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.