LSF101 - Système de Fichiers

Le système de fichiers de Linux est organisé autour d'une arborescence unique ayant un point de départ appelé la racine, représenté par le caractère /. En dessous de cette racine se trouvent des répertoires contenant fichiers et sous-répertoires. L'organisation des répertoires est conforme à un standard, appelé le Linux File Hierarchy System.

Cette organisation donne l'arborescence ci-dessous :

SLES12SP1:~ # cd /; ls -l
total 0
drwxr-x---   1 root root   42 May  3 14:02 .snapshots
drwxr-xr-x   1 root root 1810 May  1 15:31 bin
drwxr-xr-x   1 root root  642 May  2 15:58 boot
drwxr-xr-x  16 root root 3620 Sep 30 16:37 dev
drwxr-xr-x   1 root root 5200 Sep 30 16:37 etc
drwxr-xr-x   1 root root   14 May  1 15:58 home
drwxr-xr-x   1 root root 3120 May  1 15:21 lib
drwxr-xr-x   1 root root 5024 May  1 15:18 lib64
drwxr-xr-x   1 root root    0 Sep 21  2014 mnt
drwxr-xr-x   1 root root   44 May  3 13:59 opt
dr-xr-xr-x 105 root root    0 Sep 30 10:23 proc
drwx------   1 root root  274 May  3 14:05 root
drwxr-xr-x  25 root root  560 Sep 30 16:37 run
drwxr-xr-x   1 root root 5100 May  1 15:51 sbin
drwxr-xr-x   1 root root    0 Sep 21  2014 selinux
drwxr-xr-x   1 root root   12 May  1 14:55 srv
dr-xr-xr-x  12 root root    0 Sep 30 10:23 sys
drwxrwxrwt   1 root root  802 Sep 30 16:37 tmp
drwxr-xr-x   1 root root  130 May  1 14:55 usr
drwxr-xr-x   1 root root  108 May  1 15:26 var

Il existe trois types majeurs de fichier sous le système Linux :

• les fichiers normaux ( ordinary files ),

• les répertoires ( directories ),

• les fichiers spéciaux ( special files ou Devices).

Notez que :

• Le fichiers normaux sont des fichiers textes, des tableaux ou des exécutables.
• La longueur du nom de fichier, y compris son extension, est limité à 255 caractères.
• Il y a une distinction entres les majuscules et le minuscules.
• Si le nom d'un fichier commence par un ., le fichier devient caché.

Pour que Linux soit informé de la présence d’un système de fichiers, ce système doit être monté. Pour monter un système de fichiers, on utilise la commande mount :

# mount /dev/<fichier_spécial> /mnt/<répertoire_cible>

ou /dev/<fichier_spécial> est le périphérique à monter et /mnt/<répertoire_cible> est le répertoire qui servira comme «fenêtre» pour visionner le contenu du système de fichiers. Ce répertoire doit impérativement exister avant d’essayer de monter le système de fichiers.

Dans le cas où la commande mount est utilisée sans options, le système retourne une liste de tous les systèmes de fichiers actuellement montés :

