• Organisation d'un disque dur et de ses partitions
• Structure du secteur de partition (MBR)
• Structure d'une entrée dans la table de partition
• Tableau des types de partition
• Explication de la zone vide de 7.8 Mo vue parfois sur un disque

Organisation d'un disque dur et de ses partitions

Les catégories de partition ("primaire", "étendue", "logique") sont des notions INDÉPENDANTES de tout système d'exploitation. C'est lié UNIQUEMENT à la plate-forme matérielle, à savoir INTEL (et compatibles)

Le partitionnement permet de découper un disque PHYSIQUE en plusieurs "morceaux" (partitions), cela étant d'ailleurs totalement indépendant des systèmes d'exploitation que l'on va y mettre (DOS, Win98, WinNT, W2k, Linux, Novell, Solaris, ...). Les raisons qui motivent ce partage sont multiples : 

• Coexistence de différents systèmes d'exploitation (DOS, Windows NT, LINUX, OS/2,...)
• Taille physique d'un disque trop grande par rapport à ce que peut gérer le système d'exploitation utilisé (p.ex. les premiers DOS ne pouvaient pas "adresser" des partitions de plus de 32 Moctets, les suivants plus de 2 Goctets,...)
• Séparation physique, pour des questions de sécurité, du système, des applications, des données,...

On peut comparer un disque (physique) à une armoire, dans laquelle on va mettre des rayonnages (= les partitions), qui vont servir à accueillir aussi bien de la vaisselle, du linge, des bouteilles,...et permettre ainsi de faire un peu d'ordre dans tout ce bazar hétéroclite!

Le problème (historique) est qu'au départ (et il est quasi impossible de revenir dessus, pour des questions de compatibilité avec l'existant) seulement 4 "rayonnages" au maximum ont été prévus. (De plus, DOS et Windows 95/98 ne permettent pas de créer plus d'une partition primaire - je me suis toujours demandé pourquoi! - mais ils acceptent des disques ayant plus d'une partition primaire, les partitions primaires supplémentaires ayant été créées en utilisant p.ex. "Partition Magic", "FDISK" de LINUX ou "WINDISK" de WinNT).

Un tel rayonnage constitue une partition "PRIMAIRE" (ou "PRINCIPALE", les deux appellations sont équivalentes) Comme on peut être amené à avoir plus de 4 rangements différents, et bien l'un de ces rayonnages va contenir un "gros" tiroir compartimenté. Ce tiroir s'appelle partition "ÉTENDUE", et chaque compartiment du tiroir sera une partition "LOGIQUE".

Toujours pour des questions historiques (au départ, les disques étaient tout petits, comparés à ceux de maintenant), on ne peut créer que un ou deux compartiments, le 2ème étant alors un nouveau tiroir, "emboîté" dans un compartiment. Et ce "petit" tiroir peut à nouveau contenir 2 compartiments, un pour du rangement (=partition LOGIQUE), et un autre pour un nouveau tiroir, et ainsi de suite, à l'infini (jusqu'à ce qu'il n'y ait plus de place du tout)

L'opération de "partage", ou partitionnement, est effectuée par :

• Fdisk (aussi bien sous DOS, Win98 que Linux)
• Windisk (sous Windows NT)
• Diskmgmt.msc (MMC sous Windows 2000) 
• des outils dédiés tels que "Partition Magic" , "Ranish Partition Manager", ...

Le partitionnement n'existe QUE POUR LES DISQUES DURS (et non pour les disquettes)

Ensuite, la "préparation" des zones de rangements (=des cloisons dans les compartiments créés) est effectuée par l'outil Format (sous DOS/Windows).

Donc un disque pourra avoir la structure suivante :

Ce disque possède 1 partition PRIMAIRE (celle où on va stocker le système d'exploitation généralement), et 3 partitions LOGIQUES (ce sont les seules qui nous intéressent : les "contenus", les partitions ÉTENDUES n'étant que des "contenants")

Voici un autre exemple, plus détaillé :

Abréviation	Signification	Commentaire
MBR	Master Boot Record	secteur de partition principal
EBR	Extended Boot Record	secteur de partition secondaire : contient la table des partitions d'une partition étendue
BS	Boot Sector	secteur de boot
Root	répertoire racine	Limité en taille sous FAT12 ou FAT16
FAT	File Allocation Table	table de chaînage de clusters (agrégats de secteurs) permettant l'adressage et la reconstitution des fichiers a donné son nom au type de partition du même nom, utilisé par DOS, Windows 95/98, Windows NT
NTFS	NT File Sytem	système de fichiers utilisé par Windows NT/W2K/XP
MFT	Master File Table	composant important d'une partition NTFS. Contient la table des fichiers, index, droits,...

