LCF401 - Système de Fichiers

• LCF401 - Système de Fichiers
  • Contenu du Module
  • LAB #1 - Linux File Hierarchy System
    • 1.1 - Types de Fichiers
    • 1.2 - La Commande mount
    • 1.3 - La Commande umount
    • 1.4 - Le Fichier /etc/fstab
      • Options de Montage
  • LAB #2 - Système de Fichiers Unix
    • 2.1 - Superbloc
    • 2.2 - Inodes
    • 2.3 - Blocs de données
    • 2.4 - Liens Physiques
    • 2.5 - Liens Symboliques

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.

[trainee@centos8 ~]$ cd /
[trainee@centos8 /]$ ls -l
total 18
lrwxrwxrwx.   1 root root    7 May 10  2019 bin -> usr/bin
dr-xr-xr-x.   6 root root 1024 May  8 08:14 boot
drwxr-xr-x.  19 root root 3020 Sep  6 07:59 dev
drwxr-xr-x.  91 root root 8192 Sep  6 07:59 etc
drwxr-xr-x.   3 root root   21 May  8 07:42 home
lrwxrwxrwx.   1 root root    7 May 10  2019 lib -> usr/lib
lrwxrwxrwx.   1 root root    9 May 10  2019 lib64 -> usr/lib64
drwxr-xr-x.   2 root root    6 May 10  2019 media
drwxr-xr-x.   2 root root    6 May 10  2019 mnt
drwxr-xr-x.   2 root root    6 May 10  2019 opt
dr-xr-xr-x. 126 root root    0 Sep  6 07:59 proc
dr-xr-x---.   2 root root  135 Sep  1 11:10 root
drwxr-xr-x.  29 root root  860 Sep  6 08:00 run
lrwxrwxrwx.   1 root root    8 May 10  2019 sbin -> usr/sbin
drwxr-xr-x.   2 root root    6 May 10  2019 srv
dr-xr-xr-x.  13 root root    0 Sep  6 07:59 sys
drwxrwxrwt.   8 root root  172 Sep  6 08:00 tmp
drwxr-xr-x.  12 root root  144 May  8 07:38 usr
drwxr-xr-x.  21 root root 4096 May  8 08:13 var

• /bin : est une abréviation de binary ou binaires. Il contient des programmes tels ls. Sous CentOS 8 il s'agit d'un lien symbolique qui pointe vers /usr/bin.
• /boot : contient les fichiers nécessaires au démarrage du système.
• /dev : contient les nœuds utilisés pour accéder à tout type de matériel tel /dev/fd0 pour le lecteur de disquette. C'est le binaire udev qui se charge de créer et supprimer d'une manière dynamique les nœuds.
• /etc : contient des fichiers de configuration tels passwd pour les mots de passe et fstab qui est la liste des systèmes de fichiers à monter lors du démarrage du système.
• /home : contient les répertoires de chaque utilisateur sauf l’utilisateur root.
• /lib : contient les bibliothèques 32 bits communes utilisées par les programmes ainsi que les modules. Sous CentOS 8 il s'agit d'un lien symbolique qui pointe vers /usr/lib.
• /lib64 : contient les bibliothèques 64 bits communes utilisées par les programmes ainsi que les modules. Sous CentOS 8 il s'agit d'un lien symbolique qui pointe vers /usr/lib64.
• /media : contient des répertoires pour chaque système de fichiers monté ( accessible au système linux ) tels floppy, cdrom etc.
• /mnt : contient des répertoires pour chaque système de fichiers monté temporairement par root.
• /opt : contient des applications optionnelles.
• /proc : contient un système de fichiers virtuel qui extrait de la mémoire les informations en cours de traitement. Le contenu des fichiers est créé dynamiquement lors de la consultation. Seul root peut consulter la totalité des informations dans le répertoire /proc.
• /root : le home de root, l’administrateur système.
• /run : remplace le répertoire /var/run.
• /sbin : contient des binaires, donc programmes, pour l’administration du système local. Sous CentOS 8 il s'agit d'un lien symbolique qui pointe vers /usr/sbin.
• /srv : contient des données pour les services hébergés par le système tels ftp, bases de données, web etc.
• /sys : contient un système de fichiers virtuel dont le rôle est de décrire le matériel pour udev.
• /tmp : stocke des fichiers temporaires créés par des programmes.
• /usr : contient des commandes des utilisateurs dans /usr/bin, les HOWTO dans /usr/share/doc, les manuels dans /usr/share/man ainsi que d'autres entrées majeures.
• /var : contient des fichiers de taille variable.

