Système de fichiers : pré­sen­ta­tion des systèmes les plus im­por­tants

Les systèmes de fichiers existent depuis des décennies, même les cartes perforées et les bandes mag­né­tiques les ont utilisés. Toutefois, ces dernières ne per­met­taient qu’un accès linéaire, dans lequel il fallait trouver l’em­pla­ce­ment exact du stockage, ce qui prenait beaucoup de temps, par exemple en enroulant une bande mag­né­tique. Aujourd’hui, les systèmes de fichiers per­met­tent un accès aléatoire, ce qui signifie que toute donnée peut être récupérée beaucoup plus ra­pi­de­ment. Mais qu’est-ce exac­te­ment qu’un système de fichiers ? Et quels sont les prin­ci­paux systèmes existants ?

Il existe dif­fé­rents systèmes de fichiers standard pour Windows, macOS, Linux, Unix & Co. Ces dernières années, la dif­fé­ren­cia­tion s’est accrue en raison des progrès tech­niques, par exemple des systèmes de fichiers sur mesure ont été dé­ve­lop­pés pour les supports de mémoire flash de plus en plus po­pu­laires (clés USB, lecteurs SSD). Tous les systèmes de fichiers ont en commun d’utiliser une structure ar­bo­res­cente pour l’or­ga­ni­sa­tion, en débutant par le ré­per­toire racine. De là, les dossiers ou ré­per­toires et sous-dossiers se ramifient.

Il existe aujourd‘hui un certain nombre de systèmes de fichiers, mais tous ne sont pas largement utilisés. Ac­tuel­le­ment, les systèmes les plus courants sont FAT16, FAT32, exFAT et NTFS (Windows) ainsi que HFS+ et APFS (macOS/Mac OS X). Linux utilise ac­tuel­le­ment ext4 (suc­ces­seur de ext3 et ext2) entre autres. Les systèmes de fichiers men­tion­nés sont briè­ve­ment présentés ci-dessous.

Le système de fichiers existe depuis 1980 et les variantes publiées depuis lors sont connues sous les noms de « FAT12 », « FAT16 » et « FAT32 ». Le formatage FAT est idéal pour la gestion et l’échange de petites quantités de données. Aujourd’hui cependant, le système de fichiers FAT est en fait dépassé, car même dans sa variante la plus récente et la plus puissante (FAT32, in­tro­duite en 1997), les fichiers peuvent avoir une taille maximale de 4 gi­gaoc­tets (Go). En outre, FAT32 limite la taille maximale de la partition à 8 té­raoc­tets (TB).

Malgré ces li­mi­ta­tions, les formats FAT sont encore très courants. Ils sont utilisés pour les supports amovibles mobiles (disques durs externes, clés USB) et le matériel spé­ci­fique (appareils photo nu­mé­riques, smart­phones, routeurs, té­lé­vi­seurs, au­to­ra­dios, etc.). Ils sont synonymes de la plus haute com­pa­ti­bi­lité possible, surtout dans le domaine de la té­lé­pho­nie mobile.

Le format de 2006 est une évolution du format FAT classique. exFAT a été conçu à l’origine pour les supports amovibles et est donc par­ti­cu­liè­re­ment adapté aux clés USB, aux cartes mémoire et aux disques durs externes tels que les disques durs à semi-con­duc­teurs (SSD) avec des capacités de stockage in­di­vi­duelles. exFAT fonc­tionne par­ti­cu­liè­re­ment bien avec des dis­po­si­tifs de stockage de données plutôt petits. Néanmoins, il peut également traiter des fichiers vo­lu­mi­neux et aisément dépasser la limite de 4 Go fixée par le FAT32. Depuis Windows 7, exFAT est supporté en natif (il est présent comme outil standard, sans ins­tal­la­tion de pilote sup­plé­men­taire ou service pack spécial).

Le système de fichiers NTFS a été introduit en 1993 avec le système d’ex­ploi­ta­tion Windows NT. Depuis Windows Vista, c’est le système de fichiers standard pour les or­di­na­teurs sous Windows. Il offre plusieurs avantages par rapport au FAT, comme la pos­si­bi­lité de comprimer les supports de données et de renforcer la sécurité des données (par exemple par le chif­fre­ment). Une par­ti­cu­la­rité du NTFS est que les droits d’accès et les partages de fichiers et de dossiers peuvent être définis de manière détaillée et ex­haus­tive. Les uti­li­sa­teurs peuvent attribuer des droits pour l’accès local et distant via le réseau.