SLES12SP1:~ # mount
sysfs on /sys type sysfs (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime)
proc on /proc type proc (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime)
devtmpfs on /dev type devtmpfs (rw,nosuid,size=1931968k,nr_inodes=482992,mode=755)
securityfs on /sys/kernel/security type securityfs (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime)
tmpfs on /dev/shm type tmpfs (rw,nosuid,nodev)
devpts on /dev/pts type devpts (rw,nosuid,noexec,relatime,gid=5,mode=620,ptmxmode=000)
tmpfs on /run type tmpfs (rw,nosuid,nodev,mode=755)
tmpfs on /sys/fs/cgroup type tmpfs (rw,nosuid,nodev,noexec,mode=755)
cgroup on /sys/fs/cgroup/systemd type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,xattr,release_agent=/usr/lib/systemd/systemd-cgroups-agent,name=systemd)
pstore on /sys/fs/pstore type pstore (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime)
cgroup on /sys/fs/cgroup/cpuset type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,cpuset)
cgroup on /sys/fs/cgroup/cpu,cpuacct type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,cpuacct,cpu)
cgroup on /sys/fs/cgroup/memory type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,memory)
cgroup on /sys/fs/cgroup/devices type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,devices)
cgroup on /sys/fs/cgroup/freezer type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,freezer)
cgroup on /sys/fs/cgroup/blkio type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,blkio)
cgroup on /sys/fs/cgroup/perf_event type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,perf_event)
cgroup on /sys/fs/cgroup/hugetlb type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,hugetlb)
/dev/sda2 on / type btrfs (rw,relatime,space_cache,subvolid=259,subvol=/@/.snapshots/1/snapshot)
systemd-1 on /proc/sys/fs/binfmt_misc type autofs (rw,relatime,fd=31,pgrp=1,timeout=300,minproto=5,maxproto=5,direct)
mqueue on /dev/mqueue type mqueue (rw,relatime)
debugfs on /sys/kernel/debug type debugfs (rw,relatime)
hugetlbfs on /dev/hugepages type hugetlbfs (rw,relatime)
/dev/sda2 on /.snapshots type btrfs (rw,relatime,space_cache,subvolid=258,subvol=/@/.snapshots)
/dev/sda2 on /var/lib/mailman type btrfs (rw,relatime,space_cache,subvolid=269,subvol=/@/var/lib/mailman)
/dev/sda2 on /var/lib/mariadb type btrfs (rw,relatime,space_cache,subvolid=270,subvol=/@/var/lib/mariadb)
/dev/sda2 on /var/log type btrfs (rw,relatime,space_cache,subvolid=274,subvol=/@/var/log)
/dev/sda2 on /tmp type btrfs (rw,relatime,space_cache,subvolid=265,subvol=/@/tmp)
/dev/sda2 on /var/spool type btrfs (rw,relatime,space_cache,subvolid=276,subvol=/@/var/spool)
/dev/sda2 on /var/lib/named type btrfs (rw,relatime,space_cache,subvolid=272,subvol=/@/var/lib/named)
/dev/sda2 on /srv type btrfs (rw,relatime,space_cache,subvolid=264,subvol=/@/srv)
/dev/sda2 on /usr/local type btrfs (rw,relatime,space_cache,subvolid=266,subvol=/@/usr/local)
/dev/sda2 on /var/opt type btrfs (rw,relatime,space_cache,subvolid=275,subvol=/@/var/opt)
/dev/sda2 on /var/lib/pgsql type btrfs (rw,relatime,space_cache,subvolid=273,subvol=/@/var/lib/pgsql)
/dev/sda2 on /opt type btrfs (rw,relatime,space_cache,subvolid=263,subvol=/@/opt)
/dev/sda2 on /var/tmp type btrfs (rw,relatime,space_cache,subvolid=277,subvol=/@/var/tmp)
/dev/sda2 on /var/lib/mysql type btrfs (rw,relatime,space_cache,subvolid=271,subvol=/@/var/lib/mysql)
/dev/sda2 on /var/lib/libvirt/images type btrfs (rw,relatime,space_cache,subvolid=268,subvol=/@/var/lib/libvirt/images)
/dev/sda2 on /var/crash type btrfs (rw,relatime,space_cache,subvolid=267,subvol=/@/var/crash)
/dev/sda2 on /home type btrfs (rw,relatime,space_cache,subvolid=262,subvol=/@/home)
/dev/sda2 on /boot/grub2/x86_64-efi type btrfs (rw,relatime,space_cache,subvolid=261,subvol=/@/boot/grub2/x86_64-efi)
/dev/sda2 on /boot/grub2/i386-pc type btrfs (rw,relatime,space_cache,subvolid=260,subvol=/@/boot/grub2/i386-pc)

Les options de la commande mount sont :

SLES12SP1:~ # mount --help

Usage:
 mount [-lhV]
 mount -a [options]
 mount [options] [--source] <source> | [--target] <directory>
 mount [options] <source> <directory>
 mount <operation> <mountpoint> [<target>]

Options:
 -a, --all               mount all filesystems mentioned in fstab
 -c, --no-canonicalize   don't canonicalize paths
 -f, --fake              dry run; skip the mount(2) syscall
 -F, --fork              fork off for each device (use with -a)
 -T, --fstab <path>      alternative file to /etc/fstab
 -h, --help              display this help text and exit
 -i, --internal-only     don't call the mount.<type> helpers
 -l, --show-labels       lists all mounts with LABELs
 -n, --no-mtab           don't write to /etc/mtab
 -o, --options <list>    comma-separated list of mount options
 -O, --test-opts <list>  limit the set of filesystems (use with -a)
 -r, --read-only         mount the filesystem read-only (same as -o ro)
 -t, --types <list>      limit the set of filesystem types
     --source <src>      explicitly specifies source (path, label, uuid)
     --target <target>   explicitly specifies mountpoint
 -v, --verbose           say what is being done
 -V, --version           display version information and exit
 -w, --rw, --read-write  mount the filesystem read-write (default)

