéciaux et liens symboliques. Les systèmes de fichiers comme FAT32, NTFS et EXT4 gèrent ces fichiers avec des métadonnées telles que les droits d'accès et les dates. Linux utilise des inodes pour stocker ces informations, et le montage permet d'intégrer des systèmes de fichiers externes. L'arborescence des fichiers Linux est organisée pour optimiser l'accès aux données.
Takeaways
- 💡 Le processeur et le noyau travaillent ensemble pour optimiser l'utilisation de la mémoire principale grâce à la mémoire virtuelle.
- 🔄 La mémoire principale a une taille limitée et ne conserve pas son état en cas d'arrêt de l'alimentation.
- 🗄️ Les systèmes d'exploitation offrent un système de fichiers pour stocker des données de manière persistante sur des supports comme les disques durs, les CD, etc.
- 📁 Les fichiers sont des zones de mémoire physique contenant des données qui peuvent être lues indépendamment du système informatique d'origine.
- 📄 On distingue deux types de fichiers : les fichiers texte et les fichiers binaires, chacun ayant des utilisations spécifiques.
- 🌐 Les systèmes de fichiers gèrent la structuration, le nommage, l'accès, la protection et l'implantation des fichiers.
- 🔑 Les systèmes de fichiers comme FAT32, NTFS, et EXT4 coexistent avec les OS associés et ont des mécanismes de protection contre les défauts.
- 📂 Sous Linux, chaque fichier est associé à une structure d'inodes qui contient des métadonnées telles que les droits d'accès et les adresses des blocs de données.
- 🗂️ Les partitions permettent de répartir un disque en plusieurs sections avec des systèmes de fichiers différents.
- 🔗 Les liens symboliques sont des fichiers qui se réfèrent à d'autres fichiers, permettant de partager des données sans duplication.
Q & A
Quel est le rôle de l'espace de mémoire virtuelle dans l'utilisation de la mémoire principale?
-L'espace de mémoire virtuelle, géré par le processeur et le noyau, permet d'optimiser l'utilisation de la mémoire principale en allouant des espaces virtuels aux processus. Cependant, cette mémoire est de taille limitée et ne conserve pas son état en cas de coupure de l'alimentation.
Pourquoi les systèmes d'exploitation proposent-ils un système de fichiers?
-Les systèmes d'exploitation proposent un système de fichiers pour répondre aux besoins de stockage persistant des données, indépendamment de la mémoire RAM et de la table des traductions d'adresse, afin que les données puissent être relues même après une coupure de l'alimentation ou sur un autre système informatique.
Quels sont les exemples de mémoires secondaires?
-Les mémoires secondaires, également appelées mémoires de stockage ou de masse, incluent des dispositifs comme les disques durs, les CD, les cartes mémoires SD, etc., qui permettent de stocker des données de manière persistante.
Quelle est la différence entre les fichiers texte et les fichiers binaires?
-Les fichiers texte sont écrits en ASCII ou UTF-8 et peuvent être lus sur n'importe quel ordinateur, tandis que les fichiers binaires ne sont compréhensibles que si on connaît le format et le logiciel associé.
Quels sont les métadonnées stockées dans chaque fichier?
-Les métadonnées d'un fichier incluent le nom du fichier, son extension, sa taille, les dates de création et de modification, les propriétaires, les droits d'accès et l'adresse sur le disque.
Quels sont les systèmes de fichiers modernes mentionnés dans le script?
-Les systèmes de fichiers modernes mentionnés sont FAT32, NTFS pour Windows, et ext4 pour Linux.
Pourquoi les systèmes de fichiers ont-ils un mécanisme de préparation de l'écriture?
-Le mécanisme de préparation de l'écriture est utilisé pour éviter de rendre des blocs défectueux en cas de panne d'alimentation pendant une écriture, assurant ainsi la stabilité et l'intégrité des données.
Quel est le rôle de l'inode dans le système de fichiers Linux?
-L'inode est une structure qui contient les métadonnées d'un fichier, y compris le type de fichier, les droits d'accès, la taille, les dates et les adresses des blocs de données sur le disque.
Comment le système d'exploitation Linux gère-t-il l'accès aux fichiers?