Le système de fichiers a été instauré par Apple en 1998 comme un dé­ve­lop­pe­ment com­plé­men­taire de HFS. Afin de dis­tin­guer clai­re­ment les deux normes, elles sont également appelées Mac OS Extended (HFS+) et Mac OS Standard (HFS). Par rapport à l’HFS, HFS+ est plus rapide et plus efficace dans la gestion, la lecture et l’écriture des données. Il peut également gérer davantage de fichiers, avec jusqu’à 4 milliards de blocs de fichiers ou de dossiers. Linux peut en partie lire et écrire di­rec­te­ment sur les disques avec HFS+, mais des paquets spé­ci­fiques peuvent devoir être installés (hfsutils, hfsplus, hfsprogs). Sous Windows, un logiciel sup­plé­men­taire est né­ces­saire pour une prise en charge complète de HFS+.

APFS, qui a été développé par Apple en 2017, répond notamment aux besoins des disques SSD modernes. APFS est conçu comme un système 64 bits, le chif­fre­ment des données et des fichiers est aussi possible. Si un système d’ex­ploi­ta­tion repose sur un SSD, le système de fichiers est au­to­ma­ti­que­ment converti de HFS+ en APFS. Cet « auto-formatage » a été introduit avec le système d’ex­ploi­ta­tion « High Sierra ». Depuis Mac OS 10.14 Mojave, les disques Fusion drives (des disques logiques formés à partir de SSD et de disques durs mé­ca­niques) sont également au­to­ma­ti­que­ment convertis en APFS. Lors de la con­ver­sion de HFS+ en APFS, des problèmes peuvent cependant parfois survenir.

ext4 a été lancé en 2008 pour succéder au poste 3. Le système de fichiers est ac­tuel­le­ment standard sur de nombreux systèmes Linux (par exemple Ubuntu). L’in­no­va­tion la plus im­por­tante est la fonction Extents, qui optimise la gestion des fichiers vo­lu­mi­neux et empêche la frag­men­ta­tion plus ef­fi­ca­ce­ment que ses pré­dé­ces­seurs. Sous ext4, les par­ti­tions peuvent être re­di­men­sion­nées à loisir pendant le fonc­tion­ne­ment du système. La taille maximale du système de fichiers était limitée à 32 To pour ext3, mais pour ext4, elle est bien plus élevée : 1 exabyte (soit environ 1 million de Té­raoc­tets).

La com­pa­ti­bi­lité est très im­por­tante dans le choix du formatage, par exemple si vous voulez utiliser un disque dur externe non seulement lo­ca­le­ment sur votre or­di­na­teur personnel, mais aussi sur plusieurs pla­te­formes et appareils. Pour une flexi­bi­lité maximale lors du transfert de données entre un appareil Apple et un appareil Windows, par exemple, il est re­com­mandé de procéder à un formatage avec le système de fichiers exFAT. Le bon choix en matière de formatage d’un support de données est donc d’une grande im­por­tance et peut permettre d’éviter des problèmes et des res­tric­tions dans l’échange quotidien de données.

Toutefois, si les con­di­tions de base sont réunies (par exemple, le matériel actuel), le système peut également être remplacé à tout moment, par exemple pour passer d’un système de fichiers ancien à un système plus moderne. Il est cependant essentiel de dé­ter­mi­ner au préalable si une mo­di­fi­ca­tion est possible sans perte de fichiers et de données ou si toutes les données doivent d’abord être sau­ve­gar­dées puis recopiées sur le support de données. Il existe des pro­grammes gratuits et payants pour ces trans­ferts qui rendent ce processus plus sûr et plus pratique. Cependant, cela peut aussi se faire en partie avec les res­sources intégrées d’un système d’ex­ploi­ta­tion. Dans notre article « formatage d’une clé USB », vous pouvez découvrir, par exemple, comment changer le système de fichiers d’une clef USB di­rec­te­ment dans Windows.