Ce disque (physique) est composé de :

• 3 partitions "PRIMAIRES" (dont la 1ère est celle où on va mettre le système d'exploitation généralement)
• 3 partitions LOGIQUES (ce sont les seules qui nous intéressent : les "contenus", les partitions ÉTENDUES n'étant que des "contenants")

On pourra attribuer p.ex. :

• la 1ère logique aux applications de bureautique 
• la 2ème aux documents (bitmaps, documents Word, Excel, texte,..), 
• la 3ème aux applications Internet (navigateurs, zones de téléchargement, FTP, ...). 

Tout dépend de "l'humeur" de l'utilisateur (en ce qui me concerne, j'ai une partition "outils de développement", une "gravure de CD", une "outils de dessin", une "utilitaires", une "backup vitaux", une pour la mémoire virtuelle...)

Le secteur de partition principal (MBR) est situé au début du disque (tête 0, cylindre 0, secteur 1), comme tout secteur il a une taille de 512 octets.
Il est chargé par le BIOS à l'adresse mémoire 0000:7C00 (si une disquette n'a pas "pris la main").
Ensuite, le BIOS teste si le dernier mot (de 16 bits) de ce secteur est égal à 0xAA55, qui indique que le disque a bien été partitionné (sinon, un message d'erreur est affiché par le BIOS). Si c'est effectivement le cas, le programme de partition qui réside au début de ce secteur est lancé.

Structure du secteur de partition

Remarques :

• On constate qu'il ne peut pas y avoir plus de 4 partitions dites primaires (cette limite peut être contournée à l'aide des partitions étendues)
• L'information de 4 octets située à l'offset 1BA est utilisée seulement par Windows NT/2000/XP/2003 pour "signer" le disque physique.
  Cette opération est exécutée par le gestionnaire de disques (Windisk.exe sous Windows NT4, DISKMGMT.MSC sous Windows 2000 et au delà) la première fois qu'il est lancé (ou après ajout ou remplacement du disque).
  Cette valeur est recopiée dans la base de registres, dans la clef
      HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\DISK, entrée "Information" (et éventuellement dupliquée dans l'entrée "VirtualInfo"), et se situe entre l'offset 0034 et 0037 pour le 1er disque.
  Les emplacements des signatures des autres disques éventuels dépendent du nombre de partitions de chaque disque. 
  Ce nombre est stocké également dans la clef :
      HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\MountedDevices
  
   

  Exemple : A l'aide d'un éditeur disque (DskProbe ou HexWorkshop) on voit que le MBR du 2ème disque d'un PC contient, à l'offset 0x1BA les valeurs suivantes :     23 B7 65 2D et dans la clef HKLM\SYSTEM\MountedDevices\ les entrées    \??\Volume{804139e0-990d-11d8-811d-444553544200}    \DosDevices\R: commencent aussi par :     23 B7 65 2D \??\Volume{804139e0-990d-11d8-811d-444553544200} est le nom "officiel" du disque (physique) Pour connaitre ce nom à partir d'une partition lui appartenant, on peut exécuter la commande suivante :     mountvol x: /L "x" étant la lettre de la partition concernée.   C:\WINDOWS\system32>mountvol r: /L \\?\Volume{804139e0-990d-11d8-811d-444553544200}\

  
  Les valeurs contenues dans la BDR et dans le MBR doivent être égales.
  Cela permet à Windows :

  • de vérifier la cohérence entre Disque et Base de Registres
  • dans des cas très particuliers pour faciliter le démarrage :
    Le fichier BOOT.INI présente une syntaxe légèrement différente de ce que l'on a habitude de voir :
        signature(xxxxxxxx)disk(0)rdisk(0)partition(1)....
    au lieu du traditionnel
        multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(1)....
    "xxxxxxxx" est identique à la valeur stockée dans le MBR et HKLM\SYSTEM\MountedDevices\
    
    Cette astuce (apparue avec Windows 2000) est utilisée uniquement dans les cas suivants :
    • Le BIOS ou contrôleur du disque qui héberge la partition de boot ne supporte pas les extensions de l'int13h (ou les extension de l'int13h ont été désactivées), et la partition sur laquelle se trouve Windows a une taille supérieure à 7.8 Go, ou déborde cette limite de 7.8 Go (n° de cylindre de fin > 1024)
    • Le disque sur lequel se trouve Windows est relié à un contrôleur SCSI dont le BIOS a été désactivé, si bien que les appels à l'int13h de ce BIOS ne peuvent pas être effectués.
      
