Systèmes de fichiers Unix: UFS1 et UFS2

Contenu

1. Qu'est-ce que le système de fichiers UFS?
2. Structure du système de fichiers UFS1 et UFS2
3. Où sont utilisés les systèmes de fichiers UFS1 et UFS2?
4. La différence entre UFS, UFS2 et EXT4
5. Comment puis-je afficher des fichiers sur un disque UFS1 sur un disque UFS2 dans OS Windows et, si nécessaire, les copier sur l'autre disque local?

Qu’est-ce que le système de fichiers UFS?

Le système de fichiers UFS (Unix File System) a été initialement conçu spécifiquement pour une utilisation dans la famille de systèmes d’exploitation BSD. Aujourd’hui, il est utilisé sous une forme plus raffinée dans les systèmes d’exploitation de type Unix (tels que Linux et Solaris), qui prennent en charge ce système de fichiers au niveau du noyau. Le support de l’UFS est également implémenté dans Mac OS X, mais il n’est pas natif à ce système d’exploitation.

À un stade précoce de son développement, le système de fichiers UFS était appelé FS. Il était assez simple et ne contenait que des données telles que des super-blocs, des blocs de démarrage, des blocs de données et des descripteurs d’index (également connus sous le nom d’inodes). FS était bien adapté aux disques durs de petite taille qui dominaient le marché à l’époque. Mais au fil du temps, la capacité de stockage a augmenté et il est devenu progressivement évident que le système de fichiers FS n’était pas en mesure de fournir les performances nécessaires. Cela a conduit au développement ultérieur de FS. Les développeurs ont ajouté des groupes de cylindres. Chaque groupe avait ses descripteurs d’index pour éviter l’accumulation de « garbage » dans le système de fichiers, et le système de fichiers lui-même a changé de nom de « FS » à « FFS (Fast File System) ».

L’objectif principal de FFS était de consolider tous les contenus d’un répertoire (données et métadonnées) en un seul groupe de cylindres. Cela réduirait considérablement le niveau de fragmentation qui se produisait en raison de la répartition importante des données sur la surface du disque. Cependant, en raison de l’augmentation rapide de la taille des disques et de la taille des fichiers stockés sur ceux-ci, cette solution n’était plus efficace car la taille des blocs a été augmentée pour maintenir les performances au niveau approprié. En conséquence, le stockage d’un grand nombre de petits fichiers prenait beaucoup d’espace.

Cela a de nouveau forcé les développeurs à développer le système de fichiers et sur la base de FFS a été créé le système de fichiers révisé « UFS1« , et plus tard sa version révisée – « UFS2« , dont la création a permis de fournir une fiabilité et une vitesse grâce à la division des blocs en fragments, qui sont utilisés pour stocker les derniers octets du fichier (auparavant, un bloc entier était alloué pour cela) et certaines nouvelles technologies.

En fait, « UFS1 » et « UFS2 » sont deux couches supplémentaires – la couche supérieure, qui fournit la structure de répertoire et prend en charge les métadonnées dans le descripteur de structure d’index, et les couches inférieures, qui permettent de représenter les données de conteneur sous forme de descripteurs d’index. Cela a été fait pour prendre en charge à la fois FFS traditionnel et LFS.

La structure du système de fichiers UFS est détaillée dans le paragraphe suivant de cet article.

Structure du système de fichiers UFS1 et UFS2

La structure des systèmes de fichiers UFS1 et UFS2 est la suivante: le bloc de démarrage est situé en premier, suivi du superblock. La table des descripteurs d’index (table d’inodes) est placée ensuite, suivie des catalogues. De plus, dans certains systèmes d’exploitation (par exemple Solaris), le système de fichiers stocke des listes de contrôle d’accès (ACL) pour fournir des descripteurs d’index d’ombre (inodes d’ombre). Voici à quoi ressemble approximativement une partition FreeBSD lorsque le système de fichiers UFS est utilisé:

Tout l’espace disque est divisé en groupes de cylindres, et chaque groupe stocke les informations suivantes:

