Sistemas Operacionais Arquivos

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1 Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul UEMS Curso de Licenciatura em Computação Sistemas Operacionais Arquivos Prof. José Gonçalves Dias Neto

2 Introdução Os arquivos são gerenciados pelo sistema operacional; A parte do sistema responsável pela gerência é denominada sistema de arquivos; Requisitos essenciais para armazenamento de informações por longo prazo: 1) Deve ser possível armazenar uma quantidade muito grande de informação; 2) A informação deve sobreviver ao término do processo que a usa; 3) Múltiplos processos devem ser capazes de acessar a informação concorrentemente.

3 Arquivos É um mecanismo de abstração. Isolam o usuário dos detalhes sobre como e onde a informação está armazenada e como os discos na verdade funcionam. Um arquivo é constituído por informações logicamente relacionadas; Estas informações podem representar instruções ou dados; Arquivo executável = instruções Arquivo de texto/áudio/video = dados Arquivos são armazenados pelo sistema operacional em diferentes dispositivos físicos; Deve haver um independência entre arquivos e meio de armazenamento;

4 Organização de arquivos Consiste em como os dados estão internamente armazenados. Arquivos de texto possuem estruturas diferentes de arquivos executáveis; No momento da criação do arquivo, o criador pode escolher qual organização será adotada; A organização mais simples é a de sequência não estruturada de bytes. Não impões estrutura lógica para os dados; A aplicação define toda a organização; Flexibilidade para diferentes estruturas Controle de acesso por parte somente da aplicação. Utilizado tanto pelo UNIX quanto pelo Windows/MS-DOS. Organizações mais conhecidas: sequencial, relativa e indexada.

5 Organização dos arquivos

6 Métodos de acesso Sequencial: Acesso de leitura restrito a ordem em que eram gravados. Gravação de novos registros somente no final do arquivo (FDA ou EOF). Fitas utilizavam deste método; Direto: Permite leitura/gravação de um registro diretamente em sua posição. Realizado através do numero do registro, que é sua posição relativa em relação ao inicio do arquivo; Só é possível quando o arquivo é definido com registros de tamanho fixo.

7 Métodos de acesso Acesso Indexado: O arquivo deve possuir índices que apontem para os diversos registros; Para acessar o registro, será pesquisada uma chave dentro dos índices referente ao ponteiro do registro correto.

8 Métodos de acesso

9 Operações de E/S No sistema de arquivos existem conjuntos de rotinas que permitem a realização de operações de E/S; As rotinas de E/S tem como função disponibilizar uma interface simples e uniforme entre a aplicação e os diversos dispositivos; Exemplos de rotinas: CREATE, OPEN, READ, WRITE, CLOSE, DELETE.

10 Operações de E/S

11 Diretórios A estrutura de diretórios é como o sistema organiza os diversos arquivos presentes no disco. É a estrutura que armazena dados referentes aos arquivos contidos/mapeados por estes. (localização física, nome, organização ) Quando um arquivo é aberto, sua localização fica armazenada em uma tabela residente em memória principal. È necessário fechar o arquivo, assim que possível para liberar espaço na tabela de arquivos abertos.

12 Sistema de diretórios de nível único A maneira mais simples de ter um sistema de diretórios é oferecer um único nível. Assim o diretório-raiz mapeará todos os arquivos existentes. Utilizado quando não se há a necessidade de oferecer suporte a diversos usuários; Esquema de implementação simples; Facilidade na localização de arquivos; Geralmente utilizados em sistemas embarcados simples.

13 Sistema de diretórios de nível único

14 Sistema de diretórios hierárquicos Faz-se necessária o sistema hierárquico para facilitar a localização de arquivos por parte do usuário; Nessa estratégia, cada usuário pode criar tantos diretórios quanto necessários; Utilizado em servidores de arquivos, onde este servidor seja acessado por diversos usuários, cada um com permissão de acesso somente a seus respectivos arquivos. Quase todos os SO modernos empregam este sistema.

15 Sistema de diretórios hierárquicos

16 Sistema de diretórios hierárquicos

17 Sistema de diretórios hierárquicos

18 Gerência de espaço livre O SO deve ter controle de quais áreas ou blocos no disco estão livres; O sistema mantém então uma estrutura que armazena os blocos livres. Quando um arquivo aloca determinados blocos, estes são removidos da estrutura; Quando um arquivo é destruído, os blocos pertencentes a este retornam a estrutura. Basicamente existem 3 (três) estruturas que podem ser implementadas para gerenciar o espaço livre de armazenamento: Mapa de bits, Lista encadeada, Tabela de blocos livres.

19 Gerência de espaço livre Mapa de bits Forma de mais simples implementação; O mapa de bits fica residente em memória RAM; Cada entrada na tabela representa um bloco; Existe um bit que informa se o bloco está ocupado ou livre (0 == livre, 1 == alocado); Gera alto consumo de memória por necessitar que cada bloco do disco fique em uma entrada na tabela;

20 Gerência de espaço livre - Lista encadeada Cria-se uma lista encadeada com todos os blocos livres existente no disco; Para isso, cada bloco deve ter um espaço para armazenar o endereço do próximo bloco da lista; Com isso, gastamos espaço do bloco com informações de controle; O algorítimo de busca será sequencial.