-Linux gère l'accès aux fichiers en vérifiant les droits d'accès, en verrouillant les fichiers si nécessaire pour prévenir la corruption des données lors d'un accès simultané, et en utilisant la mémoire comme une cache pour accélérer l'accès aux éléments de fichiers.
Quelle est la différence entre les dossiers et les fichiers normaux dans Linux?
-Dans Linux, un dossier est un type spécial de fichier qui contient la liste des dossiers et fichiers qu'il contient, agissant comme un conteneur pour organiser les fichiers en arborescence.
Pourquoi est-il important de pouvoir lire un disque sur un système informatique différent?
-Il est important de pouvoir lire un disque sur un système informatique différent pour assurer l'interopérabilité des données et pour pouvoir utiliser des données créées sur un système sur un autre, indépendamment de la configuration initiale du système.
Outlines
💾 Fonctionnement des systèmes de fichiers et mémoires
Le paragraphe 1 explique la collaboration entre le processeur et le noyau pour optimiser l'utilisation de la mémoire principale avec l'aide de la mémoire virtuelle. Il souligne que cette mémoire est limitée et ne persiste pas après une coupure de courant. Pour surmonter ces limitations, les systèmes d'exploitation offrent un système de fichiers qui utilise la mémoire secondaire (comme les disques durs, les CD, les cartes mémoire SD) pour stocker des données de manière persistante. Les données sont stockées sous forme de fichiers et peuvent être lues indépendamment du système informatique d'origine. Le paragraphe distingue également entre les fichiers texte et les fichiers binaires, décrit les attributs de chaque fichier (nom, extension, métadonnées, droits d'accès) et mentionne plusieurs systèmes de fichiers courants, y compris FAT32, NTFS et EXT4, ainsi que leur capacité à préparer l'écriture de données pour éviter les erreurs en cas de panne.
🗂 Structure et accès aux fichiers
Le paragraphe 2 traite de la manière dont les systèmes d'exploitation gèrent l'accès aux fichiers. Il décrit comment les systèmes d'exploitation vérifient les droits d'accès et peuvent verrouiller des fichiers pour prévenir la corruption de données lors de l'écriture simultanée par plusieurs processus. Le paragraphe explique également le rôle de la mémoire cache pour accélérer l'accès aux fichiers. Il décrit la structure d'un disque dur divisé en partitions avec des systèmes de fichiers différents, permettant ainsi d'héberger plusieurs environnements sur un même disque. Le concept d'inode est introduit, qui est une structure contenant des métadonnées pour chaque fichier sous Linux. Le paragraphe explore également la hiérarchie des dossiers et des répertoires, la catégorisation des fichiers (normaux, répertoires, spéciaux, liens symboliques), et comment les systèmes d'exploitation Linux et Windows gèrent ces éléments. Enfin, il mentionne que les processus accèdent aux fichiers par le biais d'appels système et que la lecture et l'écriture dans les fichiers sont abordées dans une vidéo ultérieure.
Mindmap
Keywords
💡Processeur
💡Noyau
💡Espace de mémoire virtuelle
💡Mémoire principale
💡Mémoire secondaire
💡Système de fichiers
💡Fichier
💡Inode
💡Partition
💡Montage
💡Liens symboliques
Highlights
Le processeur et le noyau travaillent ensemble pour optimiser l'utilisation de la mémoire principale grâce aux espaces de mémoire virtuelle.
La mémoire principale est de taille limitée et ne conserve pas son état en cas de coupure de l'alimentation.
Les systèmes d'exploitation proposent un système de fichiers pour une mémoire persistante.
La mémoire secondaire, telle que les disques durs, peut être relue indépendamment du système informatique d'origine.
Les fichiers texte sont écrits en ASCII ou UTF-8 et peuvent être lus sur n'importe quel ordinateur.
Les fichiers binaires sont des listes de nombres qui nécessitent le logiciel associé pour être compris.
Les fichiers ont un nom, une extension, des données et des métadonnées comme la taille et les dates.
Plusieurs systèmes de fichiers coexistent avec les OS associés, tels que FAT32, NTFS pour Windows, et ext4 pour Linux.
