Sistemas de Arquivos
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- Lorenzo Luiz Gustavo Chaves Brandt
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1 Sistemas de Arquivos
2 Problemas da alocação em RAM Baixa capacidade Volatilidade Solução: uso de arquivos
3 Conceito de arquivo Espaço endereços lógico contíguo Coleção informações correlatas com mesmo nome armazenadas no disco Tipos Dados Programas Programas-fonte Estrutura de um arquivo Nenhuma: sequência bytes (Unix) Registro Complexa (documento formatado, arquivo relocável) Atributos de um arquivo (mantidos na entrada diretórios) Nome Identificador: número (único) identifica arquivo dentro FS Tipo Localização: ponteiro para 1o bloco Tamanho Proteção Hora e data da criação Hora e data da última alteração
4 Operações com arquivos (um arquivo é um ADT) Criar Escrever Ler Reposicionar Apagar Truncar Open: move conteúdo para memória Close: move conteúdo para disco Arquivos abertos dados necessários Ponteiro para último local acessado (por processo) Direitos de acesso
5 Métodos de acesso Sequencial Ler próximo Escrever próximo Reset Direto (aleatório) Ler n Escrever n Procurar n Ler próximo Escrever próximo Reescrever n n: número do bloco
6 Diretórios: organizadores dos arquivos Estrutura de diretórios Coleção de nós contendo informação sobre todos os arquivos (número de registros, um por arquivo) (ambos, estrutura de diretórios e arquivos, são mantidos no disco Directory Files F 1 F 2 F 3 F 4 F n
7 Operações realizadas num diretório Procurar um arquivo Criar um arquivo Apagar Listar um diretório Renomear um arquivo Organização lógica do diretório Nível único Dois níveis Estruturação em árvore Grafos acíclicos Grafos gerais
8 Nível único Um único diretório para todos os usuários Problemas: nomes, impossibilidade compartilhamento
9 Dois níveis Um diretório para cada usuário Pode-se ter o mesmo nome de arquivo para diferentes usuários Surge o path name (caminho para o arquivo) impossibilidade de compartilhamento
10 Diretórios estruturados em árvore Diretório atual (de trabalho) Nome caminho absoluto, relativo Impossibilidade de compartilhamento
11 Grafos acíclicos Permite subdiretórios e arquivos compartilhados Problemas: Múltiplos caminhos absolutos Garantir que não haja ciclos Implementações Soft link (Unix, Windows) Hard link (Unix): contador
12 Grafos genéricos Quando se permite que usuários criem links, ciclos podem ocorrer Algorítimos são mais complexos (atravessar o grafo) Como garantir que não há ciclos? Permitir links para arquivos mas não para subdiretórios Algorítimo de deteção de ciclos no momento da criação do link computacionalmente caro
13 Proteção Tipos de acesso Leitura (R) Escrita (W) Execução (X) Append Delete List Exemplo bits proteção: RWX a) owner access RWX b) group access RWX c) public access owner group public chmod 761 game
14 Exemplo: listagem diretório Unix
15 File control block: estrutura de armazenamento contendo informações sobre um arquivo
16 Métodos de alocação Forma como blocos do disco são alocados aos arquivos Contígua Encadeada Indexada Alocação Contígua Blocos contíguos no disco Simples: necessita bloco início e #blocos Acesso aleatório Desperdício espaço Arquivos não podem crescer
17 Alocação encadeada Cada arquivo é uma lista encadeada de blocos de disco, que podem estar espalhados pelo disco. Simples: necessita apenas endereço início Não há fragmentação externa Acesso aleatório impossível
18 FAT (tabela alocação arquivos) Variação alocação encadeada: ponteiros na tabela Vantagem: acesso aleatório Desvantagem: grande número disk head seeks EOF (-1) 0: bloco não usado
19 Alocação indexada Armazena todos os ponteiros no bloco de índice Necessita tabela índices Acesso aleatório Pode-se encadear blocos de índice index table
20 Gerência do espaço livre Vetor de bits (bitmap) Requer espaço adicional Example: block size = 2 12 bytes disk size = 2 30 bytes (1 gigabyte) n = 2 30 /2 12 = 2 18 bits (or 32K bytes) n-1 bit[i] = 0 block[i] free 1 block[i] occupied
21 Gerência de espaço livre Lista encadeada de blocos livres
22 Sistemas arquivos log estruturados orientados a transação (jornalados) Gravam cada alteração num log (transação) As transações são escritas no sistema de arquivos de forma assíncrona Se houver um crash, as transações pendentes serão realizadas
23 Fragmentação interna (dentro do segmento, dentro do bloco) Surge quando tamanho do arquivo não é múltiplo tamanho bloco Em média perde-se ½ bloco por arquivo (estatisticamente) Fragmentação externa (fora do segmento entre segmentos) Surge quando se deleta um arquivo
24 Tamanho dos blocos Blocos pequenos Vantagem: fragmentação interna menor Desvantagem: maior custo gerência espaço livre: bitmap maior Blocos grandes Vantagem: menor custo gerência Desvantagem: fragmentação interna maior
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