notes de cours sur le formatage

Système d’exploitation
FORMATAGE SYSTEME DE FICHIER
Différentes opérations doivent être réalisées avant l’utilisation d’un
disque dur ou d’une disquette.
Pour l’usage d’une disquette, il s’agit des opérations de formatage
physique ou de bas niveau suivi du formatage logique ou de haut niveau.
Pour l’usage d’un disque dur, actuellement l’opération de formatage
physique est réalisée par le fabriquant dans des conditions de laboratoires
indispensables au bon déroulement de l’opération. Ensuite vient
l’opération de création d’une ou plusieurs partitions. Et pour terminer, le
formatage logique qui est aussi à effectuer.
1
Formatage à l’aide de l’outil FORMAT
Lorsqu’on formate une disquette à l’aide de l’outil Format, les deux
types de formatage peuvent être réalisés.
Pour un disque dur par contre, l’outil Format assure le formatage logique
ou de haut niveau uniquement.
Piste 0
Durant l’opération de formatage physique
ou de bas niveau, Format crée les pistes et les divises en
un certain nombre de secteurs. ( 80 pistes et 18 secteurs
pour une disquette 1M44 ).
Pour un disque dur, le nombre de secteurs est plus élevé
sur les pistes extérieures que sur les intérieures afin
d’optimiser au mieux la surface disponible. Seul le
constructeur du disque connaît la loi de
variation de secteur par cylindre.
Secteurs
Chaque secteur réalisé est constitué d’une balise ‘début de secteur’,
d’une zone de données de 512 octets, d’un code de contrôle de type CRC
et d’une balise ‘fin de secteur’. La taille de 512 octets est très
couramment utilisée.
[début]
Zone de données : 512 octets
[crc]
[fin]
Le code de contrôle CRC permet par calcul mathématique de contrôler la
qualité du contenu de la zone de données.
2
Création de partition à l’aide de l’outil FDISK
Fdisk est l’outil standard de Dos ou Windows permettant de partitionner
un disque dur.
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Il s’agit de définir les zones du disque que le système d’exploitation peut
utiliser comme volume. Lors du partitionnement d’un disque dur, le
premier secteur du cylindre 0, tête 0 est utilisé comme secteur
d’amorçage maître : Master Boot Record.
Ce MBR est divisé en deux parties essentielles :
2.1 MBR Programme d’amorçage
Le MBR est constitué d’un programme d’amorçage qui est chargé et
exécuté en mémoire vive du PC durant la phase de démarrage. Ce
programme est le seul capable d’interpréter la table de partition et de
relater au système les informations s’y trouvant.
2.2 MBR Table des partitions
La table des partitions, contient une description détaillée des paramètres
des quatre partitions primaires.
3
Partition active = 0x80, non active = 0
Tête de début et fin de partition.
Cylindre et secteur de départ et de fin.
Indicateur de système d’exploitation et type de FAT.
Nombre total de secteur de cette partition.
…
Formatage logique à l’aide de l’outil FORMAT
Comment un fichier est-il sauvé sur une disquette ? Quelles sont les
zones qui sont affectées par cette opération ? Ces deux questions nous
renvoient aux principes de formatage logique de ce support et des 4
zones qui y sont aménagées : le secteur d’amorçage, le répertoire racine,
la table d ‘allocation des fichiers ( FAT) et la zone de stockage.
Durant l’opération de formatage logique, afin de réduire le nombre
d’unités à gérer, les secteurs sont rassemblés par groupes de 2, 4, 8, 16,
32,64 appelé unités d’allocation ou clusters. Dans le cas de la disquette,
un cluster contient un secteur.
3.1 Le secteur d’amorçage ou ‘boot sector’
3.1.1 Le secteur d’amorçage d’une disquette
se trouve sur la piste 0 et le secteur 0. Il contient un programme
d’amorçage chargé en mémoire vive de l’ordinateur durant la phase de
démarrage et des données au sujet du type formatage et de l’utilisation de
la disquette.
