Sistemas Operacionais Sistemas de Arquivos. Thiago Leite

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1 Sistemas Operacionais Sistemas de Arquivos Thiago Leite 1

2 Sistemas de Arquivos O que é um Sistema de Arquivos? forma de armazenamento de dados em mídia de memória não-volátil comparativamente a uma biblioteca onde o bibliotecário organiza livros conforme um padrão 2

3 Sistemas de Arquivos Sistemas de Arquivos realizam armazenamento da informação a longo prazo Armazenar grande quantidade de informações Informação sobrevive após o término de processos Múltiplos processos acessando a informação concorrentemente 3

4 Sistemas de Arquivos O sistema de arquivos que determina como os dados podem ser acessados, copiados, movidos, renomeados, protegidos e eliminados. 4

5 Camadas do Sistema de Arquivos 5

6 Sistemas de Arquivos Três tipos de arquivos na forma de armazenamento dos dados seqüência de bytes seqüência de registros árvore 6

7 Tipos de Arquivos 7

8 Sistemas de Arquivos Acesso aos arquivos acesso seqüencial acesso aleatório 8

9 Sistemas de Arquivos Acesso aos arquivos acesso seqüencial lê bytes/registros a partir do início não pode saltar ou ler fora de seqüência ex: fita magnética 9

10 Sistemas de Arquivos Acesso aos arquivos acesso aleatório bytes/registros lidos em qualquer ordem essencial em sistemas de banco de dados ex: qualquer sistema de arquivos moderno 10

11 Sistemas de Arquivos Sistemas de arquivos Unix Unix utiliza sistema de arquivos com hierarquia composta por arquivos e diretórios Tratam diretórios como arquivos especiais 11

12 Sistemas de Arquivos Tipos de arquivos Unix Regular Diretório Arquivos especiais de caractere Arquivos especiais de bloco 12

13 Sistemas de Arquivos Tipo de arquivo Regular ASCII (dados ou texto) conteúdo binário 13

14 Sistemas de Arquivos Tipo de arquivo Diretório estrutura do sistema de arquivos apenas para organização 14

15 Sistemas de Arquivos Tipo de arquivo especial em caractere Abstração de dispositivos de entrada e saída seriais Ex: terminais, impressoras, rede, pipes, sockets 15

16 Sistemas de Arquivos Tipo de arquivo especial em bloco Abstração de dispositivos de entrada e saída em bloco (caractere) Ex: disco rígido, CD-ROM, DVD 16

17 Sistemas de Arquivos Os sistemas de arquivos em Unix são organizados hierarquicamente em uma única árvore 17

18 Sistema de Diretórios em Unix 18

19 Sistemas de Arquivos Para fazer uso de um sistema de arquivo é necessário o comando mount indexa um ponto do sistema de arquivos como meio de acesso de outro sistema de arquivos 19

20 Montando um sistema de arquivos para uso no Unix 20

21 Diferentes tipos de Sistemas de Arquivos ADFS AFS AthFS BFS Btrfs CP/M DDFS DTFS AdvFS CBMFS CMDFS DOS 3.x EAFS Extent File System ext ext2 ext3 ext4 ext3cow FAT VFAT FATX FFS (Amiga) FFS JFS LFS Fossil Files-11 HFS HFS+ HPFS HTFS ISO 9660 JXFS LisaFS MFS MFS Next3 Minix file system NILFS NTFS NetWare File System NSS OneFS etc... 21

22 Sistemas de Arquivos Características do EXT2 e evoluções Case sensitive Em cada diretório só é possível um arquivo de mesmo nome Organização dos diretórios em uma árvore hierárquica com uma única raiz As extensões não são tratadas pelo sistema de arquivos não são obrigatórias; e são utilizadas apenas para critério de organização 22

23 Extensões de Arquivos 23

24 Sistemas de Arquivos Estruturas internas do EXT2 e evoluções Bloco Superbloco I-node 24

25 Obtendo dados sobre sistemas de arquivos locais 25

26 Sistemas de Arquivos Bloco É a menor unidade de alocação de dados Arquivos no disco são armazenados em um número inteiro de blocos de tamanho fixo Por menor que um arquivo seja, ele irá ocupar um bloco inteiro É composto por diversos setores de tamanho também fixos (a partir de 512 bytes cada) 26

