Stockage, préservation des contenus et sécurité

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


Disques

Disques durs

Plateaux (disquesmagnétiques)Têtes delecture/écritureContrôleur

image Wikipedia


Disques

Géométrie des disques durs

CylindresSecteursAdressageCylinderHeadSector

désormais Logical Block Addressing image Wikipedia


Disques

Secteurs

"formatage" bas niveau en usine ou avec utilitaire fourni par lefabricant

Petit espace viergeDébut de secteurNuméro de secteurDonnéesSomme de contrôle

image Wikipedia


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/


Disques

Secteurs 4k

Advanced format⇒ secteurs 4k

image Wikipedia


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


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


Disques

SSD

ssd de 120 Go

image wikimedia


Disques

SSD

RAM connectée par SATA

image wikimedia


Disques

DDR drive

stockage sur DDR (1 995$ ≈ 500C/Go)


Disques

SSD comme cache

gros disque magnétiquecache ssd

implémentation matérielle (Intel SRT)implémentations logicielles pour MS Windows™implémentations logicielles pour linux dont bcache


Disques

cache

cache ssd


Disques

Hybrides

disque magnétique classique+mémoire flash⇒augmentation des performances particulièrement au démarrage


Interfaces

1 Disques

2 Interfaces


4 Volumes logiques


Interfaces

Interfaces

Advanced Technology AttachmentParallèle : PATASérie : SATA

Small Computer System InterfaceParallèleSérie ou SAS


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)


Interfaces

technologies utilisant SCSI

firewireiSCSIFibre Channel ProtocolFCoE. . .


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


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


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"


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


Partitions "physiques"

1 Disques

2 Interfaces


4 Volumes logiques



Organisation disque "IBM PC"



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



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



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



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



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



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



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)



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)



Outils de partitionnement

MSDOSfdisk (DOS, Linux, MacOSX)cfdisk (Linux)parted, gparted (Linux)DiskPart (MS Windows™)

GPTparted, gparted, gdisk (Linux)gpt (MacOSX)DiskPart (MS Windows™)



Boot avec GRUB

IBM-PC GPTBIOS MBR Gap partition /bootEFI partition /boot/efi


Volumes logiques

1 Disques

2 Interfaces


4 Volumes logiques


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


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


Volumes logiques

LVM


Volumes logiques

LVM stripping


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


Volumes logiques

Snapshot


Volumes logiques

Snapshot


Volumes logiques

Snapshot


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


Documents

Stockage, préservation des contenus et sécurité