Les données principales sont :
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Nombre de pistes (80 pour le format 1M44)
Nombre de secteurs par piste (18 pour le format 1M44)
Nombre d’octets par secteur (512 pour le format 1M44)
Nombre de secteurs par unité d’allocation (cluster) (1M44 : 1).
Nombre de secteurs réservés à la gestion logique (voir 3.4.)
Nombre de copies de la FAT (2 sur une disquette 1M44)
Cette disquette est-elle amorçable, système ? Si oui quels sont les fichiers
à exécuter ?
3.1.2 Le secteur d’amorçage d’une partition primaire
se trouve au début de la partition et assure les mêmes fonctions de
documentation du formatage logique et du support de système
d’exploitation.
3.2 Le répertoire racine
Pour chaque fichier existant sur la disquette il existe une entrée du
répertoire racine relatant les caractéristiques de celui-ci. On y trouve
principalement :
Le nom et extension du fichier ( format 8.3).
La taille du fichier.
La date de création du fichier.
Les attributs de ce fichier.
Le numéro du casier de la première entrée de la FAT.
Vous voyez ces informations à l’aide de la commande DIR !
3.3 La table d’allocation de fichiers ou FAT
La table d’allocation de fichier assure principalement la liaison entre les
différentes unités d’allocations affectées à un fichier.
Chaque casier de la FAT est attaché à une unité d’allocation ou cluster de
la zone stockage.
Les clusters non utilisés, défectueux ou réservés y sont déclarés. Dans le
cas d’un disque dur, un cluster peut être signalé comme défectueux pour
un seul octet défectueux parmi 64 secteurs !
3.4 La zone de stockage
Cette zone constitue la partie la plus importante de la disquette. Une
disquette de 1M44 contient 2880 unités d’allocations dont 2847 sont
réservées pour la zone de stockage.
Dans cette zone, les fichiers à sauver sont transférés par bloc de la taille
du cluster dans chaque espace disponible.
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Installation d’un fichier sur disquette
Un fichier de 2200 octets est sauvé sur une disquette à travers 5 clusters
de 512 octets sur la zone de stockage. Ce fichier est décrit dans le
répertoire racine et la FAT contient le chaînage des 5 unités d’allocations
(clusters).
Le fichier Essai.txt qui est constitué d’une suite de chiffres
0123456789012345678901234567890123456789 est implanté comme
suit :
Répertoire racine
Nom_____.Ext Attrib Heure Date
Entrée FAT
Taille
Essai___.txt
2200
Att
Heure Date
003
FAT
n.u.
004
005
008
n.u.
n.u.
009
fff
n.u.
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Zone de stockage
[d]01234567[c][f] [d]89012345[c][f]
[d]67890123[c][f]
[d]non utilisé[c][f] [d]non utilisé[c][f]
[d]non utilisé …
[d]45678901[c][f] [d]23456789[c][f] [d]non utilisé[c][f]
( représentation symbolique de 8 octets par secteur au lieu de 512)
[d] : balise de début de secteur.
[c] : code de contrôle d‘erreur CRC.
[d] : balise de fin de secteur.
4.1 Lecture d’un fichier
Lors de l’introduction de la disquette et de l’accès à son contenu, le
secteur d’amorce est chargé et permet l’interprétation du format de la
disquette. Les positions précises de la FAT, du répertoire racine et de la
zone de stockage sont donc fournies au système d’exploitation,
principalement au gestionnaire de disques.
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Pour la recherche d’un fichier, la première opération consiste à consulter
le répertoire racine afin d’identifier une entrée ayant le même nom et
extension. La lecture des attributs permet aussi de réglementer l’accès à
ce fichier.
Le répertoire racine contient le numéro de casier de la FAT en relation
avec le premier cluster de données du fichier. La lecture du fichier peut
commencer. Deux situations se présentent au niveau du chargement :
1.
Le casier de la FAT contient un code 0xfff, indicateur de fin de fichier.
Charger le cluster de données correspondant, l’opération de chargement est
terminée.
2.