      "signature(xxxxxx)" est équivalent à "scsi(n)", mais avec une fonctionnalité de "plug and play"
      
      En effet, le problème avec scsi(n) est qu'il faut connaitre le n° de contrôleur SCSI, or ce n° peut varier si jamais on ajoute ou retire un tel contrôleur. Donc un n° erroné va entrainer un blocage.
      
      Avec la syntaxe "signature(xxxxxx)", NTLDR va chercher, parmi TOUS les disques physiques présents, lequel possède le MÊME n° dans le MBR à l'offset 0x1BA
      Donc même si on a modifié l'arrangement des disques, ajouté une autre carte SCSI, un autre disque, ..., le disque contenant la partition système de Windows sera trouvé automatiquement.

  Un disque doit être signé pour qu'il puisse être géré par Windisk ou DiskMgmt.

Structure d'une entrée dans la table de partition

Une partition étendue se compose d'une nouvelle table de partition, de structure identique à celle de la table principale, permettant ainsi un chaînage vers des partitions supplémentaires "encapsulées" à la suite.

Tableau des types de partition

Les partitions peuvent être de différents types (méthode de "rangement"). Chaque type définit ce qu'on appelle un "système de fichiers" ("FS" ou FileSystem en anglais), lequel est, la plupart du temps, fonction du système d'exploitation ("OS" ou OperatingSystem en anglais), mais la correspondance n'est pas forcément biunivoque. 
Certains systèmes d'exploitation sont très "fermés", n'acceptant qu'un seul système de fichiers (DOS p.ex.), d'autres au contraire sont très "ouverts", acceptant à la fois leur propre système de fichiers et celui d'autres systèmes d'exploitation (Linux et BeOS p.ex.). Cette ouverture peut toutefois se limiter à des accès en lecture seule.

Il est néanmoins possible d'accéder - dans certains cas - à un type de FS non reconnu par un OS à l'aide de produits spécifiques, (commerciaux ou freewares). Par exemple le logiciel Explore2Fs est un freeware  qui permet la lecture (et même l'écriture) de partitions EXT2 (Linux) sous Windows. 

Le nom des FS est généralement un acronyme ("FAT" = File Allocation Table, "NTFS" = New Technology File System, ...)
Voici un tableau succinct donnant les correspondances entre  OS et FS :

OS / FS	ISO9660	FAT12	FAT16	FAT32	NTFS	EXT2	BeFS
DOS 6.x
Windows 95 <OSR2
Windows 95 OSR2 et >
Windows NTx
Windows 2000 et >
Linux					R
Be OS					R	R

	= supporté
	= non supporté
	= supporté mais à l'aide de produit tiers (driver, logiciel, ..) le driver FAT32.SYS permet l'accès à des partitions FAT32 sous Windows NT4 l'outil NTFS98 permet l'accès à des partitions NTFS et NTFS5 sous Windows 9x  l’outil NTFSDOS Pro permet l'accès à des partitions NTFS et NTFS5 sous DOS
R	= ReadOnly (Lecture seule)
ISO9660	= format standard des CDROM

Le type d'une partition étant défini par un octet, il existe théoriquement 255 systèmes de fichiers possibles.
Dans le tableau ci-dessous, les codes des partitions sont en hexadécimal. 
Plusieurs types de partition peuvent être désignés par le même code (p.ex. HPFS d'OS/2 et NTFS de NT).

