Stockage et systèmes de fichiers

Question 1

Quel est le rôles du système de fichiers ?

Answer 1

Persistence, Organisation, Abstraction

+ protection, performance, robustesse

Question 2

Persistence

Answer 2

• Conserver les données même quand la machine est éteinte
• Dissocier les données du processus qui les a créées
  ▶ stockage en dehors de la mémoire principale (RAM)
  ▶ notion de fichier non structuré = une séquence d’octets

Question 3

Organisation

Answer 3

• Identifier chaque fichier par un nom intelligible
• Grouper des noms ensemble pour ranger les fichiers
  ▶ notion de répertoire (= dossier)
  ▶ hiérarchie arborescente de répertoires et sous-répertoires

Question 4

Abstraction

Answer 4

• Masquer les détails technologiques : disque, flash, réseau
  ▶ architecture logicielle en couches

Question 5

Fichier

Answer 5

VO file
= séquence d’octets, identifié par un nom
= impl : éparpillé sur plusieurs secteurs de disque

convention : suffixe du nom (.mp3, .jpg…) = format des données

Question 6

Comment l’application interagit avec un fichier ?

Answer 6

Elle interprète «librement» le contenu binaire

Question 7

Répertoire (dossier)

Answer 7

VO directory (folder)
= contient des fichiers et d’autres dossiers
= impl : fichier spécial contenant des noms

Question 8

Systèmes de fichiers : pourquoi c’est difficile

Answer 8

• Non-volatilité : chaque écriture sur le disque est définitive
• Comment résister aux pannes et aux plantages
• Comment offrir une performance acceptable ?

Question 9

Rôle du système de fichiers (en VO File system = FS)

Answer 9

Lors de chaque accès à un fichier, le FS doit traduire une paire nom + position vers une « adresse disque » no secteur+offset

Question 10

Disque

Answer 10

tableau de secteurs numérotés

Question 11

1 secteur

Answer 11

= Unité de transfert atomique entre disque et RAM
= unité atomique de lecture ou écriture
taille typique : 512B ou 4kB

Question 12

Quels sont les syscall de l’interface utilisateur pour intergagir avec les fichiers ?

Answer 12

read et write

Question 13

ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);

Answer 13

Lire count octets dans le fichier fd et les écrire en mémoire à l’adresse buf (donc de buf jusqu’à buf+count–1)

Question 14

ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);

Answer 14

Lire en mémoire les count octets commençant à l’adresse buf, et les écrire dans le fichier fd

Question 15

Le numéro fd est un file descriptor

Answer 15

attribué par le noyau

~~~
int open(char *pathname, int flags)
``` rend un fd

Question 16

Notion de position courante dans chaque fichier ouvert

Answer 16

off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);

Question 17

liste des fichiers ouverts (et positions dans…

Answer 17

… le PCB

Question 18

Opérations disponibles sur un fichier

Answer 18

créer un nouveau fichier : creat()
* supprimer un fichier : unlink()
* ouvrir : open() et fermer close()
* lire n octets depuis la position courante : read()
* écrire n octets à la position courante : write()
* se repositionner dans le fichier :lseek()
* ajouter n octets en fin de fichier : append()
* lire les méta-données : stat()
* changer les méta-données : chmod(), utime()
* renommer un fichier : rename()

Attention, piège : renommer̸ = déplacer !

Question 19

Comment organise-t-on les fichiers ?

Answer 19

Organisation des fichiers en dossiers

Question 20

Quelle approche est utilisée pour pouvoir retrouver un fichier à partir de son nom ?

Answer 20

Approche moderne : structure de nommage récursive
- file system = arbre
- dossier contient fichiers et sous-dossiers

Question 21

Implémentation de la structure de nommage récursive

Answer 21

Un répertoire = un fichier spécial
* contient la liste de ses sous-dossiers et fichiers
* appels système idoines : opendir(), readdir()..

Question 22

Arborescence de fichiers Unix

Question 23

Noms spéciaux du système de fichiers

Answer 23

• racine du système de fichiers** /**
• répertoire courant .
• répertoire parent ..

