Unidade II. Diretório raiz. Diretório de usuário A A B B B. Arquivo de usuário

Transcrição

1 Unidade II 4 SISTEMA DE ARQUIVO 4.1 Conceituação Um consiste em um ou mais registros físicos, que são a unidade de informação lida ou escrita de fato, ou seja, uma coleção nomeada de dados, para um dispositivo de armazenamento. Muitos sistemas utilizam s para guardar informações de uma forma que possa ser recuperada. Essa guarda acontece, normalmente, em dispositivos de armazenamento secundário, como disco rígido ou pen drive. 4.2 Diretórios Os diretórios são recursos utilizados para organizar e localizar s rapidamente, conforme figuras 17 e 18. Na verdade, os diretórios também são s que contêm as informações e as localizações de outros s. Diretório raiz Figura 17 Exemplo de árvore de diretórios e facilidade de localização do conteúdo. Janela do Explorar do Windows XP. A A A B B B B Arquivo de usuário Diretório de usuário Figura 18 Sistema de diretórios hierárquicos. Fonte: Baseado em Tanenbaum (2003). 27

2 Unidade II 4.3 Métodos de acesso Estão divididos em dois métodos: acesso sequencial: muito utilizado no início do desenvolvimento da computação, quando o processo de leitura necessariamente lia o a partir do primeiro bit, nunca lendo fora de ordem; acesso aleatório: a partir do momento em que os discos passaram a ser utilizados como forma de armazenamento, foi possível ler os registros fora de ordem, ou então ter acesso ao registro, por exemplo, por uma palavra-chave. Esse tipo de acesso possibilitou o desenvolvimento dos modelos de bancos de dados que existem atualmente. Este é o sistema utilizado hoje em dia por boa parte dos sistemas operacionais para localização e leitura dos s. 4.4 Compartilhamento 1 O compartilhamento de s é bastante conveniente quando se está atuando em um projeto com outras pessoas e estas necessitam realizar acréscimos (append) num mesmo documento. O problema pode ser resolvido de duas maneiras: 20 Na primeira, cria-se uma estrutura para que, além do proprietário do, outros também possam vê-lo. Essa estrutura de dados é o i-node. Observe a figura 19. A Diretório raiz A A B B B B Arquivo de usuário Diretório de usuário Figura 19 Sistema de s contendo um compartilhado. Fonte: Baseado em Tanenbaum (2003). 28

3 Na segunda, cria-se apenas uma ligação simbólica (symbolic link) ou apenas um link com o em questão. Dessa forma não será necessário montar estruturas, pois o usuário terá em seu poder apenas um contendo uma rota. Assim, a ligação fica muito versátil e somente o verdadeiro proprietário é quem tem o privilégio de remover o. 4. Implementação Existem quatro métodos de implementação de s que discutem a questão do controle de blocos de disco e seu relacionamento com quais s. Eles serão abordados no próximo item. 4.6 Métodos de alocação e gerenciamento de espaço A seguir, abordaremos os conceitos de cada um dos métodos de alocação: 1 alocação contígua: é o esquema mais simples de alocação. Por exemplo, em um disco com blocos de KB, um com 0 KB seria alocado em blocos consecutivos (ver figura 20). Arquivo A (7 blocos) Arquivo B (11 blocos) Arquivo C (12 blocos) Arquivo D (6 blocos) Arquivo E (3 blocos) a - Arquivo A 11 blocos livres Arquivo C 6 blocos livres Arquivo E b - Figura 20 (a) Alocação contígua do espaço em disco para sete s. (b) O estado do disco após os s B e D terem sido removidos. Fonte: Baseado em Tanenbaum (2003). 29

4 Unidade II alocação por lista encadeada: este método aproveita melhor os espaços do que a alocação contígua e todo o bloco pode ser usado. Dessa forma, nenhum espaço é perdido, porém, continua-se com uma leitura sequencial e, consequentemente, com um acesso bastante lento. A diferença principal está na indexação, pois a primeira palavra de cada bloco é usada como ponteiro para o próximo. O restante do bloco é usado para dados. Com alguns dos primeiros bytes ocupados por um ponteiro para o próximo bloco, a leitura de todo o bloco requer obter e concatenar a informação de dois blocos de disco. Essa cópia gera uma sobrecarga extra, conforme a figura 21. Arquivo A Bloco 0 do Bloco 1 do Bloco 2 do Bloco 3 do Bloco 4 do Bloco Arquivo B Bloco 0 do Bloco 1 do Bloco 2 do Bloco 3 do Bloco físico Figura 21 Armazenamento de um como lista encadeada de blocos de disco. Fonte: Tanenbaum (2003). alocação por lista encadeada usando uma tabela: para Tanenbaum (2003), as desvantagens da alocação por lista podem ser eliminadas colocando-se cada palavra de ponteiro de cada bloco de disco em uma tabela da memória. 30