• Les n° de cylindre et de secteur sont codés sur 16 bits (2octets ) de la façon suivante :

  15 14 13 12 11 10 09 08 07 06 <-------- Cylindre --------->

  05 04 03 02 01 00 <--- Secteur --->

  Attention : les bits 6 et 7 représentent les bits de poids fort du cylindre (donc à faire passer a gauche du bit 15)
  Par exemple, si en 1D0 on trouve 4106, cela signifie (notation "little endian", donc 06 est l'octet de poids fort)
  

• octets

  07 06 05 04 03 02 01 00  0  0  0  0  0  1  1  0 <---------06---------->

  07 06 05 04 03 02 01 00  0  1  0  0  0  0  0  1 <-------- 41 --------->

  C/S  bruts	15 14 13 12 11 10 09 08 07 06 <-------- Cylindre --------->  0  0  0  0  0  1  1  0  0  1	05 04 03 02 01 00 <--- Secteur --->  0  0  0  0  0  1
  	|__|    /---<------------<-----/  |--|
  C/S réels	0  1  0  0  0  0  0  1  1  0 = cylindre 0x106 (262)	0  0  0  0  0  1 = secteur 0x1

   

• LBA = LogicalBlock Addressing, dispositif du BIOS permettant l'accès à des disques de plus de 1024 cylindres par utilisation d'extensions de l'interruption logicielle 13h
  
• Si le bit 4 du type de la partition est mis à 1, cela permet de cacher la partition (xxx1xxxx)
  Exemples :
      0x83 = Linux native / 0x93 = Linux native cachée
      0x07 = NTFS native / 0x17 = NTFS cachée
  
• Pour des partitions de taille <8 Go, les informations situées aux offsets 08 et 0C (distance et taille) sont redondantes par rapport aux informations situées aux offsets 01/02 et 05/06  (Cylindre, Tête et Secteur  - CHS en anglais)
  
• Pour des partitions de taille >8 Go, seules les informations situées aux offsets 08 et 0C (distance et taille) sont valides. En effet, pour de telles partitions le n° de cylindre dépasse 1024, et donc ne peut pas être codé sur 10 bits, donc les  informations situées aux offsets 02 et 06 sont fausses. De plus, il est nécessaire que les extensions de l'interruption 13h du BIOS soient  disponibles pour gérer ces informations en mode LBA
  
• Si un agrégat de partition (sous Windows NT) vient à être défectueux, le bit 6 du type de la partition est mis à 1, donnant ainsi les valeurs  0xC6 (FAT) et 0xC7 (NTFS) 
  
• La partition de Diagnostics COMPAQ est en réalité une partition FAT de 6 à 64 Mo environ, bootable, dans laquelle COMPAQ stocke des outils de configuration et diagnostics
  
• Sous Windows 2000, si une entrée de la table de partition possède le type 0x42, alors W2k ignore la table et utilise sa propre table ainsi qu'un schéma de partitionnement propriétaire LDM (Logical Disk Manager)
  
• Un certain nombre de PC portables (IBM Thinkpad, Toshiba, Sony VAIO,...) mettent en oeuvre une partition d'hibernation ayant  le code 0xA0

Explication de la zone vide de 7.8 Mo vue parfois sur un disque

Quand on examine un disque avec un outil de partitionnement (tel que Partition Magic ®) , on constate parfois la présence d'une zone vide, non formatée, de 7.8 Mo en début de disque.
Cette zone est inaccessible (on ne peut pas la supprimer).

(capture d'écran réalisée avec Server Magic ®)

Cela provient des règles et mécanismes mêmes de partitionnement d'un disque, évoqués précédemment.

On rappelle que dans un disque PHYSIQUE :

• Le secteur 1, piste 0, cylindre 0, ("MBR") contient une table définissant 4 partitions au maximum.
• Ces partitions sont soit primaires, soit étendue, une seule d'entre elles pouvant être étendue
• Ces partitions démarrent toujours :
  • au secteur n°1 d'une piste
  • à la piste n°1 d'un cylindre pour la 1ère partition primaire
    à la piste n°0 d'un cylindre pour les autres

On a donc le schéma suivant d'un disque, organisé en "c" cylindres de "p" pistes par cylindre et de "s" secteurs par piste :

