Sistemas de Informação Sistemas Operacionais 4º Período
SISTEMA DE ARQUIVOS SUMÁRIO 7. SISTEMA DE ARQUIVOS: 7.1 Introdução; 7.2 s; 7.3 Diretórios; 7.4 Gerência de Espaço Livre em Disco; 7.5 Gerência de Alocação de Espaço em Disco; 7.6 Proteção de Acesso; 7.7 Implementação de Caches; 7.8 Conhecendo Sistemas.
7.1 Introdução O armazenamento e a recuperação de informações são atividades essenciais para qualquer tipo de aplicação. A maneira pela qual o SO estrutura e organiza essas informações é por intermédio da implementação de arquivos. Os arquivos são gerenciados pelo SO de maneira a facilitar o acesso dos usuários ao seu conteúdo. A parte do sistema responsável por essa gerência é denominada sistema de arquivos. Serão apresentados aspectos presentes nos sistemas de arquivos, como identificação, organização,compartilhamento, métodos de acesso, proteção e operações de E/S.
7.2 s Um arquivo é constituído por informações logicamente relacionadas. Essas informações podem representar instruções ou dados. Os arquivos são armazenados pelo SO em diferentes dispositivos físicos, como fitas magnéticas, discos magnéticos e discos ópticos. O tipo de dispositivo no qual o arquivo é armazenado deve ser isolado pelo SO. A identificação de um arquivo é composta por duas partes separadas com um ponto: um nome, composto por uma sequência de caracteres, e uma extensão do arquivo, que tem como finalidade identificar o conteúdo do arquivo. Exemplos: extensão.txt identifica um arquivo texto, enquanto.exe indica um arquivo executável.
7.2.1 Organização Consiste em como os seus dados estão internamente armazenados. Ana Cláudia Teresa Byte Beatriz Camila Daniele Patrícia Tina Vanessa Isabela Maria (a) Organização não-estruturada Registro (b) Organização Indexada
7.2.2 Métodos de Acesso Em função de como o arquivo está organizado, o sistema de arquivos pode recuperar registros de diferentes maneiras. Acesso sequencial: acesso restrito à leitura dos registros na ordem em que eram gravados, e a gravação de novos registros só era possível no final do arquivo. A Implementação mais simples, onde o arquivo é processado de forma sequencial. Exemplo: Compiladores, editores de texto, etc. O ponteiro do arquivo é automaticamente atualizado quando é realizada uma leitura. Há o reposicionamento do ponteiro no início do arquivo.
7.2.2 Métodos de Acesso Acesso direto: permite a leitura/gravação de um registro diretamente na sua posição. O arquivo é composto por registros de tamanho fixo. Exemplo: O acesso randômico: discos Acesso indexado ou acesso por chave: É o mais sofisticado dos métodos. O arquivo deve possuir uma área de índice onde existam ponteiros para os diversos registros. Quando a aplicação deseja acessar um registro, deverá ser especificada uma chave através da qual o sistema pesquisará, na área de índice, o ponteiro correspondente, a partir disso, acessando diretamente o arquivo.
7.2.2 Métodos de Acesso Acesso direto: Registro 0 Registro 1 Registro 2 Registro n Deslocamento de dois registros
7.2.3 Operações de Entrada/Saída Aplicação Rotinas de E/ S Dispositivos
7.2.3 Operações de Entrada/Saída Capítulo 7 - Sistema
7.2.4 Atributos Capítulo 7 - Sistema
7.3 Diretórios Estrutura de diretórios de nível único: Identificação Proteção Organização Localização Atributos Diretórios s
7.3 Diretórios Estrutura de diretórios com dois níveis: 1 Usuário 1 2 Usuário 2 3 Usuário 3 1 1 Usuário n 2 3 User File Directory (UFD) s
7.3 Diretórios Estrutura de diretórios em árvore: 1 Diretório 1 2 Usuário 1 Diretório 2 1 Usuário 2 1 Usuário 3 1 Diretório 1 1 Usuário n 1 2 Diretório Raiz 2
7.3 Diretórios Path de um arquivo: Disco C:/ Carlos Ivan Ivan Paulo Teste Pessoal Soma.exe
7.4 Gerência de Espaço Livre em Disco Alocação de espaço em disco: Início Capítulo 7 - Sistema 11001101 10000111 01110100... Bloco Contador 4 2 10 1 13 7 25 20 11100000 50 5 (a) Mapa de bits (b) Lista encadeada Tabela de blocos livres
7.5 Gerência de Alocação de Espaço em Disco Capítulo 7 - Sistema O princípio básico é reservar espaço suficiente para o sistema operacional, aplicativos e outros arquivos que você pretenda instalar. Os arquivos de configuração do sistema operacional exigem um determinado espaço no HD, que varia conforme o SO instalado. Recomenda-se reservar consideravelmente mais espaço em disco que o mínimo. Isso permite que haja espaço para vários itens, incluindo componentes adicionais, pacotes de serviço futuros e o arquivo de paginação usado pelo sistema operacional. Também é necessário ter espaço adicional para os aplicativos do servidor que pretenda instalar.
