5.2 - Armazenamento em Disco

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1 CEFET-RS Curso de Eletrônica Armazenamento em Disco Aspectos LógicosL Formatação e Sistemas de Arquivos Profs. Roberta Nobre & Sandro Silva robertacnobre@gmail.com e sandro@cefetrs.tche.br Unidade

2 Formatação Formatação FísicaF sica: diz respeito à organização física do disco, ou seja, as regiões onde podem ser armazenados os bits. Posição das trilhas (cilindros); Quantidade de setores por trilha ZBR; Tamanho de cada setor (normalmente 512 bytes); Interleave; Parking Zone; Formatação LógicaL gica: diz respeito aos valores armazenados no disco. É feita pelo sistema operacional; Setor de boot; Organização dos arquivos no disco; Unidade

3 Interleave Interleave 1: Interleave 1: Interleave 1: Unidade

4 Interleave Unidade

5 Um setor Tamanho típico t (bytes) Nome Descrição 13 (todos em 00H) VFO Sync Sincroniza o clock 1 Sync Byte Indica a existência de dados 1 Address Mark Indica a existência de endereço de setor 2 Cylinder Number Define o cilindro 1 Head Number Define a cabeça de leitura/gravação 1 Sector Number Define o setor 2 CRC Código de correção de erros no endereço 3 (todos em 00H) Write Turn On Gap Para chaveamento de leitura para escrita 13 (todos em 00H) Data VFO Sync Sincroniza o clock 1 Sync Byte Indica a existência de dados 1 Data Mark Indica a existência de dados 512 Data Dados 4 ECC Código de correção de erros nos dados 13 (todos em 00H) Write Turn On Gap Para chaveamento de escrita para leitura 15 (todos em 00H) Inter-record Gap Para compensação de desvios de velocidade Unidade

6 Formatação Lógica É a Formatação feita pelo sistema operacional; setor de boot carga do sistema operacional; sistema de arquivos como os arquivos são organizados no disco e como são encontrados; Sistemas de arquivos: FAT FAT12 FAT16 FAT32 NTFS EXT3 HFS OS2 Unidade

7 Sistema por FAT FAT : File Allocation Table 1ª FAT 2ª FAT Setor de BOOT (512 bytes) ROOT DIR Área de dados (clusters) Unidade

8 Setor de BOOT (FAT) Corresponde ao primeiro setor lógico l do disco; Possui: Parâmetros do disco lógico; l offset tamanho Descrição 03H 8 bytes String de identificação do sistema 0BH 1 word Número de bytes por setor 0DH 1 byte Número de setores por cluster 0EH 1 word Número de setores na área reservada 10H 1 byte Número de cópias da FAT 11H 1 word Número de entradas no diretório raiz 13H 1 word Número total de setores 15H 1 byte Descritor DOS (media descriptor) 16H 1 word Número de setores por FAT 18H 1 word Número de setores por trilha 1AH 1 word Número de cabeças 1CH 1 word Número de setores escondido Unidade

9 Setor de BOOT (FAT) Corresponde ao primeiro setor lógico l do disco; Possui: Parâmetros do disco lógico; l Programa de carga do sistema operacional; ou programa de identificação do sistema operacional; Unidade

10 Setor de ROOT DIR (FAT) Diretório rio raiz do disco Possui n entradas de arquivos. Cada entrada apresenta: offset tamanho Descrição 00H 8 bytes Nome do arquivo (ASCII) 08H 3 bytes Extensão do nome do arquivo (ASCII) 0BH 1 byte atributos 0CH 10 bytes Reservado 16H 1 word Hora 18H 1 word Data 1AH 1 word Cluster inicial 1CH 1 Dword Tamanho do arquivo Em FAT entradas de arquivos. Unidade

11 Setor de ROOT DIR (FAT) Diretório rio raiz do disco Possui n entradas de arquivos. Cada entrada apresenta: offset tamanho Descrição 00H 8 bytes Nome do arquivo (ASCII) 08H 3 bytes Extensão do nome do arquivo (ASCII) 0BH 1 byte atributos 0CH 10 bytes Reservado 16H 1 word Hora 18H 1 word Data 1AH 1 word Cluster inicial 1CH 1 Dword Tamanho do arquivo Data = ((ano-1980)*512+mês*32+dia Hora = hora*2048+min*32+seg/2 Nome iniciado por E5H indica arquivo deletado Nome iniciado por 00H indica fim da lista de arquivos Bit 0 read only Bit 1 hidden Bit2 system Bit 3 disc label Bit 4 directory label Bit 5 - archive Unidade

12 FAT É uma tabela utilizada para mostrar o encadeamento dos arquivos na área de dados. A área de dados é dividida em clusters e um cluster sempre é um múltiplo m de 1 setor; Cada entrada na FAT pode ter 12 bits, 16 bits ou 32 bits; FAT entradas = clusters = clusters FAT entradas = clusters FAT entradas = clusters Cada cluster pode ter 1, 2, 4, 8, 16, 32 ou 64 setores; Unidade

