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 ?

Qu’est-ce qu’un système de fichiers ?

Un système de fichiers est un système de classement, d’organisation sur un support de stockage qui structure et organise l’écriture, la recherche, la lecture, le stockage, la modification et la suppression de fichiers d’une manière spécifique. Il est important que les fichiers puissent être identifiés sans erreurs grâce à leur classification et que les utilisateurs puissent accéder à leurs fichiers le plus rapidement possible. Les systèmes de fichiers définissent également des paramètres tels que les suivants :

  • Conventions de dénomination des fichiers
  • Attributs des fichiers
  • Contrôle(s) d’accès

Les systèmes de fichiers sont également un composant opérationnel important, agissant comme une interface entre le système d’exploitation et tous les lecteurs connectés (internes et externes, par exemple via un port USB).

Les systèmes de fichiers passent par un formatage sur un support de données, les supports de stockage achetés de nos jours sont déjà formatés. Dans le passé, il était courant pour les utilisateurs de préparer de nouveaux supports de données pour le stockage et la gestion des fichiers.

Aperçu des principaux systèmes de fichiers

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.

Note

Malgré certaines similitudes, les systèmes de fichiers ne sont généralement pas compatibles entre eux. Par exemple, si vous connectez un disque dur mobile avec APFS (Apple File System depuis 2017) à un ordinateur Windows, vous ne parviendrez pas à le faire fonctionner. De plus, les systèmes de fichiers utilisés sous Linux ne sont pas directement pris en charge par d’autres systèmes d’exploitation. En règle générale, il existe cependant des solutions dans lesquelles, par exemple, des logiciels spéciaux de fournisseurs tiers permettent l’accès en lecture et en écriture à un support de données.

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.

FAT (File Allocation Table)

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.

exFAT (Extended File Allocation Table)

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).

NTFS (New Technology File System)

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.

HFS+ (Hierarchical File System)

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 (Apple File System)

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

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).

Tableau récapitulatif : les principaux systèmes de fichiers

Nom

Utilisations

Systèmes d’exploitation

Caractéristiques

FAT32

Les supports de données mobiles

- Windows

- Mac OS X/macOS

- Linux (installer les pilotes si nécessaire)

- haute compatibilité

- un large support matériel

- pas de fonctions de chiffrement et de compression

- La sécurité des données n'est pas particulièrement mise en avant

- idéal pour les petites partitions

- taille maximale du fichier : 4 Go

exFAT

Les supports de données mobiles

- Windows

- Mac OS X/macOS (Compatible à partir 10.6.4)

- Linux (installer les pilotes si nécessaire)

- pas encore un standard commun.

- pas de gestion des droits

- pas de compression de données

- idéal pour les petites mémoires flash à partir de 32 Go (clés USB, cartes SD)

- tailles et partitions non limitées (selon l’état actuel de la technique)

- taille maximale du fichier : 512 téraoctets

NTFS

Les disques durs internes et externes

- Windows

- Mac OS X/macOS (support complet uniquement avec un outil supplémentaire)

- Linux (après l'installation des pilotes)

- administration juridique

- amélioration de la sécurité des données : protection contre la perte et la modification des données, possibilité de chiffrement des données

- Possibilité de compression des données,

haute performance avec de grands supports de données

- spécialisé pour les fichiers volumineux et les grandes capacités de stockage

- ne convient pas aux petits disques et aux partitions de moins de 400 Mo (trop d’efforts de gestion)

- taille maximale du fichier : 256 To

APFS

Disques SSD

- macOS (Standard à partir de la version 10.13, High Sierra)

- Logiciels supplémentaires à utiliser avec les anciens systèmes d'exploitation Mac OS et Windows

- optimisé pour les disques durs (SSD) et autres dispositifs de stockage flash

- travaille également sur les disques mécaniques et hybrides

- chiffrement des données possible

- gestion optimisée de la mémoire (fonction de partage de l’espace)

- La fonction de protection contre les pannes protège contre les dommages causés au système de fichiers (par exemple en cas de panne du système)

- support de MacOS à Fusion Drive 10.14 Mojave

- taille maximale du fichier : 8 Exbibyte

HFS+

Disques durs internes et externes

Mac OS X/macOS

- un système de fichiers avancé et éprouvé

- particulièrement adapté aux disques mécaniques

- non optimisé pour les technologies de stockage modernes (SSD, Flash)

- meilleure rétrocompatibilité qu’avec APFS

- durée de vie limitée, ne sera probablement pas prise en charge par Apple à long terme

- perdra de plus en plus d'importance en raison de la « conversion forcée » partiellement automatisée dans l’APFS

- taille maximale du fichier : 8 Exbibyte

ext4

Linux

- Linux

- Windows (uniquement avec un outil supplémentaire)

- Mac OS X/macOS (uniquement avec un outil supplémentaire)

Par rapport aux versions Ext précédentes :

- amélioration des performances

- amélioration de la sécurité des données

- chiffrement intégré (à partir du noyau Linux 4.1)

- la nouvelle fonction Extents offre des avantages en termes de rapidité pour la gestion de fichiers volumineux et évite la fragmentation

- gestion des droits possible

- taille maximale du fichier : 16 To

Changer de système de fichiers : est-ce possible ?

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.


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