Sistema de arquivos. Adriano J. Holanda 24/5/2016

Transcrição

1 Sistema de arquivos Adriano J. Holanda 24/5/2016

2 Sistema de arquivos Definição Interface entre os processos e os meios de armazenamento que fornece as abstrações e operações para a manipulação de bytes. Dentre as principais abstrações encontram-se arquivo e diretório. Dentre as principais operações encontram-se: criar arquivo remover arquivo abrir um arquivo existente ler um arquivo aberto gravar em um arquivo aberto fechar um arquivo aberto obter metadados de um arquivo modificar metadados de um arquivo

3 Sistema de arquivos Definição Interface entre os processos e os meios de armazenamento que fornece as abstrações e operações para a manipulação de bytes. Dentre as principais abstrações encontram-se arquivo e diretório. Dentre as principais operações encontram-se: criar arquivo remover arquivo abrir um arquivo existente ler um arquivo aberto gravar em um arquivo aberto fechar um arquivo aberto obter metadados de um arquivo modificar metadados de um arquivo

4 Sistema de arquivos Hierarquia O sistema de arquivos normalmente obedece uma estrutura hierárquica (árvore n-ária) específica para armazenamento de bytes. raiz arquivo diretório arquivo arquivo

5 Sistema de arquivos virtual

6 Sistema de arquivos virtual Definição É o sistema utilizado em sistemas baseados em Unix para padronizar as abstrações e operações dos diferentes sistemas de arquivos com as chamadas de sistemas.

7 Sistema de arquivos virtual Entidades É o sistema utilizado em sistemas baseados em Unix para padronizar as abstrações e operações dos diferentes sistemas de arquivos com as chamadas de sistemas. O sistema de arquivos virtual possue quatro entidades básicas: Superbloco Inode: Diretórios: Arquivos: estrutura que contém atributos do sistema de arquivos e informações sobre os arquivos. estrutura de dados separada do arquivo que contém atributos a respeito dos arquivos; recipiente de arquivos correlacionados ou outros diretórios chamados subdiretórios; sequência ordenada de bytes;

8 Sistema de arquivos virtual Portabilidade Os sistemas de arquivos possuem interface de programação comum para melhorar a portabilidade do sistema. As principais operações são: open() read() write() create() delete() O funcionamento de cada função depende da entidade à qual a interface está sendo aplicada.

9 Sistema de arquivos virtual O sistema de arquivos virtual implementa a interface entre programas do espaço do usuário e o sistema de arquivos. Disco ext3 CD/DVD write() Sistema de arquivos virtual ISO-9660 FAT32 Pendrive

10 Sistema de arquivos virtual O sistema de arquivos virtual implementa a interface entre programas do espaço do usuário e o sistema de arquivos. O sistema Microsoft Windows não possui sistema de arquivos virtual, portanto somente sistemas de arquivos que possuem suporte pelo sistema tais como FAT, FAT32 e NTFS são acessíveis.

11 Sistema de arquivos virtual Interfaces com o meio físico Chamada de função: int ret = write(fd, buf, len); write() sys_write Função do sistema de arquivos Meio físico Espaço do usuário Sistema de arquivos virtual Sistema de arquivos

12 Sistema de Arquivos ext4

13 Sistema de Arquivos ext4 Características Implementação de sistemas de arquivos para o SO Linux. Algumas de suas características são: Tamanho máximo do arquivo: 1 EB ( TB); Permite número ilimitado de subdiretórios (ext3 era ); Eficiência na verificação de integridade; Mantém histórico de alterações no disco (journaling); Desfragmentação interativa; Alocação persistente antecipada.

14 Sistema de arquivos do Windows

15 Conceitos básicos Setor: blocos endereçados pelo hardware em um meio de armazenamento. Discos rígidos normalmente possuem blocos de 512 bytes, mas discos com setores de bytes estão sendo vendidos. Formato: o formato dos sistemas de arquivos define o modo que os arquivos de dados são armazenados. Cluster: são agrupamentos de setores para aumentar a eficiência do gerenciamento do espaço em disco. Metadados: dão suporte aos sistemas de arquivos no gerenciamento de arquivos e diretórios.

19 Formatos de sistemas de arquivos do Windows O Windows dá suporte aos seguintes formatos: CDFS; UDF (Universal Disk Format); FAT12, FAT16 e FAT32; exfat (FAT64); NTFS.