Le casier de la FAT contient le numéro de casier cible relatant de la gestion du
fichier. Charger le cluster de données correspondant, se déplacer vers le
numéro de casier cible et reprendre le point 1
4.2 Utilisation rationnelle de l’espace disponible
Dans le cas d’un disque dur, le nombre de secteur par unité d’allocation
est élevé. Pour un disque de 2 giga octets formaté en FAT 16 ( rappel :
soit au maximum 2 exposant 16 ou 65536 unités d’allocations ) la taille
de l’unité d’allocation est de 2 giga / 65536 = 32768 octets. Si les
secteurs ont une capacité de 512 octets, il en faut 64 par cluster.
Cette situation présente le défaut de gaspiller ± 32768/2 octets par
fichiers créés. Or il n’est pas rare de trouver un disque contenant 20 000
fichiers : soit 327 680 000 octets inutilisables !
La FAT 32 améliore considérablement cette situation car le nombre
d’unité d’allocation est étendu à 2 exposant 32. Chaque cluster à
généralement une taille de 4 ou 8 ko. Un disque de 80 giga octets
contient donc approximativement 5 000 000 clusters chacun constitués
de 16 secteurs. Les mêmes 20000 fichiers constituent une « perte » de 80
Mo, soit 1/1000ème de la capacité totale … acceptable !
4.3 Utilisation rationnelle des zones
disponible
Le nombre de secteur par pistes est variable sur un
disque dur. Par exemple il est possible d’en placer 400
sur la piste 0 alors que la piste intérieure n’en contient
que 200. La vitesse de rotation du disque est
constante. 5000, 7200, 10000 tours par minutes.
A 7200 tpm, lorsque j’utilise la piste 0, le transfert de
données s’effectue donc à (7200/60) * 400 * 512 = 24
576 000 octets par seconde. Sur la dernière piste le taux
de transfert est réduit de moitié !
A cet instant, vous comprenez qu’il est judicieux de placer votre
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ème
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système d’exploitation sur la première partie du disque alors que les
Backup peuvent-être au centre de celui-ci !
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Erreur dans la gestion du fichier.
A travers ce système de gestion de fichier différentes erreurs sont
régulièrement rencontrées :
Un cluster utilisé n’appartient à aucun fichier.
Un fichier a une taille indiquée dans le répertoire racine incompatible
avec le nombre de clusters chaînés dans la FAT. Ceci résulte soit d’un erreur de
l’information taille du répertoire racine soit d’un défaut de chaînage des
clusters.
Deux ou plusieurs fichiers ont une incompatibilité de taille nombre de
clusters : liaison croisées.
Le CRC d’un secteur signale une erreur dans le contenu du fichier.
Une balise est illisible.
La copie de la FAT est différente de la FAT de travail.
D’autres erreurs moins courantes…
En cumulant plusieurs de ces erreurs, notre fichier essai pourrait devenir
Essai___.txt
67,736
06-01-99 6 :29p
01234567 23456789 67890123 45678901 qlkfjqez
[d]01234567[c][f]
[d]89012345[c][f]
[d]67890123[c][f]
[d]45678901[c][f]
[d]23456789[c][f] [d]qlkfjqez[c][f]
Le premier secteur est le bon, les 3 suivants sont croisés, le dernier
n’appartient pas au fichier. La taille est incorrecte ( un seul bit à changé !
2200= 0000 0000 1000 1001 1000, 67736=0001 0000 1000 1001 1000 )
6
SCANDISK : analyse de la disquette.
L’outil système SCANDISK permet l’analyse, le diagnostique et la
réparation non systématique des erreurs rencontrées. De plus,
SCANDISK peut être utilisé pour vérifier l’état de la surface physique
d’un disque dur ou d’une disquette.
6.1 Vérification standard
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SCANDISK commence par contrôler pour tous les fichiers déclarés sur
la disquette que la taille indiquée correspond bien au chaînage des
clusters indiqué dans la FAT. La détection de fichiers croisés résulte de
la comparaison taille (répertoire racine) – nombre de clusters (chaînés
dans la FAT) des fichiers perturbés.
Comparaison de
la FAT
Cette opération
est plus
efficacement
réalisée sous
Windows 98.
