stockage, préservation des contenus et sécurité
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Stockage, préservation des contenus et sécuritéPartitions de disques
P. Harrand
1Département InformatiquePôle Sciences et Technologie
2Direction du Système d’Information FranceOrange
1er février 2016
P. Harrand (Université de La Rochelle) Stockage, préservation des contenus et sécurité 1er février 2016 1 / 46
Disques
1 Disques
2 Interfaces
3 Partitions "physiques"
4 Volumes logiques
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Disques
Disques durs
Plateaux (disquesmagnétiques)Têtes delecture/écritureContrôleur
image Wikipedia
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Disques
Géométrie des disques durs
CylindresSecteursAdressageCylinderHeadSector
désormais Logical Block Addressing image Wikipedia
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Disques
Secteurs
"formatage" bas niveau en usine ou avec utilitaire fourni par lefabricant
Petit espace viergeDébut de secteurNuméro de secteurDonnéesSomme de contrôle
image Wikipedia
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Disques
Taille des secteurs
avant 2009⇒ 512 octetsentre 2009 et 2011⇒ entre 512 et 4096 octetsaprès 2011⇒ 4096 octets (bureautique et portables)transparent pour l’utilisateur final
cat /sys/class/block/sda/queue/physical_block_size4096cat /sys/class/block/sda/queue/logical_block_size512
voir aussi :www.seagate.com/fr/fr/tech-insights/advanced-format-4k-sector-hard-drives-master-ti/
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Disques
Secteurs 4k
Advanced format⇒ secteurs 4k
image Wikipedia
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Disques
Performances
Capacitétaille secteur x nbSecteurs x nbCylindres x nbTêtesDonnées CHS translatées (densité constante. . .)
PerformancesTemps de recherche : déplacement de la têteTemps de latence : rotation du disqueTemps de transfert : lecture des données
image WikipediaP. Harrand (Université de La Rochelle) Stockage, préservation des contenus et sécurité 1er février 2016 8 / 46
Disques
Solid State Drive
SLC NAND (Single Level Cell)1 bit par cellule≈ 100 000 cycles écriture/effacement par cellule
MLC NAND (Multi Level Cell)2 bit par cellule3 à 10 000 cycles écriture/effacement par cellule
TLC NAND (Triple Level Cell)3 bit par cellule≈1 000 cycles écriture/effacement par cellule
optimisation des performances et de la longévité
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Disques
Solid State Drive
Avantages
Résistance aux chocssilence de fonctionnementtemps d’accès très brefsinsensible à lafragmentation
Inconvénients
nombre de cyclesd’écriture limitéprix : 0,50 C par Gocontre 0,07 (sataIII) à0,6 (sas)décembre 2015
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Disques
SSD
ssd de 120 Go
image wikimedia
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Disques
SSD
RAM connectée par SATA
image wikimedia
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Disques
DDR drive
stockage sur DDR (1 995$ ≈ 500C/Go)
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Disques
SSD comme cache
gros disque magnétiquecache ssd
implémentation matérielle (Intel SRT)implémentations logicielles pour MS Windows™implémentations logicielles pour linux dont bcache
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Disques
cache
cache ssd
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Disques
Hybrides
disque magnétique classique+mémoire flash⇒augmentation des performances particulièrement au démarrage
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Interfaces
1 Disques
2 Interfaces
3 Partitions "physiques"
4 Volumes logiques
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Interfaces
Interfaces
Advanced Technology AttachmentParallèle : PATASérie : SATA
Small Computer System InterfaceParallèleSérie ou SAS
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Interfaces
SCSI
commandes simpleslogique incluse dans le périphériquejusqu’à 15 périphériques (parallèle) (obsolète)remplacé par Serial Attached Scsijusqu’à 128 périphériques (série)jusqu’à une petite dizaine de mètres en cuivrejusqu’à plusieurs centaines de mètres en fibre optiquedébit en transmission jusqu’à 12 Gbit/s (1,2 Go/s utiles)
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Interfaces
technologies utilisant SCSI
firewireiSCSIFibre Channel ProtocolFCoE. . .