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)

Le fichiers normaux sont des fichiers textes, des tableaux ou des exécutables.

La longueur du nom de fichier 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 :

[trainee@centos8 /]$ su -
Password: fenestros
[root@centos8 ~]# mount
sysfs on /sys type sysfs (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,seclabel)
proc on /proc type proc (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime)
devtmpfs on /dev type devtmpfs (rw,nosuid,seclabel,size=1881944k,nr_inodes=470486,mode=755)
securityfs on /sys/kernel/security type securityfs (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime)
tmpfs on /dev/shm type tmpfs (rw,nosuid,nodev,seclabel)
devpts on /dev/pts type devpts (rw,nosuid,noexec,relatime,seclabel,gid=5,mode=620,ptmxmode=000)
tmpfs on /run type tmpfs (rw,nosuid,nodev,seclabel,mode=755)
tmpfs on /sys/fs/cgroup type tmpfs (ro,nosuid,nodev,noexec,seclabel,mode=755)
cgroup on /sys/fs/cgroup/systemd type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,seclabel,xattr,release_agent=/usr/lib/systemd/systemd-cgroups-agent,name=systemd)
pstore on /sys/fs/pstore type pstore (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,seclabel)
bpf on /sys/fs/bpf type bpf (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,mode=700)
cgroup on /sys/fs/cgroup/devices type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,seclabel,devices)
cgroup on /sys/fs/cgroup/net_cls,net_prio type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,seclabel,net_cls,net_prio)
cgroup on /sys/fs/cgroup/memory type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,seclabel,memory)
cgroup on /sys/fs/cgroup/cpuset type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,seclabel,cpuset)
cgroup on /sys/fs/cgroup/pids type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,seclabel,pids)
cgroup on /sys/fs/cgroup/cpu,cpuacct type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,seclabel,cpu,cpuacct)
cgroup on /sys/fs/cgroup/perf_event type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,seclabel,perf_event)
cgroup on /sys/fs/cgroup/blkio type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,seclabel,blkio)
cgroup on /sys/fs/cgroup/hugetlb type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,seclabel,hugetlb)
cgroup on /sys/fs/cgroup/freezer type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,seclabel,freezer)
cgroup on /sys/fs/cgroup/rdma type cgroup (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,seclabel,rdma)
none on /sys/kernel/tracing type tracefs (rw,relatime,seclabel)
configfs on /sys/kernel/config type configfs (rw,relatime)
/dev/mapper/cl_centos8-root on / type xfs (rw,relatime,seclabel,attr2,inode64,logbufs=8,logbsize=32k,noquota)
selinuxfs on /sys/fs/selinux type selinuxfs (rw,relatime)
systemd-1 on /proc/sys/fs/binfmt_misc type autofs (rw,relatime,fd=31,pgrp=1,timeout=0,minproto=5,maxproto=5,direct,pipe_ino=3826)
mqueue on /dev/mqueue type mqueue (rw,relatime,seclabel)
debugfs on /sys/kernel/debug type debugfs (rw,relatime,seclabel)
hugetlbfs on /dev/hugepages type hugetlbfs (rw,relatime,seclabel,pagesize=2M)
fusectl on /sys/fs/fuse/connections type fusectl (rw,relatime)
/dev/sda1 on /boot type ext4 (rw,relatime,seclabel)
sunrpc on /var/lib/nfs/rpc_pipefs type rpc_pipefs (rw,relatime)
tmpfs on /run/user/1000 type tmpfs (rw,nosuid,nodev,relatime,seclabel,size=382500k,mode=700,uid=1000,gid=1000)
tmpfs on /run/user/42 type tmpfs (rw,nosuid,nodev,relatime,seclabel,size=382500k,mode=700,uid=42,gid=42)
gvfsd-fuse on /run/user/1000/gvfs type fuse.gvfsd-fuse (rw,nosuid,nodev,relatime,user_id=1000,group_id=1000)

Cette information est stockée dans le fichier /etc/mtab :