 -h, --help     display this help and exit
 -V, --version  output version information and exit

Source:
 -L, --label <label>     synonym for LABEL=<label>
 -U, --uuid <uuid>       synonym for UUID=<uuid>
 LABEL=<label>           specifies device by filesystem label
 UUID=<uuid>             specifies device by filesystem UUID
 PARTLABEL=<label>       specifies device by partition label
 PARTUUID=<uuid>         specifies device by partition UUID
 <device>                specifies device by path
 <directory>             mountpoint for bind mounts (see --bind/rbind)
 <file>                  regular file for loopdev setup

Operations:
 -B, --bind              mount a subtree somewhere else (same as -o bind)
 -M, --move              move a subtree to some other place
 -R, --rbind             mount a subtree and all submounts somewhere else
 --make-shared           mark a subtree as shared
 --make-slave            mark a subtree as slave
 --make-private          mark a subtree as private
 --make-unbindable       mark a subtree as unbindable
 --make-rshared          recursively mark a whole subtree as shared
 --make-rslave           recursively mark a whole subtree as slave
 --make-rprivate         recursively mark a whole subtree as private
 --make-runbindable      recursively mark a whole subtree as unbindable

For more details see mount(8).

Dans le cas où la commande mount est utilisée avec l’option –a, tous les systèmes de fichiers mentionnés dans un fichier spécial dénommé /etc/fstab seront montés en même temps.

SLES12SP1:~ # cat /etc/fstab
UUID=db743358-c2d6-47f6-97d7-e7a9c650f0c5 swap swap defaults 0 0
UUID=6b7e374a-ae42-4f93-b6aa-d288dfbbb74b / btrfs defaults 0 0
UUID=6b7e374a-ae42-4f93-b6aa-d288dfbbb74b /boot/grub2/i386-pc btrfs subvol=@/boot/grub2/i386-pc 0 0
UUID=6b7e374a-ae42-4f93-b6aa-d288dfbbb74b /boot/grub2/x86_64-efi btrfs subvol=@/boot/grub2/x86_64-efi 0 0
UUID=6b7e374a-ae42-4f93-b6aa-d288dfbbb74b /home btrfs subvol=@/home 0 0
UUID=6b7e374a-ae42-4f93-b6aa-d288dfbbb74b /opt btrfs subvol=@/opt 0 0
UUID=6b7e374a-ae42-4f93-b6aa-d288dfbbb74b /srv btrfs subvol=@/srv 0 0
UUID=6b7e374a-ae42-4f93-b6aa-d288dfbbb74b /tmp btrfs subvol=@/tmp 0 0
UUID=6b7e374a-ae42-4f93-b6aa-d288dfbbb74b /usr/local btrfs subvol=@/usr/local 0 0
UUID=6b7e374a-ae42-4f93-b6aa-d288dfbbb74b /var/crash btrfs subvol=@/var/crash 0 0
UUID=6b7e374a-ae42-4f93-b6aa-d288dfbbb74b /var/lib/libvirt/images btrfs subvol=@/var/lib/libvirt/images 0 0
UUID=6b7e374a-ae42-4f93-b6aa-d288dfbbb74b /var/lib/mailman btrfs subvol=@/var/lib/mailman 0 0
UUID=6b7e374a-ae42-4f93-b6aa-d288dfbbb74b /var/lib/mariadb btrfs subvol=@/var/lib/mariadb 0 0
UUID=6b7e374a-ae42-4f93-b6aa-d288dfbbb74b /var/lib/mysql btrfs subvol=@/var/lib/mysql 0 0
UUID=6b7e374a-ae42-4f93-b6aa-d288dfbbb74b /var/lib/named btrfs subvol=@/var/lib/named 0 0
UUID=6b7e374a-ae42-4f93-b6aa-d288dfbbb74b /var/lib/pgsql btrfs subvol=@/var/lib/pgsql 0 0
UUID=6b7e374a-ae42-4f93-b6aa-d288dfbbb74b /var/log btrfs subvol=@/var/log 0 0
UUID=6b7e374a-ae42-4f93-b6aa-d288dfbbb74b /var/opt btrfs subvol=@/var/opt 0 0
UUID=6b7e374a-ae42-4f93-b6aa-d288dfbbb74b /var/spool btrfs subvol=@/var/spool 0 0
UUID=6b7e374a-ae42-4f93-b6aa-d288dfbbb74b /var/tmp btrfs subvol=@/var/tmp 0 0
UUID=6b7e374a-ae42-4f93-b6aa-d288dfbbb74b /.snapshots btrfs subvol=@/.snapshots 0 0