Ensuite SCANDISK s’assure que tous les secteurs restant sur la FAT
sont bien inutilisés, réservés ou défectueux :ceci permet de détecter les
liens perdus. Si un cluster n’appartient à aucun fichier, il est sauvé dans
un fichier nommé File0001.chk, File0002.chk …
SCANDISK utilise aussi la copie de secours de la FAT pour tenter de
reconstituer celle-ci.
6.2 Vérification minutieuse
Lors de la vérification minutieuse, SCANDISK vérifie pour chaque
secteur la présence des balises début et fin et effectue un calcul et
comparaison du code de CRC.
Indépendamment de son contenu, chaque secteur est testé en écriture et
en lecture afin d’être signalé défectueux si nécessaire.
7
DEFRAG :dé fragmentation des fichiers.
7.1 Raison de la fragmentation des fichiers.
Supposons une disquette formatée sur laquelle on copie 100 fichiers
(f001.txt, f002.txt, f003.txt …) de 14000 octets. Chaque fichier occupe
(14000 / 512) +1 = 28 clusters.
Tous les fichiers de nom pair sont effacés, ceci permet de libérer plus de
700k de cette disquette (50 * 14000).
Si on copie à ce moment un fichier T.txt de 700k, il va être fragmenté en
50 parties s’implantant dans les zones disponibles : probablement 28
secteurs consécutifs.
F001
F011
T-a
T-g
F003 T-b F005 T-c F006 T-d F007 T-e F009 T-f
F013 T-h F015 T-i F017 T-j F019 T-k F021 T-l
Ceci ne cause aucun problème logique au niveau de l’utilisation. Mais en
terme de performance, le chargement de ce fichier est ralenti par les
nombreux déplacements effectués par la tête de lecture du lecteur de
disquette.
7.2 Tâche de dé fragmentation.
L’outil DEFRAG permet donc de rassembler sur des secteurs voisins
tous les blocs de chaque fichier.
F001 F003 F005 F007 F009 F011 F013 F015 F017 F019 F021 F023
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T-a
8
T-b
T-c T-d T-e
T-f T-g T-h
T-i
T-j
T-k
T-l
L’outil Windows 98 pousse la démarche plus loin : rassembler sur des
zones voisines des programmes et fichiers utilisés simultanément. Par
exemple plusieurs fichiers de programmes de données et de configuration
sont nécessaires à l’ouverture de Word. Ils seront rassemblés sur des
zones voisines par l’outil DEFRAG sur base d’un journal de démarrage
de cette application.
BACKUP :sauvegarde des fichiers.
BACKUP
Il FAUT réaliser
périodiquement
des sauvegardes,
dans le cadre de
la maintenance
normale de
l’ordinateur.
La sauvegarde de vos fichiers vous permet de vous prémunir contre le
risque de perte d’informations à la suite d’une défaillance du disque dur
ou d’une fausse manœuvre, par exemple si vous supprimez ou remplacez
des données par inadvertance.
Backup vous permet de sauvegarder les fichiers de votre disque dur. Il
vous est possible de sauvegarder ces fichiers sur des disquettes, un
lecteur de bande, ou encore sur un autre ordinateur de votre réseau. Une
fois que vous avez créé un fichier de sauvegarde, vous pouvez le
restaurer en cas d'endommagement ou de perte de vos fichiers originaux.
8.1 Utilisation de BACKUP.
A travers une interface semblable à celle de l’explorateur de Windows,
BACKUP permet de créer différents jeux de fichiers et ou répertoires à
sauver vers différentes destinations.
Soit vers un disque dur local ( ou une autre partition du disque physique
unique, ou encore un répertoire dédié à la sauvegarde ) vers un disque
réseau ou un dispositif de sauvegarde sur bande ou autre support dont
l’ordinateur est équipé.
Grâce à cet outil, il est donc très facile de d’effectuer une tâche
« sauvegarde de C:\MesDocuments ( quelques méga octets ) vers disque
2 » et une seconde « sauvegarde de C:\Comptabilité et D:\Facturation
vers un support bande magnétique ».
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