Question 24

Répertoire courant (CWD)

Answer 24

Chaque processus a un current working directory (CWD)
* appel système chdir() pour changer de CWD
* cd truc demande au shell de faire un chdir(“truc”)

Question 25

Implémentation de la notion de répertoire courant

Answer 25

PCB contient un champ pour le CWD

Question 26

Résolution des noms par le noyau

Answer 26

On distingue chemin absolu et chemin relatif

Question 27

Chemin commençant par un **/**

Answer 27

▶ chemin absolu * interprété en partant de la racine ## Footnote par exemple /usr/bin/emacs

Question 28

Chemin commençant par autre chose que **/**

Answer 28

▶ chemin relatif * interprété en partant du CWD ## Footnote * par exemple Photos qu’on peut écrire aussi ./Photos * par exemple ../../Documents/lettre.doc

Question 29

Montage d’un volume logique

Answer 29

Monter un volume dans un dossier = masquer le contenu de ce dossier et le remplacer par l’arborescence du volume

Question 30

plusieurs supports : disques, DVD, clé USB, réseau... VS une seule arborescence de fichiers dans le système

Answer 30

une arborescence sur chaque support : (notion de volume logique) = arborescence occupant tout un support VS une seule racine / dans le système

Question 31

Volume

Answer 31

Arborescence occupant tout un support

Question 32

Point de montage sur Unix

Answer 32

Tout répertoire peut servir de point de montage (VS 26 sur Windows)

Question 33

Commandes pour le montage sur Unix

Answer 33

*mount* et *umount*

Question 34

# * Démontage, ou *retirer le périphérique en toute sécurité*

Answer 34

demande au noyau de * finir toutes les écritures en cours * refuser tous les nouveaux accès * ensuite, dissocier le sous-arbre de son point de montage * on peut ensuite débrancher la clé, éjecter le CD...

Question 35

déplacer =/= renommer

Answer 35

* sur un même volume ▶ simple modification de répertoires * entre deux volumes ▶ il faut copier les données !

Question 36

Profils d’accès

Answer 36

Accès séquentiel et Accès arbitraire

Question 37

Accès séquentiel

Answer 37

* contenu du fichier traité au fur et à mesure * scénario le plus courant ## Footnote exemples : lecture de film, sauvegarde d’un document

Question 38

Accès arbitraire (VO Random Access)

Answer 38

contenu du fichier traité dans le désordre ## Footnote exemples : bases de données, swap de mémoire virtuelle

Question 39

Ordre de grandeur latence

Answer 39

un accès disque ≈ cent mille accès mémoire - DRAM ≈ 50ns Flash ≈ 50μs disque ≈ 5ms

Question 40

Ordre de grandeur taille

Answer 40

File system : 100×, 1000× plus vaste que mémoire

Question 41

Ordre de grandeur : lecture sur secteur

Answer 41

* lire un certain secteur ≈ 5ms * lire un certain secteur et les n suivants ≈ 5ms + n × ε

Question 42

Objectifs du système de fichiers

Answer 42

* pouvoir retrouver un fichier à partir de son nom * accéder efficacement aux données (séquentiel et arbitraire) * gérer l’espace libre : allocation et désallocation des secteurs

Question 43

Formattagec d'un volume

Answer 43

écriture d’un FS « vide »

Question 44

Partitionnement

Answer 44

Découpage du disque en volumes - un volume = un même File System

Question 45

Index

Answer 45

table des matières. typiquement exprimé en termes de numéros de blocs AKA clusters

Question 46

1 bloc

Answer 46

2^n secteurs

Question 51

Indexation multi-niveaux Unix : remarques

Answer 51

**Avantages** * implem simple, accès efficace aux petits fichiers * taille max des fichiers bornée, mais grande **Inconvénients** * nombre d’accès au pire cas pour une lecture ? * pire surcoût en espace ?

Question 52

Comment fonctionnenet les systèmes de fichiers modernes ?

Answer 52

De façon hybride * allocation contiguë pour petits fichiers * indexation multi-niveaux pour gros fichiers

Question 53

Implémentation du File System

Answer 53

* dossier = fichier spécial contenant des noms * fichier = éparpillé sur plusieurs secteurs du disque * inode = index des secteurs composant le fichier