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Interfaces
PATA
Appelé E-IDE ou ATA2 disques par contrôleur sur une nappe1 maître, 1 esclavemode Ultra DMA sollicite moins le CPU133 Mo/s sur nappe 40 fils ∗2
image www.commentcamarche.net
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Interfaces
SATA
Serial ATA2 disques par contrôleur sur 2 câblesDébit
SATA 1.5 Gb/s brut 150 Mo/s netSATA II 3Gb/s brut 300 Mo/s netSATA III 6Gb/s brut 600 Mo/s net
longueur 1me-SATA (2m)
Données Alimentation
images wikipedia
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Interfaces
Critères de choix d’un disque mécanique
Temps d’accèsvitesse de rotationvitesse de déplacement de la tête
Débitnombre de têtesinterface
Mean Time Before FailureUnrecoverable Read Error
1 sur 1014 pour les disques "bureautiques"1 sur 1015 pour les disques "entreprise"
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Interfaces
Débit
Les disques actuels (2015) atteignent 300 Mo/s en écriturecomme en lectureLes SSD atteignent 500 Mo/s en écriture et 700 Mo/s en lecturece qui justifie le sata III
Les SSD sur bus PCIe atteignent 2.2 Go/s en lecture et la moitiéen écriturecertaines configurations RAID multiplient par 2.5 le débit d’écritureet triplent le débit de lecture
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Partitions "physiques"
1 Disques
2 Interfaces
3 Partitions "physiques"
4 Volumes logiques
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Partitions "physiques"
Organisation disque "IBM PC"
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Partitions "physiques"
Nommage des disques et partitions
SCSI, SAS ou SATA LINUX *BSDPremier disque /dev/sda /dev/sd0Second disque /dev/sdb /dev/sd1Troisième disque /dev/sdc /dev/sd2. . . . . . . . .Huitième disque /dev/sdh /dev/sd7
Windows
Windows considère lespartitions, pas les disques
Chaque partition porte unelettre
Les lettres peuvent êtreattribuées manuellement
Linux
Les partitions primaires sontnumérotées de 1 à 4
Les partitions logiques sontnumérotées de 5 à n
*BSD
Les partitions utilisables sont contenuesdans une partition primaire
Les slices sont numérotées de s1 à sn
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Partitions "physiques"
Nommage des partitions
installation à partir d’un périphérique usbnommage des périphériques variableUniversal Unique IDentifier
ls -l /dev/disk/by-uuid5450-4444 -> ../../sda174e12445-9246-487f-a7e4-db7681669cb1 -> ../../sda59fffaa05-a536-4045-9039-474859c8b04a -> ../../dm-2a21b936f-f800-4888-9a45-d27bb9bf06ae -> ../../dm-1b3417f2d-184d-40ce-a102-5ac38aa7343c -> ../../dm-3ce0cfa48-3f72-4d97-8435-f003da029864 -> ../../dm-0
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Partitions "physiques"
Partitionnement disques "IBM PC"
Master Boot RecordAdresse Description taille
0 BootLoader max444440 Signature optionnelle 4444 Habituellement null 2446 Table des partitions primaires 64510 Signature MBR 0xAA55 2
4 partitions "primaires"Dont une peut-être "étendue" et contenir
63 partitions logiques en IDE15 partitions logiques en SCSI
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Partitions "physiques"
Table des partitions
Adresse Champ taille1BE 1ère entrée dans la table de partition 16 octets1CE 2ème entrée dans la table de partition 16 octets1DE 3ème entrée dans la table de partition 16 octets1EE 4ème entrée dans la table de partition 16 octets1FE AA55 (code d’identification) 2 octets
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Partitions "physiques"
Table des partitions (suite)
Adresse Contenu Taille0 Etat de la partition :
00 : partition non active80 : partition active
1 octet
01 Tête où commence la partition 1 octet02 Secteur et cylindre où commence la
partition2 octet
04 Type de partition 1 octet05 Tête où finit la partition 1 octet06 Secteur et cylindre où finit la parti-
tion2 octets
08 Distance en secteurs entre MBR etsecteur de boot de la partition
4 octets
0C Nombre de secteurs de la partition 4 octets
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Partitions "physiques"