Les systèmes de fichiers modernes ont un mécanisme de préparation de l'écriture pour éviter les blocs défectueux.
Linux utilise des inodes pour chaque fichier, contenant des métadonnées et l'identifiant de l'utilisateur créateur.
Les inodes contiennent des adresses qui indiquent l'emplacement physique des blocs de données sur le disque.
Le superblock contient des informations sur le système de fichiers et l'état des blocs du disque.
Le montage associe un répertoire à un système de fichiers différent.
Linux utilise une arborescence de dossiers pour accéder aux fichiers.
Les fichiers spéciaux dans /dev sont des points d'accès préparés par le système au périphérique.
Les fichiers liens symboliques sont des références vers d'autres fichiers, permettant de les utiliser sous plusieurs noms.
Sous Windows, les liens symboliques sont simulés par les raccourcis.
Les processus n'ont pas un accès direct aux fichiers et doivent passer par des appels système à l'OS.
Transcripts
nous avons vu dans la vidéo précédente
que le processeur et le noyau
s'associent pour optimiser au mieux
l'usage de la mémoire principale grâce
aux espaces de mémoire virtuelle alloués
au processus
cependant cette mémoire est de taille
limitée ne conserve pas son état lors
d'une coupure de l'alimentation et ne
peut être relu par un autre système qui
n'aurait pas la table de correspondance
entre ces espaces virtuels et la mémoire
physique
pour répondre à ces besoins le système
d'exploitation propose à l'utilisateur
et au processus un système de fichiers
un fichier est d'une zone mémoire
physique de taille limitée stockant des
données de manière persistante cette
mémoire dite mémoire secondaire mémoire
de stockage ou mémoire de masse peut
être un disque dur unissez CD une carte
mémoire SD etc
des données stockées sous forme de
fichiers sur un tel support doivent
pouvoir être relus une fois la mémoire
RAM et la table des translations
d'adresse effacées par exemple on peut
aussi vouloir déplacer un disque et
l'utiliser sur un système d'exploitation
qui n'a aucune information a priori sur
le contenu de ce disque
une fois le système éteint le stockage
des fichiers doit donc être non
dépendant du système informatique qui
l'a créé
notons que la zone de swap est un
ensemble temporaire de recopie de pages
de la mémoire principale pas sous forme
de fichiers
les applications ont besoin de fichier
pour stocker leurs programmes et pour
sauvegarder des données par exemple ce
diaporama et cette vidéo sont stockées
sur mon disque dur
on peut distinguer deux types de
fichiers les fichiers texte écrit en
Asie ou UTF8
chaque octet ou chaque mot 16 bits
correspond à un caractère très pratique
pour des codes de programme des fichiers
de configuration ce type de fichier peut
être lu sur tout ordinateur même non
équipé du logiciel associé
les fichiers binaires
sont tous les autres le fichier n'est
qu'une liste de nombres sans sens si on
ne connaît pas le format et le logiciel
associé ce format est annoncé par une
extension obligatoire sous Windows
facultatif soul Linux
chaque fichier a un nom dont une
extension
des données et des métadonnées taille
date de création ou et ou de
modifications propriétaires droits
d'accès adresse sur le disque
le système de fichiers gère la
structuration le nommage l'accès la
protection et l'implantation de ces
fichiers plusieurs systèmes de fichiers
coexistent avec les os associés
notamment pas de 32 et NTFS pour Windows
XT4 polinux
notons que ces trois systèmes de
fichiers relativement moderne ont un
mécanisme de préparation de l'écriture
d'un bloc de données permettant d'éviter
de rendre des blocs défectueux en cas de
panne d'alimentation pendant une
écriture
Linux accepte les disques utilisant un
système de fichiers pas de 32 et NTFS
mais Windows n'accepte pas un disque au
format XT4
comme le process descriptor pour le
processus à chaque fichier sous Linux
est attribué une structure avec ces
métadonnées cette structure
héritée du X se nomme inode un inode est
une structure de quelques dizaines
d'octets qui contient généralement les
champs suivants le type du fichier
fichier ordinaire spécial répertoire les
droits d'accès l'écriture lecture
exécution pour l'utilisateur pour le