5 Bloco físico O A começa aqui 6 3 O B começa aqui Bloco sem uso Figura 22 Alocação por lista encadeada usando uma tabela de alocação de s na memória principal. Fonte: Tanenbaum (2003). 1 O A usa os blocos 4, 7, 2, e 12 e o B usa os blocos 6, 3, 11 e 14, conforme figura 22. O aluno pode perceber que, se partir do bloco 4, seguirá o encadeamento até o final. O mesmo acontece com o bloco 6. Ambos os s usam a marca de término -1. Esse modelo de tabela de memória é chamado de FAT (File Allocation Table) e permite que todo bloco fique disponível para dados e o acesso aleatório se torne mais fácil, apesar de ser necessário seguir o encadeamento para encontrar o dado. A grande desvantagem está na necessidade de que, para funcionar, toda a tabela deve estar na memória o tempo todo. i-nodes: Neste modelo, associa-se uma estrutura de dados chamada i-node (index-node) para identificar quais blocos pertencem a quais s. Acompanhe o exemplo da figura 23. Com o uso do i-node é possível encontrar todos os blocos do. 31

6 Unidade II A vantagem de utilizar o i-node é que o recurso precisa apenas estar na memória quando o estiver aberto. Esse esquema gera s muito menores que as listas encadeadas. Atributos do Endereço do bloco 0 do disco Endereço do bloco 1 do disco Endereço do bloco 2 do disco Endereço do bloco 3 do disco Endereço do bloco 4 do disco Endereço do bloco do disco Endereço do bloco 6 do disco Endereço do bloco 7 do disco Endereço do bloco de ponteiros Bloco de disco contendo endereços de disco adicionais Figura 23 Estrutura i-node. Fonte: Tanenbaum (2003). 4.7 Segurança 1 Em muitos casos, os s desenvolvidos pelos usuários possuem informações com mais valor do que o próprio equipamento onde estão sendo gerados. Assim, questões de segurança devem ser pensadas antes de partir para a produção de documentação que tenha uma significativa importância para o usuário. Os problemas normalmente se originam de duas vertentes: desastres: são eventos que fogem do controle, como um incêndio, uma enchente ou, até mesmo, a ocorrência de uma pane no sistema operacional quando o estava aberto, mas não salvo. Os problemas gerados podem ser minimizados, muitas vezes, através de soluções simples, como estabelecer um procedimento de backup diário, mesmo nos casos dos usuários domésticos. 32

7 Outro caso comum de acontecer atualmente é o do usuário de um notebook ter o seu equipamento roubado ou furtado. Por ser um aparelho de uso muito pessoal, o notebook contém inúmeras informações altamente importantes para seus usuários, seja de caráter pessoal ou profissional. Os discos rígidos externos, que se ligam aos computadores através da porta USB e não necessitam de instalação física, chegaram a se tornar tão baratos que unidades de armazenamento de 1 Tb (terabyte), que até pouco tempo atrás eram utópicas, até mesmo nas empresas, já se tornaram totalmente acessíveis aos usuários domésticos. bobagens: são os problemas gerados por erros de operação de usuários que, por exemplo, acabam removendo diretórios importantes e até o acesso ao sistema operacional. 1 Em qualquer uma dessas situações os prejuízos podem ser minimizados utilizando-se o backup em unidade externa. GERENCIAMENTO DE ENTRADA E SAÍDA.1 Visão geral 20 O gerenciamento das funções de E/S (Entrada/Saída) do sistema operacional é, certamente, um dos serviços mais importantes. Basicamente todas as ações do sistema operacional estão envolvidas com dispositivos de entrada e saída. O acesso à memória, ao disco rígido, ou mesmo à impressora, utiliza recursos de E/S. 2.2 Dispositivos Os dispositivos de E/S utilizam controladores que trabalham no interfaceamento do computador com o dispositivo. Um aspecto importante a destacar é o intenso acesso à memória que esses dispositivos realizam. 33