Chaque ligne dans ce fichier contient 6 champs :

L'UUID ( Universally Unique Identifier ) est une chaîne d'une longueur de 128 bits. Les UUID sont créés automatiquement et d'une manière aléatoire lors de la création du filesystem sur la partition. Ils peuvent être modifiés par l'administrateur.

Les options de montage les plus importants sont :

Pour démonter un système de fichiers, on utilise la commande umount :

# umount /mnt/<répertoire_cible>

Les options de la commande umount sont :

SLES12SP1:~ # umount --help

Usage:
 umount [-hV]
 umount -a [options]
 umount [options] <source> | <directory>

Options:
 -a, --all               unmount all filesystems
 -A, --all-targets       unmount all mountpoints for the given device in the
                           current namespace
 -c, --no-canonicalize   don't canonicalize paths
 -d, --detach-loop       if mounted loop device, also free this loop device
     --fake              dry run; skip the umount(2) syscall
 -f, --force             force unmount (in case of an unreachable NFS system)
 -i, --internal-only     don't call the umount.<type> helpers
 -n, --no-mtab           don't write to /etc/mtab
 -l, --lazy              detach the filesystem now, clean up things later
 -O, --test-opts <list>  limit the set of filesystems (use with -a)
 -R, --recursive         recursively unmount a target with all its children
 -r, --read-only         in case unmounting fails, try to remount read-only
 -t, --types <list>      limit the set of filesystem types
 -v, --verbose           say what is being done

 -h, --help     display this help and exit
 -V, --version  output version information and exit

For more details see umount(8).

Chaque partition sous un système Unix peut héberger les structures suivantes :

• superbloc
• inode
• bloc de données

Le superbloc contient :

• la taille des blocs
• la taille du système de fichiers
• le nombre de montages effectués pour ce système de fichiers
• un pointeur vers la racine du système de fichiers
• les pointeurs vers la liste des inodes libres
• les pointeurs vers la liste des blocs de données libres

Pour visualiser l'emplacement du Superbloc primaire et ses sauvegardes sur un système de fichiers de type ext, utilisez la commande suivante :

SLES11SP1:~ # mount | grep ext
/dev/sda2 on / type ext3 (rw,acl,user_xattr)
/dev/sda1 on /boot type ext3 (rw,acl,user_xattr)
SLES11SP1:~ # dumpe2fs /dev/sda1 | grep -i superblock
dumpe2fs 1.41.9 (22-Aug-2009)
  Primary superblock at 1, Group descriptors at 2-2
  Backup superblock at 8193, Group descriptors at 8194-8194
  Backup superblock at 24577, Group descriptors at 24578-24578
  Backup superblock at 40961, Group descriptors at 40962-40962
  Backup superblock at 57345, Group descriptors at 57346-57346
  Backup superblock at 73729, Group descriptors at 73730-73730

Pour réparer un système de fichiers extX en restaurant un Superbloc, utilisez la commande suivante :

# e2fsck -f -b 8193 /dev/sda1 [Enter]

Chaque fichier est représenté par un inode. L'inode contient :

• le type de fichier, soit -, d, l, b, c, p, s
• les droits d'accès, par exemple rwx rw- r–
• le nombre de liens physiques soit le nombre de noms
• l'UID du créateur ou l'UID affecté par la commande chown s'il y a eu une modification
• le GID du processus créateur ou le GID affecté par la commande chgrp
• la taille du fichier en octets
• la date de dernière modification de l'inode, soit le ctime
• la date de dernière modification du fichier, soit le mtime
• la date du dernier accès, soit le atime
• les adresses qui pointent vers les blocs de données du fichier

Graphiquement, on peut schématiser cette organisation de la façon suivante :

Pour mieux comprendre, tapez la commande suivante :