				Disque de c cylindres
	pistes	/	cylindres	C0	C1	...	Ci	...	Cc-1
p pistes par cylindre	p0			S1/S2/.../Ss	S1/S2/.../Ss	...	S1/S2/.../Ss	...	S1/S2/.../Ss
	p1			S1/S2/.../Ss	S1/S2/.../Ss	...	S1/S2/.../Ss	...	S1/S2/.../Ss
	p2			S1/S2/.../Ss	S1/S2/.../Ss	...	S1/S2/.../Ss	...	S1/S2/.../Ss
	...			...	...	...	...	...	...
	pp-1			S1/S2/.../Ss	S1/S2/.../Ss	...	S1/S2/.../Ss	...	S1/S2/.../Ss

Le plus souvent :

nombre de cylindres du disque	:	c=	variable (p.ex.553 pour 4.3 Go)
nombre de secteurs par piste	:	s=	63
nombre de pistes par cylindre	:	p=	255

Exemple 1 : cas d'un disque avec au moins une partition primaire

• 1 partition primaire "P"
• 1 partition quelconque "X"
  (on ne s'intéresse pas ici à sa catégorie, primaire ou étendue, peu importe)

on aura les attributions de secteurs suivantes :

				Disque de c cylindres
	pistes	/	cylindres	C0	C1	...	Ci	...	Cc-1
p pistes par cylindre	p0			MBR-------	PPPPPPPP	...	XXXXXXXX	...	S1/S2/.../Ss
	p1			PPPPPPPP	PPPPPPPP	...	XXXXXXXX	...	S1/S2/.../Ss
	p2			PPPPPPPP	PPPPPPPP	...	XXXXXXXX	...	S1/S2/.../Ss
	...			...	...	...	...	...	...
	pp-1			PPPPPPPP	PPPPPPPP	...	XXXXXXXX	...	S1/S2/.../Ss
				MBR + partition P			partition X

Commentaires :

• La partition primaire démarre presque au début du disque, au cylindre 0, piste 1.
  Il n'y a que "s" secteurs devant :
  • 1 du au MBR
  • (s-1) inutilisés (sauf dans le cas d'un bootmanager tel que System Commander,...)
• Dans le cas habituel de disque de 63 secteurs par piste, cela représente :
  512 x 63 = 32256 octets, soit moins de 32 ko

Exemple 2 : disque sans partition primaire

• 1 partition étendue "E"
• 1 partition logique "L"

on aura les attributions de secteurs suivantes :

				Disque de c cylindres
	pistes	/	cylindres	C0	C1	...	Ci	...	Cc-1
p pistes par cylindre	p0			MBR-------	EBR-------	...	LLLLLLLLL	...	S1/S2/.../Ss
	p1			-----------	LLLLLLLLL	...	LLLLLLLLL	...	S1/S2/.../Ss
	p2			-----------	LLLLLLLLL	...	LLLLLLLLL	...	S1/S2/.../Ss
	...			...	...	...	...	...	...
	pp-1			-----------	LLLLLLLLL	...	LLLLLLLLL	...	S1/S2/.../Ss
				MBR	EBR + partition L		partition L

Commentaires :

• Le cylindre 0 n'est occupé que par le MBR (piste 0)
• Comme la 1ère partition rencontrée est une partition non primaire, elle commence toujours sur la piste 0 d'un cylindre (seule la 1ère partition primaire d'un disque commence à la piste 1 du cylindre 0).
• Vu que le cylindre 0 est occupé par le MBR, cette partition commence donc au premier cylindre libre, à savoir le cylindre 1.
• La partition étendue est constituée uniquement d'un EBR (Extended Boot Record), qui contient une table définissant 2 partitions au maximum. Ces partitions sont :
  • soit 1 partition logique seule
  • soit 1 partition logique + 1 partition étendue
• Ces partitions démarrent toujours :
  • au secteur n°1 d'une piste
  • à la piste n°1 d'un cylindre pour la partition logique
    à la piste n°0 d'un cylindre pour la partition étendue
• On voit donc que devant la partition logique ("L") il y a :
  • 1 cylindre complet occupé uniquement par le MBR
  • 1 piste complète occupée par le EBR

Dans le cas de la plupart des disques, qui ont 63 secteurs par piste, 255 pistes par cylindre, cela donne :

cylindre 0 complet :	255 x 512 x 63 =	8225280 octets
piste 0 du cylindre 1 :	512 x 63 =	32256 octets
TOTAL :	=	8257536 octets
		soit 7,8 Mo

Voilà l'explication de cette zone de 7.8 Mo,
apparemment mystérieuse et que l'on ne peut pas supprimer!