20 FAT{12,16,32} O sistema FAT existe para manter compatibilidade com sistemas multi-boot e dispositivos de armazenamento portáteis. O número na frente do nome indica o número de bits do endereço dos clusters. Por exemplo, FAT12 indentifica o cluster com 12 bits, limitando a partição a um máximo de 2 12 (4.096) clusters. O Windows permite tamanhos de cluster de 0,5KB a 8KB. O volume FAT possui a seguinte organização: setor de boot tabela de alocação de arquivos 1 tabela de alocação de arquivos 2 (duplicada) diretório raiz outros diretórios e todos os arquivos Em caso de corrupção da tabela de alocação de arquivos 1, a tabela 2 é usada.

23 FAT16 Tamanho dos clusters Valores do tamanho padrão para cada cluster, de acordo com o tamanho da partição para o FAT16. tamanho da partição <8MB 8MB 32MB 32MB 64MB 64MB 128MB 128MB 256MB 256MB 512MB 512MB 1.024MB 1GB 2GB 2GB 4GB >4GB tamanho padrão do cluster não suportado 512 bytes 1KB 2KB 4KB 8KB 16KB 32KB 64KB não suportado

24 NTFS Características O NTFS (New Technology File System) implementa de sistemas de arquivos para o SO Windows. Algumas de suas características são: Endereço de cluster de 64 bits. Segurança de arquivos e diretórios; Suporte a transação; Tolerante a falhas através da alteração dos metadados usando transação; Auto-reparo com o sistema rodando; Suporte a bloqueio e permissões.

30 NTFS Tamanho dos clusters Valores do tamanho padrão para cada cluster, de acordo com o tamanho da partição para o NTFS. tamanho da partição <7MB 7MB 16TB 16TB 32TB 32TB 64TB 64TB 128TB 128TB 256TB tamanho padrão do cluster não suportado 4KB 8KB 16KB 32KB 64KB

31 Características avançadas do NTFS, parte 1/3 Unicode: suporte a caracteres Unicode 1.0/UTF16 de 16 bits para armazenar nomes de arquivos diretórios e volumes. Indexação: Qualquer atributo de arquivo pode ser indexado usando a estrutura B-tree, que permite acesso eficiente ao dado. Ao contrário do FAT que indexa mas não ordena os atributos. (Não disponível ao usuário) Hard link: permite que vários caminhos referenciem o mesmo arquivo. Por exemplo, se for criado um hard link de C:\\Documents\Relatório.doc para C:\\Users\Administrador\Documents\Relatório.doc, os dois links referem-se ao mesmo arquivo no disco.

34 Características avançadas do NTFS, parte 2/3 Link simbólico: strings que são interpretadas dinamicamente e podem ser caminhos relativo ou absoluto em qualquer dispositivo de armazenamento. Por exemplo, se o diretório C:\\Drivers é um link simbólico para C:%%SystemRoot%\System32\Drivers, uma aplicação lendo o arquivo C:\\Drivers\Ntfs.sys, na verdade estará lendo C:%%SystemRoot%\System32\Drivers\Ntfs.sys Cota: permite o gerenciamento de cotas de volume por usuário. Criptografia: inclue um utilitário chamado EFS Encryption File System que os usuários podem usar para criptografar dados sensíveis. Suporte ao POSIX: em conformidade com o padrão POSIX que requer nomes de arquivos e diretórios que diferenciem letras maiúsculas e minúsculas, hard links e timestamp.

38 Características avançadas do NTFS, parte 3/3 Compressão: suporte transparente à compressão/descompressão de dados. Auto-recuperação: suporte à recuperação de clusters danificados com o sistema em execução.

39 Características avançadas do NTFS, parte 3/3 Compressão: suporte transparente à compressão/descompressão de dados. Auto-recuperação: suporte à recuperação de clusters danificados com o sistema em execução.

40 Windows Internals part 2. Mark Russinovich, David A. Solomon, Alex Ionescu. Editora Microsoft, 6th edition. Linux Kernel Development. Robert Love. Addison Wesley, 3rd edition, Linux Device Drivers. Jonathan Corbet, Alessandro Rubini, Greg Kroah-Hartman. O Reilly, 3rd edition, 2010.