groupe pour tous
c'est-à-dire l'identifiant de
l'utilisateur créateur du fichier la
taille du fichier
des dates de la dernière lecture de la
dernière modification et de la dernière
connexion et des adresses
ces adresses indiquent l'emplacement
physique des blocs de données sur le
disque
et les dernières adresses dites
indirectes envoie vers un blog qui
contient lui-même des adresses de blocs
de données et il même possible d'envoyer
vers des blocs de données et auraient
eux-mêmes des adresses vers d'autres
blocs de deux
le fichier dit fragmenté si les blocs ne
sont pas contenues
les blocs de données sont de 512 octets
par défaut la structure inode est
stockée également sur le disque en début
de partition sur ce début de partition
appelée parfois super blog on trouve
aussi les informations sur le système de
fichiers sur les fichiers présents avec
leur Inde et sur l'état libre ou occupé
des blocs
le disque peut donc être lu ailleurs il
comporte toutes les informations
nécessaires à la compréhension de son
système de fichiers
le système d'exploitation vérifie les
droits d'accès en lecture écriture
exécution il peut verrouiller tout ou
partie d'un fichier l'accès simultané en
écriture à un même fichier par deux
processus pouvant corrompre ce fichier
pour accéder rapidement à des éléments
de fichiers la mémorie imagement unit
permet à la manière de la mémoire cache
du processeur de copier le fichier ou
les partis potentiellement intéressants
du fichier sur la mémoire RAM regardons
la composition du disque dur vu par le
système d'exploitation
j'ai pété signifie j'ai une idée partie
chaîne table cela indique le type de
description des partitions cette
description est inscrite au début de
l'espace mémoire du disque le disque est
séparé en 4 partitions avec des systèmes
de fichiers différents les partitions
permettent de juxtaposer plusieurs
systèmes de fichiers sur un même disque
regardons maintenant la description des
fichiers d'un dossier on y trouve les
informations stockées dans les innode
numéro 19 protection etc
pour accélérer l'accès aux fichiers
plutôt qu'une longue liste plate Linux
comme Windows utilisent une arborescence
de dossiers nommé aussi répertoire
pour accéder à un fichier il faut donc
indiquer l'arborescence le chemin vers
le fichier
un dossier est un simple fichier sous
Linux avec à l'intérieur la liste des
dossiers et fichiers qu'il contient
l'opération appelée montage consiste à
associer un répertoire un système de
fichiers différents cela se fait à
chaque fois que le connecte une clé USB
sur un PC par exemple pour voir
apparaître c'était dans l'arborescence
du PC
il existe 4 catégories de fichiers
soulignent les fichiers normaux sont les
fichiers texte source des programmes
fichiers binaires avec des données ou
des exécutables de programme etc les
fichiers répertoires directorisent en
anglais sont des fichiers conteneurs qui
contiennent des références à d'autres
fichiers ils permettent d'organiser les
fichiers en arborescence
les fichiers spéciaux situés dans le
dossier slashdev sont les points d'accès
préparés par le système au périphérique
les fichiers liens symboliques sont des
fichiers qui ne contiennent qu'une
référence un pointeur vers un autre
fichier cela permet d'utiliser un même
fichier sous plusieurs noms et à
plusieurs emplacements sans avoir à le
dupliquer sur le disque
sous Windows les liens symboliques sont
simulés par les raccourcis terminons en
présentant l'arborescence des fichiers
Linux elle définit un dossier pour
chaque usage en plus des dossiers
contenant les programmes de l'os les
données utilisateurs les configurations
ou les journaux on trouve deux dossiers
contenant pour slashdave des fichiers
virtuels vers les périphériques et pour
slash pros des fichiers virtuels vers
les données des processus
les processus n'ont pas un accès direct
au fichiers ils doivent passer par des
appels système à l'os cette manipulation
des fichiers par les processus sera
présenté dans le chapitre consacré à ses
processus
la lecture écriture dans un fichier est
l'interface abstraite retenue par Linux
pour les lectures écritures des entrées
sorties du système ce sera l'objet de la
vidéo suivante
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