Ce que vous recherchez s'appelle "déduplication". Bien qu'il soit généralement implémenté par les fournisseurs de produits de stockage spécialisés, le système de fichiers ZFS l'implémente également. La plupart des systèmes d'exploitation dérivés d'Unix peuvent utiliser ZFS, et je le recommande donc en premier lieu.
Network Appliance, Inc. dispose d'une telle capacité de stockage depuis de nombreuses années. En fait, ils ont déposé des plaintes auprès de Sun Microsystems pour leur système de fichiers ZFS et font ce que Aaron Miller mentionne dans sa réponse acceptée. Pour ce que ça vaut, les plaintes ont été réglées avec Oracle après environ 3 ans.
Je l'utilise comme solution d'entreprise depuis 2000, et cela fonctionne bien. Le coût du stockage après la première « copie » intervient une fois qu'il y a un changement dans le fichier. Sinon, avec de nombreuses "copies", il n'y a qu'une légère augmentation de l'espace de noms.
Je ne pense pas que cela réponde à la question sur le "niveau du système d'exploitation" mais plutôt sur le "niveau du système de fichiers".