• Bloc de démarrage – conçu pour stocker les données nécessaires au démarrage du système d’exploitation. S’il manquait, le système d’exploitation ne pourrait pas démarrer. Le bloc de démarrage n’apparaît que dans le groupe de cylindres zéro et occupe les 8 premiers Ko de la partie disque. Si le système de fichiers n’est pas utilisé lors du démarrage du système, il reste vide;
• Superblock – cette section du système de fichiers contient sa description, ainsi que des informations sur sa configuration;
• Descriptions des groupes de « cylindres » (résumé CG). Les cylindres sont une zone séparée du reste, qui contient certains fichiers imbriqués. En conséquence, un groupe de cylindres contient plusieurs cylindres de disque.
• Carte des inodes libres — données sur les inodes libres et informations de synthèse sur l’utilisation des inodes dans le groupe;
• Carte des blocs libres — données sur les blocs libres et informations de synthèse sur l’utilisation des blocs de disque dans le groupe;
• Tableau d’inodes – l’inode contient toutes les informations sur le fichier, sauf son nom, telles que la taille du fichier, la date et l’heure de création, la dernière modification et la dernière lecture du fichier. Chaque fichier a son propre inode;
• Sauvegarde du superblock;
• Un certain nombre de blocs de données dans lesquels les données de fichier sont stockées;

Pour améliorer les performances du système d’exploitation, UFS utilise certaines solutions supplémentaires. Par exemple:

• blocs de données plus grands afin d’augmenter la bande passante et donc les performances;
• création de duplicatas de superblock — cette solution permet la récupération du disque en cas de besoin;
• prise en charge de la fragmentation des blocs en 2, 4 ou 8 fragments pour de meilleures performances avec des fichiers de petite taille;
• attribution de chaque nouveau répertoire à un groupe de cylindres séparé pour répartir uniformément les informations sur le disque;
• optimisation de l’accès physique pour de meilleures performances de lecture;

D’autres fonctionnalités du système de fichiers UFS sont les « drapeaux d’état« . Ils sont conçus pour indiquer l’état du système de fichiers. Quatre états sont disponibles: propre, stable, actif ou inconnu. Cela évite les vérifications inutiles du système de fichiers. Si tout va bien et que l’état est affiché comme « propre » — l’utilitaire de vérification n’est pas exécuté lorsque le système d’exploitation est chargé;

Il convient également de noter que le nombre d’inodes dans UFS est fixe et qu’il n’est pas possible de les ajouter dynamiquement (comme dans le système de fichiers XFS). C’est une autre raison pour laquelle le système de fichiers UFS est plus adapté aux grands fichiers qu’aux petits fichiers, car si tous les inodes libres sont épuisés, l’utilisateur doit recréer le système de fichiers sur le disque, et lorsque l’on parle de téraoctets de données, c’est un processus assez long.

Où sont utilisés les systèmes de fichiers UFS1 et UFS2?

En raison de sa performance rapide avec les fichiers volumineux, le système de fichiers Unix (UFS) est le plus couramment utilisé sur les serveurs. Cela est particulièrement vrai pour les serveurs stockant des données vidéo, car les fichiers vidéo prennent généralement le plus de mémoire. Ainsi, plus la vitesse de téléchargement du serveur est élevée, meilleure est la performance du service vidéo en général. De plus, de nombreux administrateurs de serveurs préfèrent utiliser UFS en raison de ses horodatages étendus.

UFS existe en plusieurs variantes et peut être installé sur de nombreux types de systèmes UNIX, notamment FreeBSD, HP-UX, NetBSD, OpenBSD, Apple OS X et Sun Solaris. De nombreux systèmes d’exploitation ont modifié une ou plusieurs structures de données au fil des ans pour répondre à leurs besoins, mais ils partagent tous les mêmes concepts. Par exemple, Solaris a ajouté des extensions propriétaires qui modifient le système de fichiers de manière à ce que d’autres systèmes d’exploitation ne reconnaissent pas le système de fichiers. En même temps, bon nombre des sociétés ci-dessus continuent d’utiliser la taille et la largeur de blocs de données d’origine. Grâce à cela, une certaine compatibilité entre les plates-formes a été préservée. Cependant, avant de l’utiliser sur plusieurs plates-formes, il est conseillé d’en savoir plus sur la compatibilité pour éviter les blocages du système d’exploitation et les pertes de données possibles.

Le système d’exploitation FreeBSD est entièrement basé sur FFS et UFS. Cela a été fait pour prendre en charge l’évolution de la norme UFS2 qui ajoute un bloc de pointeur de 64 bits, permettant ainsi au système d’exploitation de gérer jusqu’à 8 zettaoctets (8 millions de milliards de gigaoctets) de stockage.