21 Gerência de espaço livre - Tabela de blocos livres Pelo princípio da localidade, acabamos alocando e desalocando sequências de blocos; Podemos enxergar o disco com um conjunto de segmentos de blocos livres; Assim, mantemos o endereço do primeiro bloco de cada segmento e a quantidade de blocos livres sequenciais;

22 Gerência de espaço livre

23 Gerência de Alocação de Espaço Alocação Contígua O sistema mantém uma tabela com o nome do arquivo, endereço do primeiro bloco e extensão de blocos sequenciais; Alocação bastante simples e facilitada tanto de forma sequencial, quanto direta; Para um arquivo ser criado, é necessário existir uma quantidade suficiente de blocos contíguos no disco para realizar a alocação; No momento da alocação, podem existir vários segmentos disponíveis de tamanho suficiente para comportar o aquivo; Para decidir em qual segmento alocar, o SO deve adotar uma política de alocação: First fit, Best fit, Worstfit.

24 Gerência de Alocação de Espaço Alocação Contígua

25 Gerência de Alocação de Espaço Alocação Contígua First fit: Aloca o primeiro segmento livre capaz de comportar todo o arquivo. Busca sequencial que termina ao localizar o primeiro segmento útil. Best fit: Seleciona o menor segmento livre capaz de comportar todo o arquivo; Necessita percorrer todos os segmentos existentes. Worst fit: Seleciona o meior segmento livre para comportar todo o arquivo. Necessita percorrer todos os segmentos existentes.

26 Gerência de Alocação de Espaço Alocação Contígua Independente da abordagem, a alocação contígua apresenta o problema de fragmentação dos espaços livres; Pode ocorrer do disco possuir muitos segmentos livres disponíveis, mas nenhum que comporte o arquivo; Pode-se minimizar o problema da fragmentação através de rotinas que reorganizam os arquivos no disco: (desfragmentação); Essas rotinas tem alto custo computacional; Efeito temporário.

27 Gerência de Alocação de Espaço Alocação Contígua Fragmentado Desfragmentado

28 Gerência de Alocação de Espaço Alocação Encadeada Um arquivo é organizado como um conjunto de blocos ligados logicamente no disco; Cada bloco possui um espaço para armazenar o endereço do bloco seguinte do arquivo; A fragmentação pode ocorrer, porém não causa danos a esta estrutura, mas pode aumentar o tempo de acesso; As rotinas de desfragmentação são utilizadas para otimizar a velocidade de acesso (time seek); Permite unicamente acesso sequencial; Desperdiça espaço em cada bloco por necessitar armazenar o endereço do próximo bloco do arquivo.

29 Gerência de Alocação de Espaço Alocação Encadeada

30 Gerência de Alocação de Espaço Alocação Indexada Sana o problema da alocação encadeada, permitindo o acesso direto aos blocos do arquivo; Mantém os endereços de todos os blocos do arquivo em uma estrutura denominada bloco de índice; Não desperdiça espaço em cada bloco, por não armazenar informações de controle nestes.

31 Gerência de Alocação de Espaço Alocação Indexada

32 Proteção de Acesso Devido ao extremo compartilhamento de acesso dos meios de armazenamento, exite a necessidade de implementação de politicas de proteção e segurança. O sistema de arquivos é o responsável por conter estas políticas; Existem diversos tipos de acessos possíveis a um arquivo: leitura (read), gravação (write), execução (execute) e eliminação (delete).

33 Leitura (read): Proteção de Acesso - Tipos de Acesso Operações de visualizar o arquivo, visualizar seu conteúdo, cópia para criação e novo arquivo. Gravação ou Escrita (write): Alteração do conteúdo do arquivo (inclusão ou edição de registros). Execução (execute): Relacionado somente a arquivos executáveis ou arquivos de comandos; Eliminação (delete): chapagar arquivo.

34 Senha de acesso: Proteção de Acesso Mecanismos Associa uma senha a determinado(s) arquivos; Fácil implementação; Ao conhecer a senha, o usuário tem acesso total; Cada arquivo possui apenas uma senha. Grupos de usuários: Associa cada usuário a um grupo; Implementa 3 níveis de proteção owner, group, all; Deve-se associar as permissões a todos os níveis; Mecanismo usado pelos SO UNIX like.

35 ls l Proteção de Acesso Testes no Linux (lista os arquivos de um diretório identificando suas permissões) O primeiro caractere: d: diretório b: arquivo de bloco c: arquivo de caractere p: canal s: socket -: arquivo normal Permissões: r: leitura (read); w: gravação (write); x: execução (execution); -: desabilitada.

36 Proteção de Acesso Testes no Linux chmod <tipo> <permissão> <arquivo> (concede ou remove a permissão de determinado arquivo) chmod trabalha com permissões em octal, binário ou literal. (usaremos o literal) Testes: chmod rw Lista de exercicios.pdf chmod o+rw Lista de exercicios.pdf chmod og+rw Lista de exercicios.pdf

37 Proteção de Acesso Testes no Linux Wikipédia

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