SLES12SP1:~ # ls -ld /dev/console /dev/sda1 /etc /etc/passwd
crw------- 1 root root 5, 1 Sep 30 10:23 /dev/console
brw-rw---- 1 root disk 8, 1 Sep 30 10:23 /dev/sda1
drwxr-xr-x 1 root root 5200 Sep 30 19:50 /etc
-rw-r--r-- 1 root root 1636 May  1 15:58 /etc/passwd

Le premier caractère de chaque ligne peut être un des suivants :

• - - un fichier
• d - un répertoire
• l - un lien symbolique
• b - un périphérique du type bloc
• c - un périphérique du type caractère
• p - un tube nommé pour la communication entre processus
• s - un socket dans un contexte réseau

Pour visualiser le numéro d'inode, utilisez l'option -i :

SLES12SP1:~ # ls -ldi /dev/console /dev/sda1 /etc /etc/passwd
 4306 crw------- 1 root root 5, 1 Sep 28 10:37 /dev/console
 6871 brw-rw---- 1 root disk 8, 1 Sep 28 10:37 /dev/sda1
  257 drwxr-xr-x 1 root root 4746 Sep 28 12:02 /etc
58930 -rw-r--r-- 1 root root 1335 Sep 20 13:34 /etc/passwd

Les données sont stockées dans des blocs de données. Dans le cas d'un répertoire, le bloc de données contient une table qui référence les inodes et les noms des fichiers dans le répertoire. Cette table s'appelle une table catalogue.

Le nom d'un fichier n'est pas stocké dans l'inode mais dans une table catalogue. Cette particularité nous permet de donner deux noms différents au même fichier. Pour ajouter un nouveau nom à un fichier, il convient de créer un lien physique.

Un lien physique se crée en utilisant la commande suivante :

• ln nom_du_fichier nom_supplémentaire

Pour illustrer ce point, tapez la ligne de commande suivante :

SLES12SP1:~ # cd /tmp; mkdir inode; cd inode; touch file1; ls -ali
total 0
442 drwxr-xr-x 1 root root  10 Sep 28 12:23 .
256 drwxrwxrwt 1 root root 112 Sep 28 12:23 ..
443 -rw-r--r-- 1 root root   0 Sep 28 12:23 file1

file1 indique un numéro d'inode 443 and a single name, indicated by the number 1 in the third column:

443 -rw-r--r-- 1 root root   0 Sep 28 12:23 file1

Créez maintenant un lien physique et visualisez le résultat de la commande :

SLES12SP1:/tmp/inode # ln file1 file2
SLES12SP1:/tmp/inode # ls -ali
total 0
442 drwxr-xr-x 1 root root  20 Sep 28 12:24 .
256 drwxrwxrwt 1 root root 112 Sep 28 12:23 ..
443 -rw-r--r-- 2 root root   0 Sep 28 12:23 file1
443 -rw-r--r-- 2 root root   0 Sep 28 12:23 file2

On peut maintenant voir deux lines, une pour file1 et la deuxième pour file2 :

443 -rw-r--r-- 2 root root   0 Sep 28 12:23 file1
443 -rw-r--r-- 2 root root   0 Sep 28 12:23 file2

Les deux fichiers, file1 et file2, sont référencés par le même inode. Le nombre de liens est donc augmenté de 1 (le numéro dans le troisième champs).

Un lien symbolique est un raccourci vers un autre fichier ou répertoire. Un lien symbolique se crée en utilisant la commande suivante :

• ln -s nom_du_fichier nom_raccourci

Pour illustrer ce point, tapez la ligne de commande suivante :

# ln -s file1 file3 [Entrée]

Vous obtiendrez un résultat similaire à celui-ci :

SLES12SP1:/tmp/inode # ln -s file1 file3
SLES12SP1:/tmp/inode # ls -ali
total 4
442 drwxr-xr-x 1 root root  30 Sep 28 12:26 .
256 drwxrwxrwt 1 root root 112 Sep 28 12:23 ..
443 -rw-r--r-- 2 root root   0 Sep 28 12:23 file1
443 -rw-r--r-- 2 root root   0 Sep 28 12:23 file2
444 lrwxrwxrwx 1 root root   5 Sep 28 12:26 file3 -> file1

Notez que le lien symbolique est référencé par un autre inode. Le lien symbolique pointe vers file1.

<html>

</html>