Les systèmes de fichiers UFS1 et UFS2 sont très couramment utilisés dans diverses distributions Linux, mais il convient de noter ici que le noyau Linux prend en charge ce système de fichiers uniquement au niveau de la lecture. Pour que UFS1 et UFS2 fonctionnent pleinement, des packages logiciels supplémentaires devront être installés.

Il convient également de noter qu’avec des utilitaires supplémentaires, il est possible de fournir un journaling et ainsi d’obtenir un système de fichiers journalisable qui peut rapidement travailler avec des fichiers de taille énorme.

Les consoles de jeux Sony PlayStation 2 et Sony PlayStation 3 utilisent leurs modifications respectives d’UFS1 et UFS2. La raison en est que pour la performance rapide de la console, les développeurs avaient besoin d’un système de fichiers qui puisse fournir le niveau approprié de performance de la console lorsqu’elle travaille avec de grandes images de jeux installés.

Entre autres choses, il est impossible de ne pas mentionner le fait que le système de fichiers ext4 est basé sur UFS. Lisez comment ext4 diffère d’UFS dans le paragraphe suivant de cet article.

La différence entre UFS, UFS2 et EXT4

UFS1 et UFS2 sont très similaires. Ils ont tous les deux la même structure et la même portée. Cependant, étant donné que UFS2 est une version retravaillée de UFS1, la différence entre eux réside dans la fonctionnalité.

La principale différence entre UFS2 et UFS1 est qu’il est 64 bits et peut fonctionner avec des volumes de disque supérieurs à un téraoctet. Notez que la longueur de l’entrée de la table d’inodes dans UFS2 a doublé pour atteindre 256 octets.

En outre, UFS2 inclut la prise en charge d’attributs de fichier étendus, tels que les ACL. C’est essentiel pour les administrateurs réseau. Ce que l’utilisateur moyen remarquera, c’est que la création d’un nouveau système de fichiers est plus rapide (surtout perceptible sur les disques très volumineux).

En général, du point de vue de l’utilisateur, il n’y a pas de différence entre UFS et UFS2. En pratique, cependant, il est préférable d’utiliser UFS2 car il est plus récent et possède plus de fonctionnalités.

Comme mentionné ci-dessus, le système de fichiers ext4 (comme ext2 et ext3) est basé sur UFS, donc ils sont similaires. Par exemple, les blocs de données dans ext4 sont combinés en groupes, qui ressemblent fortement aux groupes de cylindres dans UFS. De plus, ext4 utilise des inodes et des superblocks de la même manière que UFS.

En même temps, ext4 présente certaines différences par rapport à UFS. Par exemple, il prend en charge les « étendues« , qui permettent d’adresser un grand nombre (jusqu’à 128 Mo) de blocs consécutifs avec un seul descripteur. Jusqu’à 4 pointeurs vers des étendues peuvent être placés directement dans l’inode, ce qui est suffisant pour les fichiers de petite et moyenne taille. Cette solution permet d’augmenter la vitesse de lecture/écriture des données. UFS utilise le principe d’allocation d’espace physique pour augmenter la vitesse de lecture des données. Cela signifie que pendant que la tête du disque dur lit les informations, il y a un délai entre la fin de la lecture d’un bloc et le début de la lecture du bloc suivant. Pendant ce temps, le disque magnétique a le temps de tourner de plusieurs degrés, et s’il y a des fichiers sur le disque les uns après les autres, le disque doit effectuer une rotation complète pour permettre à la tête de commencer à lire le bloc suivant, et cela nécessite un certain temps. Le système de fichiers UFS prend cela en compte et distribue les fichiers sur l’espace disque de manière à minimiser le délai de déplacement d’un bloc de données à l’autre. Cependant, la pratique montre que les étendues sont plus efficaces. De plus, lorsqu’il s’agit de petits fichiers, UFS perd beaucoup en performance par rapport à ext4.