[root@centos8 ~]# cat /etc/mtab
sysfs /sys sysfs rw,seclabel,nosuid,nodev,noexec,relatime 0 0
proc /proc proc rw,nosuid,nodev,noexec,relatime 0 0
devtmpfs /dev devtmpfs rw,seclabel,nosuid,size=1881944k,nr_inodes=470486,mode=755 0 0
securityfs /sys/kernel/security securityfs rw,nosuid,nodev,noexec,relatime 0 0
tmpfs /dev/shm tmpfs rw,seclabel,nosuid,nodev 0 0
devpts /dev/pts devpts rw,seclabel,nosuid,noexec,relatime,gid=5,mode=620,ptmxmode=000 0 0
tmpfs /run tmpfs rw,seclabel,nosuid,nodev,mode=755 0 0
tmpfs /sys/fs/cgroup tmpfs ro,seclabel,nosuid,nodev,noexec,mode=755 0 0
cgroup /sys/fs/cgroup/systemd cgroup rw,seclabel,nosuid,nodev,noexec,relatime,xattr,release_agent=/usr/lib/systemd/systemd-cgroups-agent,name=systemd 0 0
pstore /sys/fs/pstore pstore rw,seclabel,nosuid,nodev,noexec,relatime 0 0
bpf /sys/fs/bpf bpf rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,mode=700 0 0
cgroup /sys/fs/cgroup/devices cgroup rw,seclabel,nosuid,nodev,noexec,relatime,devices 0 0
cgroup /sys/fs/cgroup/net_cls,net_prio cgroup rw,seclabel,nosuid,nodev,noexec,relatime,net_cls,net_prio 0 0
cgroup /sys/fs/cgroup/memory cgroup rw,seclabel,nosuid,nodev,noexec,relatime,memory 0 0
cgroup /sys/fs/cgroup/cpuset cgroup rw,seclabel,nosuid,nodev,noexec,relatime,cpuset 0 0
cgroup /sys/fs/cgroup/pids cgroup rw,seclabel,nosuid,nodev,noexec,relatime,pids 0 0
cgroup /sys/fs/cgroup/cpu,cpuacct cgroup rw,seclabel,nosuid,nodev,noexec,relatime,cpu,cpuacct 0 0
cgroup /sys/fs/cgroup/perf_event cgroup rw,seclabel,nosuid,nodev,noexec,relatime,perf_event 0 0
cgroup /sys/fs/cgroup/blkio cgroup rw,seclabel,nosuid,nodev,noexec,relatime,blkio 0 0
cgroup /sys/fs/cgroup/hugetlb cgroup rw,seclabel,nosuid,nodev,noexec,relatime,hugetlb 0 0
cgroup /sys/fs/cgroup/freezer cgroup rw,seclabel,nosuid,nodev,noexec,relatime,freezer 0 0
cgroup /sys/fs/cgroup/rdma cgroup rw,seclabel,nosuid,nodev,noexec,relatime,rdma 0 0
none /sys/kernel/tracing tracefs rw,seclabel,relatime 0 0
configfs /sys/kernel/config configfs rw,relatime 0 0
/dev/mapper/cl_centos8-root / xfs rw,seclabel,relatime,attr2,inode64,logbufs=8,logbsize=32k,noquota 0 0
selinuxfs /sys/fs/selinux selinuxfs rw,relatime 0 0
systemd-1 /proc/sys/fs/binfmt_misc autofs rw,relatime,fd=31,pgrp=1,timeout=0,minproto=5,maxproto=5,direct,pipe_ino=3826 0 0
mqueue /dev/mqueue mqueue rw,seclabel,relatime 0 0
debugfs /sys/kernel/debug debugfs rw,seclabel,relatime 0 0
hugetlbfs /dev/hugepages hugetlbfs rw,seclabel,relatime,pagesize=2M 0 0
fusectl /sys/fs/fuse/connections fusectl rw,relatime 0 0
/dev/sda1 /boot ext4 rw,seclabel,relatime 0 0
sunrpc /var/lib/nfs/rpc_pipefs rpc_pipefs rw,relatime 0 0
tmpfs /run/user/1000 tmpfs rw,seclabel,nosuid,nodev,relatime,size=382500k,mode=700,uid=1000,gid=1000 0 0
tmpfs /run/user/42 tmpfs rw,seclabel,nosuid,nodev,relatime,size=382500k,mode=700,uid=42,gid=42 0 0
gvfsd-fuse /run/user/1000/gvfs fuse.gvfsd-fuse rw,nosuid,nodev,relatime,user_id=1000,group_id=1000 0 0

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

# umount /mnt/<répertoire_cible>

ou

# umount /dev/cdrom

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 :