27 Sistemas de Arquivos Superbloco inicia no terceiro setor de cada partição dados para acesso à partição nome do volume tamanho dos blocos número de blocos número de i-nodes caminho para o último ponto de montagem Caso esta região esteja danificada, provavelmente a leitura dos dados do resto do grupo de blocos será prejudicada. 27

28 Sistemas de Arquivos I-node descritor sobre cada arquivo do sistema contém informações sobre cada arquivo dono e grupo do arquivo número de blocos do arquivo número de hard links para o arquivo dados MAC (Modified, Access, Created) ponteiro para os blocos 28

29 Estrutura de um i-node 29

30 Sistemas de Arquivos Diretórios também possuem i-nodes Arquivo especial contendo uma lista de entradas para outros arquivos 30

31 Sistemas de Arquivos Hard links e Soft links Hard links são inodes que apontam para inodes invisíveis ao usuário Soft links são blocos que possuem apontamento para outro caminho visíveis ao usuário 31

32 Hard link e Soft link 32

33 Estrutura de cada partição 33

34 Sistemas de Arquivos Cada partição é composto de grupos de blocos de mesmo tamanho cada grupo possui metadados locais permitir acesso local e otimizar o acesso possui também um superbloco local 34

35 Super Bloco Descritores do grupo Mapa de bits de blocos Mapa de i-nodes Tabela de i-nodes Blocos de dados Composição de um grupo de blocos 35

36 Sistemas de Arquivos Descritores do grupo o número de blocos e i-nodes no grupo; local da tabela de i-nodes tabela com blocos livres tabela com i-nodes livres 36

37 Sistemas de Arquivos Mapa de bits dos blocos indica se os blocos desse grupo de blocos estão ocupados ou livres Mapa de i-nodes vetor que indica quais i-nodes estão livres 37

38 Sistemas de Arquivos Tabela de i-nodes cada entrada na tabela refere-se a um i- node informações sobre cada arquivo do grupo 38

39 Sistemas de Arquivos Diferenças do EXT2 para o EXT3 Journaling crescimento do sistema de arquivos de forma online indexação de arquivos mais eficiente em diretórios que possuem muitos arquivos 39

40 Sistemas de Arquivos Journaling atualizações realizadas em disco na forma de transações apenas são efetivadas se a operação ocorreu com sucesso 40

41 Sistemas de Arquivos Não há limite para níveis de aninhamento arquivo é referenciado através do path Diretório corrente ou diretório de trabalho (process work directory - pwd) Arquivos podem ser referenciados usando caminhos absolutos ou relativos ao diretório corrente Nome especial para diretório corrente e diretório imediatamente acima. Em Unix. (ponto) e.. (ponto-ponto) 41

42 Revisão Armazenamento de informações por longo prazo Arquivo Diretório Extensões de arquivos Tipos de arquivos Tipos de arquivos Unix Arquivo regular Unix Arquivo diretório Unix Arquivo dispositivo em bloco Unix Arquivo dispositivo de caracter Unix Acesso aos arquivos Árvore de diretórios Caminho relativo Caminho absoluto Estrutura de partições 42

43 DETRAN-RN (FGV) Em um sistema de arquivos organizado como uma árvore de diretório, define-se como caminho absoluto: a) O caminho do diretório de trabalho do usuário. b) O caminho do diretório atual. c) O caminho formado entre o diretório de trabalho do usuário e o diretório atual. d) O caminho formado entre o diretório raiz e o arquivo. e) O caminho formado entre o diretório corrente e o arquivo. 43

44 FUB (CESPE) A conversão de um sistema de arquivos do sistema operacional de NTFS para FAT é vantajosa por questões de desempenho e segurança dos discos rígidos e partições. a) Certo b) Errado 44

45 Assembléia Legislativa de Roraima Analise os seguintes enunciados relacionados aos sistemas de arquivos e, em seguida, selecione a alternativa correta. I) Arquivos são mecanismos de abstração que oferecem uma maneira de armazenar informações no disco e permitir lê-las de volta mais tarde; II) Os arquivos são organizados em diretórios e são acessíveis através de caminhos absolutos ou relativos; III)O comando chmod do sistema operacional Windows estabelece permissões de leitura, escritura e execução em arquivos; IV)A fragmentação ocorre quando o sistema operacional não consegue armazenar determinado arquivo de uma só vez, gravando-o em diferentes regiões; V) O Sistema Operacional Windows XP funciona em sistemas de arquivos NTFS, FAT32 ou Ext3. a) Os enunciados I, II e III estão corretos. b) Os enunciados III e V estão corretos. c) Os enunciados I, II e IV estão corretos. d) Os enunciados I e V estão corretos. e) Todos os enunciados estão corretos. 45