L’autre différence entre les systèmes de fichiers ext4 et UFS est la profondeur de bits. Ext4 utilise des numéros de blocs de 48 bits, tandis que UFS utilise des numéros de blocs de 64 bits. En pratique, cela signifie que la taille maximale d’un système de fichiers ext4 est de 1 exaoctet, tandis que UFS 2 a une taille maximale de 8 zettaoctets. C’est pourquoi, lorsqu’il s’agit de travailler avec de grandes quantités de données (hébergement vidéo, etc.), le choix se porte sur UFS2.

Le système de fichiers ext4 prend en charge la journalisation en standard, tandis que UFS nécessite un logiciel supplémentaire.

En résumé, ext4 a de bonnes chances de remplacer UFS2 à l’avenir, mais il doit encore évoluer (par exemple, ajouter des numéros de blocs de 64 bits). De plus, ext4 ne dispose pas de vérification de somme de contrôle pour les données, ce qui rend impossible la détection de la corruption des données due à des défaillances matérielles.

Comment puis-je afficher des fichiers sur un disque UFS1 sur un disque UFS2 dans OS Windows et, si nécessaire, les copier sur l’autre disque local?

Malgré tous les avantages des systèmes de fichiers UFS1 et UFS2, ils sont le plus souvent utilisés dans les systèmes d’exploitation de type UNIX. Par exemple, les utilisateurs de Linux aiment souvent installer UFS2 sur des disques durs externes de grande capacité où ils stockent des films et d’autres données. Cependant, la pratique montre que 97 % des utilisateurs de PC et d’ordinateurs portables utilisent Windows comme système d’exploitation principal, qui ne prend pas en charge le système de fichiers UFS. Comment ouvrir un disque formaté en UFS sur un système Windows?

Pour ouvrir une clé USB ou un disque dur externe formaté avec FreeBSD, HP-UX, NetBSD, OpenBSD ou Sun Solaris, vous n’avez pas besoin d’installer de pilotes ou d’utiliser une machine virtuelle pour installer le deuxième système.

La meilleure solution est d’utiliser le programme RS Linux Recovery. Il est très facile à utiliser et ne nécessite pas beaucoup de ressources informatiques. De plus, il dispose d’une interface intuitive. Par conséquent, vous pouvez être sûr que vous ouvrirez votre disque UFS, quel que soit votre niveau de compétence en informatique.

La même méthode peut être utilisée si vous avez supprimé accidentellement un fichier important ou formaté votre disque UFS en suivant la recommandation de l’Explorateur Windows.

Pour ouvrir votre disque UFS, suivez simplement quelques étapes simples:

Étape 1: Téléchargez et installez RS Linux Recovery en suivant les conseils de l’assistant d’installation. Ensuite, lancez le programme.

Étape 2: L’assistant de récupération de fichiers s’ouvrira devant vous. Cliquez sur « Suivant« . Le programme vous demandera de scanner votre disque UFS pour les fichiers. RS Linux Recovery propose deux types de scans: une analyse rapide et une analyse complète. La première option vaut la peine d’être choisie si vous voulez simplement regarder les données sur le disque et les copier sur un autre disque local. La deuxième option vaut la peine d’être choisie si vous avez perdu des informations importantes et que vous voulez les récupérer.

À ce stade, il est également utile de sélectionner le type de système de fichiers du disque. RS Linux Recovery prend en charge TOUS les systèmes de fichiers utilisés dans Linux. Cliquez sur « Suivant« .

L’analyse du disque commencera et prendra plusieurs minutes.

Étape 3: Une fois l’analyse terminée, RS Linux Recovery affichera TOUS les fichiers de votre disque UFS (y compris ceux qui ont été supprimés et peuvent être récupérés). Vous pouvez parcourir les fichiers que vous voulez. Un aperçu rapide sera également disponible sur le côté droit. Si vous voulez copier un fichier sur un disque différent de votre ordinateur ou récupérer un fichier perdu, cliquez avec le bouton droit de la souris dessus. Ensuite, choisissez « Récupération« .

Étape 4: Choisissez où vous voulez copier ou restaurer le fichier souhaité. Il peut s’agir d’un disque dur, d’une archive ZIP ou d’un serveur FTP. Ensuite, cliquez sur « Suivant« . Le processus de copie/restauration commencera. Cela prend généralement quelques minutes, selon la taille.

Il convient également de noter que vous pouvez utiliser cette méthode pour afficher des données sur des disques avec les systèmes de fichiers ext2,3,4, XFS, ReiserFS et d’autres systèmes de fichiers modernes.