[root@centos8 ~]# cat /etc/fstab

#
# /etc/fstab
# Created by anaconda on Wed Jun 16 06:21:32 2021
#
# Accessible filesystems, by reference, are maintained under '/dev/disk/'.
# See man pages fstab(5), findfs(8), mount(8) and/or blkid(8) for more info.
#
# After editing this file, run 'systemctl daemon-reload' to update systemd
# units generated from this file.
#
/dev/mapper/cl_centos8-root /                       xfs     defaults        0 0
UUID=1c04981e-5317-4b73-9695-3ce25246835d /boot                   ext4    defaults        1 2
/dev/mapper/cl_centos8-swap swap                    swap    defaults        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 :

Chaque partition sous un système Unix peut héberger une des structures suivantes :

• superbloc
• inode
• bloc de données
• blocs d'indirection

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

Le Superbloc est dupliqué tous les 8 ou 16Mo sous ext3 et ext4. Pour réparer un système de fichiers en restaurant un Superbloc, utilisez la commande suivante :

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

Pour visualiser l'emplacement du Superbloc primaire et ses sauvegardes, utilisez la commande suivante :

[root@centos8 ~]# dumpe2fs /dev/sda1 | grep -i superbloc
dumpe2fs 1.44.6 (5-Mar-2019)
  Primary superblock at 1, Group descriptors at 2-4
  Backup superblock at 8193, Group descriptors at 8194-8196
  Backup superblock at 24577, Group descriptors at 24578-24580
  Backup superblock at 40961, Group descriptors at 40962-40964
  Backup superblock at 57345, Group descriptors at 57346-57348
  Backup superblock at 73729, Group descriptors at 73730-73732
  Backup superblock at 204801, Group descriptors at 204802-204804
  Backup superblock at 221185, Group descriptors at 221186-221188

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 :

[root@centos8 ~]# ls -ld /dev/console /dev/sda1 /etc /etc/passwd
crw-------.  1 root root 5, 1 Sep  6 07:59 /dev/console
brw-rw----.  1 root disk 8, 1 Sep  6 07:59 /dev/sda1
drwxr-xr-x. 91 root root 8192 Sep  6 07:59 /etc
-rw-r--r--.  1 root root 1383 May  8 07:42 /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 :

[root@centos8 ~]# ls -ldi /dev/console /dev/sda1 /etc /etc/passwd
   8816 crw-------.  1 root root 5, 1 Sep  6 07:59 /dev/console
  12701 brw-rw----.  1 root disk 8, 1 Sep  6 07:59 /dev/sda1
8388737 drwxr-xr-x. 91 root root 8192 Sep  6 07:59 /etc
8893162 -rw-r--r--.  1 root root 1383 May  8 07:42 /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 :

[root@centos8 ~]# cd /tmp; mkdir inode; cd inode; touch fichier1; ls -ali
total 0
 9199611 drwxr-xr-x. 2 root root  22 Sep  6 08:31 .
16800396 drwxrwxrwt. 9 root root 185 Sep  6 08:31 ..
 8398272 -rw-r--r--. 1 root root   0 Sep  6 08:31 fichier1

Notez bien le numéro de l'inode du fichier fichier1. Notez aussi que le numéro dans le troisième champs de la ligne de fichier1 a la valeur 1 :

8398272 -rw-r–r–. 1 root root 0 Sep 6 08:31 fichier1

Créez maintenant un lien physique :

[root@centos8 inode]# ln fichier1 fichier2
[root@centos8 inode]# ls -ali
total 0
 9199611 drwxr-xr-x. 2 root root  38 Sep  6 08:32 .
16800396 drwxrwxrwt. 9 root root 185 Sep  6 08:31 ..
 8398272 -rw-r--r--. 2 root root   0 Sep  6 08:31 fichier1
 8398272 -rw-r--r--. 2 root root   0 Sep  6 08:31 fichier2

Notez les deux lignes suivantes :

8398272 -rw-r–r–. 2 root root 0 Sep 6 08:31 fichier1
8398272 -rw-r–r–. 2 root root 0 Sep 6 08:31 fichier2

Les deux fichiers, fichier1 et fichier2, 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 :

[root@centos8 inode]# ln -s fichier1 fichier3
[root@centos8 inode]# ls -ali
total 0
 9199611 drwxr-xr-x. 2 root root  54 Sep  6 08:34 .
16800396 drwxrwxrwt. 9 root root 185 Sep  6 08:31 ..
 8398272 -rw-r--r--. 2 root root   0 Sep  6 08:31 fichier1
 8398272 -rw-r--r--. 2 root root   0 Sep  6 08:31 fichier2
 8398273 lrwxrwxrwx. 1 root root   8 Sep  6 08:34 fichier3 -> fichier1

Notez que le lien symbolique est référencé par un autre inode. Le lien symbolique pointe vers le fichier1.

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