Qu’est-ce qu’un système de fichiers ? 7 systèmes de fichiers expliqués

Il est essentiel de comprendre les systèmes de fichiers pour gérer vos données numériques. Que vous soyez un utilisateur occasionnel ou un professionnel de l’informatique, une connaissance de base des systèmes de fichiers peut vous aider à prendre de meilleures décisions concernant le stockage de vos données. Démystifions le concept des systèmes de fichiers, corrigeons certaines idées reçues et décomposons le jargon des systèmes de fichiers.

Qu’est-ce qu’un système de fichiers ?

Les systèmes de fichiers sont la technologie sous-jacente que les systèmes d’exploitation utilisent pour organiser les données sur les périphériques de stockage tels que les disques durs, les disques SSD et les lecteurs flash. Ils contrôlent la manière dont les données sont stockées et récupérées, garantissant ainsi que les fichiers de votre ordinateur sont facilement accessibles et correctement organisés.

Sans système de fichiers, votre ordinateur ne saurait pas comment stocker les données ni où les trouver en cas de besoin. Les systèmes de fichiers sont comme les bibliothécaires de votre ordinateur, cataloguant et organisant les données pour un accès et un stockage efficaces.

1. FAT

La FAT (File Allocation Table) est l’un des systèmes de fichiers les plus simples et les plus largement reconnus. Microsoft a introduit la FAT en 1977, et elle a connu de nombreuses mises à jour et variantes. La FAT est connue pour sa simplicité et sa grande compatibilité, ce qui en fait un choix populaire pour les périphériques de stockage amovibles.

Il existe plusieurs versions de la FAT, notamment FAT16, FAT32 et exFAT, chacune ayant des cas d’utilisation et des limitations spécifiques. FAT16, la version la plus ancienne, a une taille maximale de fichier de 4 Go et une taille maximale de partition de 4 Go. FAT32, introduit dans Windows 95, a augmenté la taille maximale des partitions à 2TB (techniquement 8TB, mais les limitations sur la taille des secteurs de fichiers de 512 octets signifient qu’il y a une limite pratique de 2TB), mais a maintenu la limite de taille de fichier de 4GB.

D’autre part, exFAT, un autre système de fichiers Microsoft introduit en 2006, est populaire pour les lecteurs flash et les cartes SD en raison de sa capacité à gérer des fichiers volumineux et de sa compatibilité avec Windows et macOS. Il supprime la limite de taille des fichiers, ce qui le rend idéal pour le stockage de fichiers volumineux tels que les films HD.

2. NTFS

NTFS (New Technology File System) est le système de fichiers par défaut de Windows. Introduit avec Windows NT en 1993, NTFS a apporté plusieurs améliorations par rapport à FAT, notamment de meilleures performances, une fiabilité accrue et la prise en charge des autorisations de fichiers et du cryptage.

Une caractéristique importante du NTFS est sa prise en charge des fichiers de grande taille. Bien que NTFS puisse techniquement prendre en charge des fichiers d’une taille allant jusqu’à 16EB, en pratique, le système d’exploitation Windows prend actuellement en charge des fichiers d’une taille allant jusqu’à 256TB.

L’amélioration de la fiabilité a été une amélioration majeure du NTFS par rapport au FAT. En tant que système de fichiers de journalisation, le NTFS enregistre les fichiers et vérifie la cohérence des données avant de tenter de les restaurer à la suite d’une erreur du système. Si une erreur est détectée, le NTFS peut remapper les données, ce qui permet de récupérer les données perdues à la suite d’un crash.

3. HFS+

HFS+ (Hierarchical File System Plus), également connu sous le nom de Mac OS Extended, était le système de fichiers principal de macOS jusqu’à l’introduction d’APFS (voir ci-dessous). Introduit en 1998 avec Mac OS 8.1, HFS+ a apporté plusieurs améliorations par rapport à son prédécesseur, HFS, notamment la prise en charge des noms de fichiers Unicode et l’amélioration des limites de taille des fichiers.

HFS+ peut prendre en charge des fichiers et des volumes allant jusqu’à 8EB (équivalent à 8 millions de To). HFS+ permet également des tailles de blocs variables, ce qui optimise encore l’espace disque et l’utilisation pour les utilisateurs de macOS.

4. APFS

APFS (Apple File System) est le système de fichiers par défaut de macOS High Sierra et des versions ultérieures. Introduit en 2017 avec macOS High Sierra, APFS a été conçu pour remplacer HFS+ et est optimisé pour les disques SSD (avec l’ajout de la prise en charge de la gestion des données TRIM et du schéma de partition GPT). Il inclut des fonctionnalités telles que le chiffrement fort, le partage d’espace, le clonage de fichiers et de répertoires, et les instantanés.

Le partage d’espace permet à plusieurs volumes de partager le même espace libre sous-jacent, éliminant ainsi le besoin de partitionnement. Le clonage permet de créer des copies instantanées de fichiers et de répertoires sans consommer d’espace supplémentaire. Les instantanés fournissent une instance ponctuelle, en lecture seule, du système de fichiers, ce qui permet de revenir à un état antérieur en cas de perte ou de corruption de données.

Le chiffrement natif de l’intégralité du disque a été un autre ajout important à l’APFS. Alors que HFS+ a ajouté des fonctionnalités telles que le cryptage après son lancement initial, Apple a inclus plusieurs types de cryptage de disque complet dès le départ avec APFS.

Cela dit, il y a plusieurs raisons pour lesquelles certains utilisateurs préfèrent HFS+ à APFS.

5. ZFS

ZFS (Zettabyte File System) est un système de fichiers robuste connu pour son intégrité des données et son évolutivité. Développé par Sun Microsystems pour le système d’exploitation Solaris, ZFS est plus qu’un simple système de fichiers ; il s’agit d’un système de fichiers et d’un gestionnaire de volume logique combinés qui garantissent l’intégrité des données tout au long de leur parcours.