46 Universidade Federal Fluminense (UFF) Em relação à formatação lógica de discos rígidos, é um tipo de sistema de arquivos utilizado nos sistemas operacionais Windows ou Linux os abaixo relacionados, exceto: a) FAT; b) NTFS; c) SATA; d) Ext3; e) ReiserFS. 46

47 Petrobrás (CESGRANRIO) Um sistema operacional pode utilizar várias técnicas para fazer a gerência de alocação de espaço em disco. A técnica de alocação que organiza um arquivo como um conjunto de blocos ligados logicamente no disco, independente de sua localização física, é a alocação: a) contígua b) indexada c) segmentada d) encadeada e) por mapa de bits 47

48 TSE (CONSULPLAN) Ao instalar o Windows 7 Ultimate em um microcomputador, um programador de sistemas da empresa utiliza, por default, o seguinte formato para o sistema de alocação de arquivos: a) NTFS. b) HPFS. 48

49 Prefeitura de Resende (CONSULPLAN) São sistemas de arquivos válidos para instalação do sistema operacional Windows XP Professional: a) FAT16 e FAT32 b) FAT32 e NTFS c) EXT2 e NTFS d) EXT3 e FAT32 e) EXT3 e NTFS 49

50 MEC (FGV - adaptado) Acerca do Sistema Operacional Linux, analise as afirmativas a seguir: I. Um inode é uma estrutura de dados contendo informações sobre arquivos num sistema de arquivo Linux. Há um inode para cada arquivo, e cada arquivo é unicamente identificado pelo sistema de arquivo no qual reside e por seu número de inode neste sistema. II. O Linux divide todos os dispositivos em três classes: Bloco, Leitura/Escrita e Rede. Assinale: a) se somente a afirmativa I estiver correta. b) se somente a afirmativa II estiver correta. c) se todas as afirmativas estiverem corretas. 50

51 Laboratório Dispositivos de bloco /dev/sda1 Extraindo dados do dispositivo de bloco # dd if=/dev/sda1 of=saida_sda1 bs=4096 count=2 51

52 Laboratório Dispositivos de caractere /dev/pts/0 Enviando uma mensagem para outro terminal # echo ola voce ai > /dev/pts/1 52

53 Laboratório Pseudo-dispositivos /dev/null aceita e descarta qualquer entrada. Não produz saída /dev/zero produz fluxo contínuo de zeros (nulls) 53

54 Laboratório Pseudo-dispositivos /dev/random produz fluxo de tamanho variável contendo caracteres pseudoaleatórios obtém os dados através da pilha de dados entrópicos do kernel caso a pilha esteja vazia irá esperar por novos dados /dev/urandom produz fluxo também pseudo-aleatório caso a pilha de dados entrópicos esteja vazia, irá gerar dados utilizando funções SHA (Secure Hash Algorithm) 54

55 Laboratório Extrair dados dos pseudo-dispositivos # dd if=/dev/random of=saida_random bs=1 count=5 55

56 Laboratório Lê o arquivo /etc/fstab para identificar quais sistemas de arquivos irá ler durante a inicialização O arquivo /etc/mtab traz informações sobre quais sistemas de arquivos estão montados 56

57 /etc/fstab 57

58 Laboratório Criar um disco virtual para análise dos blocos e arquivos O comando a seguir irá criar uma imagem de bits zeros do tamanho especificado (4096 * 300 = bytes) # dd if=/dev/zero of=pendrive.dd bs=4096 count=300 58

59 Formatar a imagem em EXT3 59

60 Laboratório Montar a imagem criada anteriormente # mount - o loop pendrive.dd /mnt 60

61 Laboratório Recuperando um bloco inteiro da imagem e realizando a conversão dos dados para strings # dd if=pendrive.dd.blkls bs=4096 skip=9 count=1 strings 61

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