GUID
Extensible Firmware InterfaceTable de partitions GUID (GPT)Globaly Unique IDentifier remplace le n° de partition128 partitions (Microsoft). . .Une table au début et à la fin du disqueLogical Bloc Address remplace CHSle LBA0 contient un faux MBR
BootLoader pour les systèmes qui connaissent GPT1 partition de la totalité du disque (ou 2 To)Type 0xEE⇒ GPT
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Partitions "physiques"
Entête GPT
Offset Taille Contenu0 8 bytes Signature ("EFI PART", 45 46 49 20 50 41 52 54)8 4 bytes Revision (Pour la version 1.0, "00 00 01 00")
12 4 bytes Taille de l’entête (en octets, habituelement 5C 00 00 00 soit 92octets)
16 4 bytes CRC32 de l’entête20 4 bytes reservé, doit être à zéro24 8 bytes LBA courant32 8 bytes LBA de sauvegarde (adresse de la copie)40 8 bytes Premier LBA utilisable pour une partition (dernier LBA de la table
de partition primaire + 1)48 8 bytes Dernier LBA utilisable(premier LBA de la table de secours - 1)56 16 bytes GUID du disque (aussi appelé UUID sur les UNIXes)72 8 bytes Premier LBA des entrées de partition (toujours 2 dans la table
primaire)80 4 bytes Nombre d’entrées de partitions84 4 bytes Taille d’une entrée de partition (généralement 128)88 4 bytes CRC32 du tableau de partitions92 * Réservé, doit être à zéro jusqu’à la fin du LBA (420 octets pour
un LBA de 512 octets)
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Partitions "physiques"
Entrée GPT
Offset Taille Contenu0 16 bytes GUID du type de partition16 16 bytes GUID unique de la partition32 8 bytes Premier LBA (little-endian)40 8 bytes Dernier LBA (inclus, généralement impair)48 8 bytes Flags d’attributs (read-only, masquée, etc)56 72 bytes Nom de la partition (36 caractères UTF-16LE)
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Partitions "physiques"
Outils de partitionnement
MSDOSfdisk (DOS, Linux, MacOSX)cfdisk (Linux)parted, gparted (Linux)DiskPart (MS Windows™)
GPTparted, gparted, gdisk (Linux)gpt (MacOSX)DiskPart (MS Windows™)
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Partitions "physiques"
Boot avec GRUB
IBM-PC GPTBIOS MBR Gap partition /bootEFI partition /boot/efi
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Volumes logiques
1 Disques
2 Interfaces
3 Partitions "physiques"
4 Volumes logiques
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Volumes logiques
Volumes Logiques
couche d’abstraction sur les partitions "physiques"principale implémentation Logical Volume Managerun volume peut être réparti sur plusieurs partitions de plusieursdisques physiquesun volume peut être modifié "à chaud"type de partition 0x8E
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Volumes logiques
LVM
Groupe de Volumes (VG)volumes physiques (partitions) divisés en Physical Extendspar défaut 1 PE = 4 Moassemblés en Volume Groups
Volumes Logiques (LV)liste de Logical Extendspointeurs de PE
LV considérés comme des partitionsVG et LV redimentionnables à chaud1 LV appartient à 1 et 1 seul VG
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Volumes logiques
LVM
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Volumes logiques
LVM stripping
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Volumes logiques
snapshots
instantanéétat de chaque LE figéchangement demandé⇒ copie du LE avant écrituresauvegarde logicielleutilise moins de place que l’original (au début. . .)
NE PROTÈGE PAS DES PANNES
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Volumes logiques
Snapshot
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Volumes logiques
Snapshot
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Volumes logiques
Snapshot
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Volumes logiques
commandes
volumes physiques :pvcreate, pvscan, pvs, pvdisplay, pvremove, pvmove, pvchangegroupes de volume :vgcreate, vgdisplay, vgscan, vgs, vgck, vgremovevolumes logiques :lvcreate, lvscan, lvs, lvdisplay, lvremove, lvextendsauvegarde/restauration de la structure LVM :vgcfgbackup, vgcfgrestore
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