L’une de ses principales caractéristiques est la copie sur écriture (CoW). Alors qu’un système de fichiers classique écrase les données lorsqu’elles sont modifiées ou mises à jour, le système CoW écrit les données dans un nouveau bloc. Comme les données ne sont pas écrasées aussi rapidement, cela permet de conserver les données plus longtemps et de réaliser des instantanés du système.

Bien que ZFS soit populaire dans le monde Unix, il n’est pas limité aux systèmes basés sur Unix. Il est également utilisé dans certaines distributions Linux et a été porté sur Windows (bien que OpenZFS est un projet bêta, il convient donc de l’utiliser en gardant cela à l’esprit). Les caractéristiques de ZFS comprennent la protection contre la corruption des données, la prise en charge de capacités de stockage élevées, la compression efficace des données, l’intégration des concepts de gestion des systèmes de fichiers et des volumes, et bien d’autres choses encore.

6. ext4

ext4 (fourth extended filesystem) est le système de fichiers par défaut de nombreuses distributions Linux. Il s’agit d’un système de fichiers de journalisation, ce qui signifie qu’il conserve un « journal » de l’emplacement des fichiers sur le disque et de toutes les modifications apportées à ces fichiers, ce qui peut aider à récupérer les données en cas de panne de courant ou de crash du système.

ext4 prend en charge les fichiers et les volumes de grande taille (jusqu’à 16 To et 1EB, respectivement), la compatibilité ascendante avec les systèmes de fichiers ext2 et ext3, ainsi que plusieurs autres fonctionnalités qui améliorent les performances et la fiabilité.

Par exemple, la pré-allocation persistante permet de réserver de l’espace pour un fichier avant sa création, ce qui est utile dans certaines applications comme le streaming multimédia ou la gestion de bases de données, tandis que l’allocation différée permet d’améliorer les performances et de réduire la fragmentation en prenant des décisions plus intelligentes quant à l’emplacement des fichiers.

Cependant, contrairement à btrfs et ZFS, ext4 ne prend pas en charge les instantanés ou la compression de données intégrée, mais de nombreux projets peuvent ajouter cette fonctionnalité.

7. btrfs

btrfs (B-tree file system) est un système de fichiers plus récent conçu pour répondre aux besoins des systèmes de stockage modernes. Il a été décrit comme le « système de fichiers de la prochaine génération » pour Linux, et il comprend plusieurs fonctionnalités avancées que l’on ne trouve pas dans ext4 (ce qui peut vous amener à vous demander si vous devez utiliser ext4 ou btrfs pour votre système de fichiers Linux).

L’une des principales caractéristiques de btrfs est la prise en charge des instantanés, qui sont des copies ponctuelles de vos données. btrfs prend également en charge la déduplication des données (une technique permettant d’économiser de l’espace), la fonctionnalité RAID intégrée et une taille de volume maximale de 16EB, ce qui en fait un système bien adapté aux solutions de stockage à grande échelle.

btrfs est encore en cours de développement et peut ne pas être aussi stable ou largement pris en charge que ext4 ou ZFS. Cependant, ses fonctionnalités avancées et son potentiel futur en font une option intéressante pour de nombreux utilisateurs et administrateurs.

Qu’est-ce qu’un système de fichiers de journalisation ?

Un système de fichiers « de journalisation », comme NTFS, ext4 et APFS, conserve un « journal » ou un enregistrement des modifications qui n’ont pas encore été validées par le système de fichiers principal. Le journal peut contenir des informations sur les métadonnées des fichiers, telles que l’emplacement, la taille et les horodatages, mais peut également inclure le contenu des fichiers dans certains systèmes. La journalisation permet d’éviter la corruption des données en cas de panne du système ou de coupure de courant.

Lorsque le système redémarre après une panne, le système de fichiers peut utiliser le journal pour réparer les incohérences et garantir l’intégrité des données.

Le RAID est-il un type de système de fichiers ?

La relation entre le RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks) et les systèmes de fichiers est cruciale pour le stockage et la gestion des données. Alors que les systèmes de fichiers gèrent la manière dont les données sont stockées sur les disques, le RAID est une méthode qui permet de combiner plusieurs disques en une seule unité logique à des fins de redondance ou d’amélioration des performances. Le RAID est généralement indépendant du système de fichiers utilisé, mais ce dernier influe sur les capacités du RAID.

Le RAID peut protéger contre les défaillances des disques, augmenter la capacité de stockage et améliorer les performances, mais il ne remplace pas un bon système de fichiers. Un système de fichiers robuste tel que ZFS ou NTFS peut compléter le RAID en fournissant des fonctionnalités supplémentaires telles que les contrôles d’intégrité des données et les autorisations de fichiers.

Quel système de fichiers utiliser ?

Différents systèmes de fichiers sont adaptés à différentes applications, et votre système d’exploitation définit généralement le système de fichiers que vous utilisez.

Par exemple, NTFS est idéal pour les disques durs internes des systèmes Windows, tandis que FAT32 ou exFAT peut être un meilleur choix pour les disques amovibles qui doivent être compatibles avec plusieurs systèmes d’exploitation. APFS ou HFS+ serait le meilleur choix pour les systèmes Mac, tandis qu’un système Linux pourrait bénéficier de ext4 ou ZFS, en fonction des besoins spécifiques.

En fin de compte, le meilleur système de fichiers dépend de vos besoins spécifiques et de votre matériel. En comprenant les forces et les faiblesses de chaque système de fichiers, vous pouvez prendre une décision éclairée et choisir le meilleur système de fichiers pour vos besoins.

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