13 Limitações ocasionadas pela FAT 64 setores 32KB FAT clusters 32K * 4085 = 127,6 MB FAT clusters 2 GB FAT clusters 128 TB Unidade

14 Funcionamento da FAT Cada cluster na área de dados possui uma correspondente entrada na FAT. exemplo: FAT12 com clusters de 4Kbytes; Nome do arquivo TESTE Extensão Cluster inicial txt 005 Tamanho H cluster livre FF7H bad cluster FFFH fim de arquivo FAT A 00B 00C 00D 00E 00F FFF 006 FFF FF área de dados do disco Unidade

15 Funcionamento da FAT Cada cluster na área de dados possui uma correspondente entrada na FAT. exemplo: FAT12 com clusters de 4Kbytes; Nome do arquivo TESTE Extensão Cluster inicial txt 005 Tamanho 5033 Nome do arquivo ARQ1 Extensão Cluster inicial txt 007 Tamanho H cluster livre FF7H bad cluster FFFH fim de arquivo FAT A 00B 00C 00D 00E 00F FFF 006 FFF FFF FF área de dados do disco Unidade

16 Funcionamento da FAT Cada cluster na área de dados possui uma correspondente entrada na FAT. exemplo: FAT12 com clusters de 4Kbytes; Nome do arquivo TESTE Extensão Cluster inicial txt 005 Tamanho Nome do arquivo ARQ1 Extensão Cluster inicial txt 007 Tamanho H cluster livre FF7H bad cluster FFFH fim de arquivo FAT A 00B 00C 00D 00E 00F FFF B FFF FF7 00C FFF área de dados do disco Unidade

17 Problemas da FAT A FAT é a área com as informações mais sensíveis do disco. Qualquer manipulação indevida pode causar vários v tipos de erros. Ex: Cadeia muito curta para o tamanho do arquivo; Cadeia muito longa para o tamanho do arquivo; Dois (ou mais) arquivos com clusters em comum (referência cruzada); Cadeia de clusters na FAT que não pertencem a nenhum arquivo; 1ª FAT com dados diferentes da 2ª 2 FAT; Etc... Unidade

18 Fragmentação de dados área de dados do disco Arquivo fragmentado em duas porções Solução: desfragmentação programada (defrag, Norton speed disk) cluster 4Kbytes Arquivo de 200 bytes utilização ocupação Solução: utilizar clusters menores Unidade

19 B+ Tree Cada nodo armazena os ponteiros para os outros nodos Unidade

20 Journaling Journaling (ou journalling) file system Arquivo de log contendo todas as alterações que irá realizar. Arquivo de log armazenado em uma área de alocação especial. Durante inicialização: Verifica arquivo de log. Atualiza arquivo de log. Sistemas de arquivos são estruturas de dados muito grandes Atualização normalmente requerem muitas operações individuais de escrita. Em caso de interrupção da operação do sistema (ex: falta de energia ou falha do sistema), o sistema de arquivos pode ficar em um estado intermediário inválido. Unidade

21 NTFS NTFS - New Technology File System Suporte a metadados Estrutura de dados avançada B+ Tree para indexação dos arquivos e diretórios Maior complexidade Maior rapidez de acesso Journaling Intellectual Property Licensing Tamanho máximo de arquivos 16 TiB Número máximo de arquivos 4,294,967,295 (2 32-1) Máximo tamanho do nome do arquivo 255 caracteres Máximo tamanho do volume 256 TiB Caracteres permitidos (nome do arquivo) Qualquer - exceto '\0' (NULL) e '/' Unidade

22 NTFS MFT Master File Table Diretório raiz do sistema Contém os metadados sobre cada arquivo ou diretório Parâmetros: Nome do arquivo Data de criação Localização Tamanho Permissões Etc... Sistema de indexação de arquivos utilizando B+ tree Maior complexidade Maior rapidez no acesso Unidade

23 NTFS V3.0 - características Alternate data streams (ADS) associa arquivos a data stream específicos (impede a leitura sem o data stream específico) Quotas de uso disco cada usuário tem seu espaço em disco individual e limitado Suporte a arquivos esparsos suporte para arquivos contendo muitos zeros Volume mount points permite que outros sistemas de arquivos sejam montados sem a necessidade de utilizar um drive separado (como c: ou d:) Hierarchical Storage Management (HSM) transfere arquivos não utilizados (por longos períodos de tempo) para outros locais de armazenamento. Native Structured Storage (NSS) permite a transferência de arquivos em formato multistream para volumes não formatados com NTFS Volume Shadow Copy (VSC) mantém versões anteriores de arquivos e pastas (.OLD) File compression utiliza uma variante do algoritmo LZ77 (utilizado no ZIP). Acesso a arquivos comprimido é transparente ao usuário Single Instance Storage (SIS) vários arquivos idênticos podem ser convertidos em um único arquivo instanciado em diversos diretórios. Encrypting File System (EFS) criptografia de arquivos e pastas de forma transparente. Symbolic links introduzidos no Windows Vista Transactional NTFS permite utilização simultânea de arquivos de grupos de usuarios Unidade

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