8 Unidade II Deve-se ressaltar que não apenas o hardware é responsável pelo apoio a E/S. Existe uma infinidade de softwares que são utilizados para gerenciar o relacionamento com o dispositivo. Um exemplo desses softwares são os drivers, que normalmente acompanham algum dispositivo quando este é adquirido. A seguir, veja a relação de alguns dos dispositivos normalmente utilizados para E/S com os computadores: Dispositivo Teclado Mouse Canal telefônico Linha ISDN dual Impressora a laser Scanner Ethernet clássica USB (Universal Serial Bus) Câmera de vídeo digital Disco IDE CD-ROM 40X Ethernet rápida Barramento ISA Disco EIDE (ATA-2) FireWire (IEEE 1394) Monitor XGA Rede SONET OC-12 Disco SCSI Ultra 2 Ethernet Gigabit Dispositivo de fita Ultrium Barramento PCI Barramento da Sun Gigaplane XB Taxa de dados bytes/s 0 bytes/s 8 KB/s 16 KB/s 0 KB/s 400 KB/s 1,2 MB/s 1, MB/s 4 MB/s MB/s 6 MB/s 12, MB/s 16,7 MB/s 16,7 MB/s 0 MB/s 60 MB/s 78 MB/s 80 MB/s 12 MB/s 320 MB/s 28 MB/s 20 GB/s 34

9 Glossário Assembly É uma linguagem de montagem que utiliza instruções que se assemelham a abreviaturas de palavras em inglês para representar as operações básicas do computador. A partir do uso dessas instruções foi possível agilizar o processo de construção de programas. Cliente/Servidor É um ambiente onde os clientes, que são computadores pessoais com um software específico instalado, acessam remotamente um banco de dados corporativo instalado no servidor. Computação distribuída Vários computadores independentes desempenham uma tarefa comum Computador pessoal É a evolução dos computadores das décadas passadas e tornou-se acessível em termos de custo. Também é chamado de PC, microcomputador, estação de trabalho ou apenas estação. Job É um serviço composto por um conjunto de programas que possuem uma tarefa específica. Como na década de 190 os primeiros sistemas operacionais exigiam que o programa inteiro fosse carregado na memória, para somente depois poder ser executado, os programadores eram limitados a criar programas pequenos e com capacidades reduzidas. Apesar de aparentemente o job ter incrementado a performance do processamento das transações, seu desenvolvimento era penoso e lento se comparado aos processos de desenvolvimento de softwares atuais, pois tinhase que submeter o programa para compilação ao menor erro. E, na década de 190, o processo de recompilação de um programa levava horas ou até dias. 30 Mainframes São computadores que tiveram sua origem na década de São equipamentos que possuem um 3

10 Unidade II altíssimo poder de processamento e estão muito presentes na era da Internet, hospedando aplicações que exigem alto desempenho. 1 Multiprogramação É a capacidade de armazenar vários programas na memória para que possam ser executados concorrentemente. Sistemas de tempo compartilhado (Time Sharing Systems) Vários processos cooperam na execução de uma tarefa. Seu valor está no compartilhamento de programas e dados. Hardware, sistemas operacionais e programas são projetados para ampliar o tempo das pessoas e para melhorar a eficiência e a produtividade. A execução do sistema de tempo compartilhado pode acontecer de duas formas: execução assíncrona: os processos concorrem pela utilização do tempo de processamento. Dessa forma, cada processador terá uma carga de processamento que poderá ser diferente da de outro processador. Observe a figura 24. Sistema operacional Figura 24 Execução assíncrona. 20 execução síncrona: os processos utilizam o tempo de processamento de maneira homogênea, comportandose como se fossem apenas um processo. Observe a figura 2. 36

11 Sistema operacional Figura 2 Execução síncrona. Sistemas de tempo real (Real Time Systems) Utilizados em aplicações específicas, nas quais o tratamento da resposta do dispositivo deve ser instantâneo. Thread Praticamente todos os sistemas operacionais fornecem algum suporte a esse serviço. Threads são recursos escalonáveis em um processador, e cada thread pode executar um conjunto de instruções, independentemente de outros processos e threads. Threads em um processo podem executar concorrentemente e cooperar para atingir uma meta comum. 37