7.5.1 Alocação Contígua Consiste em armazenar um arquivo em blocos sequencialmente dispostos, permitindo ao sistema localizar um arquivo através do endereço do primeiro bloco e da sua extensão em blocos. O aceso é feito de maneira simples, tanto para a forma sequencial quanto para a direta. 0 1 2 Bloco Extensão 3 4 5 6 7 8 A. TXT 4 B. TXT 10 C. TXT 13 3 1 2 9 10 11 12 13 14
7.5.2 Alocação Contígua Desfragmentação Área de trabalho
7.5.2 Alocação Encadeada Na alocação encadeada um arquivo pode ser organizado como um conjunto de blocos ligados logicamente no disco, independente da sua localização física, sendo que cada bloco possui um ponteiro para o bloco seguinte do arquivo e assim sucessivamente. Início 0 1 2 Bloco 3 4 5 6 7 8 A.TXT 6............ 9 10 11............ 12 13 14
7.5.3 Alocação Indexada A alocação indexada soluciona o problema da alocação encadeada referente ao acesso direto aos blocos dos arquivos, pois mantém os ponteiros de todos os blocos do arquivo em uma única estrutura denominada bloco de índice. 0 1 2 3 10 11 7 Bloco de índice 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
7.6 Proteção de Acesso Qualquer sistema de arquivos deve possuir mecanismos próprios para proteger o acesso às informações gravadas em discos, além de possibilitar o compartilhamento de arquivos entre usuários, quando desejado. Em geral, o tipo de acesso a arquivos é implementado mediante a concessão ou não dos diferentes acessos que podem ser realizados, como leitura (read), gravação (write), execução (execute) e eliminação (delete). O controle de acesso às operações realizadas com diretórios inclui: controle da criação/eliminação de arquivos nos diretórios, visualização do seu conteúdo e eliminação do próprio diretório. Existem diferentes mecanismos e níveis de proteção, presentes na maioria dos sistemas de arquivos.
7.6.1 Senha de Acesso Cada arquivo é associado a uma senha de acesso. 7.6.2 Grupos de Usuário Cada usuário do sistema é associado a um grupo. Owner Group Leitura Escrita Execução Eliminação Leitura All DADOS.TXT
7.6.3 Lista de Controle de Acesso Consiste em uma lista associada a cada arquivo, onde são especificados quais os usuários e os tipos de acesso permitidos. Usuário: Maia Acesso: Leitura + Escrita Usuário: Machado Acesso: Leitura Usuário: Maia Acesso: Leitura + Escrita + Execução Usuário: Machado Acesso: Eliminação
7.7 Implementação de Caches Buffer cache: O buffer cache é uma área da memória que armazena informações de disco e busca minimizar o problema da lentidão, pois ao se acessar o disco, se a informação desejada estiver no buffer cache, não será necessário o acesso ao disco. Como existe uma limitação no tamanho do cache, cada sistema adota políticas para substituição de blocos, como a FIFO ou a LRU. No caso de blocos de dados permanecerem por um longo período de tempo na memória principal, a ocorrência de problemas de energia pode ocasionar a perda de tarefas já realizadas e consideradas já salvas em disco. Existem duas maneiras distintas de trata esse problema: 1 - atualizar o disco periodicamente em um intervalo de tempo ou 2 - imediatamente após cada modificação em um bloco do cache.
7.8 Conhecendo Sistemas Capítulo 7 - Sistema Não é possível gravar dados em um HD ou em um pendriver sem um sistema de arquivos, que é, basicamente, uma estrutura que indica como os arquivos devem ser gravados e guardados em mídias. Através do sistema de arquivos, é que se determina o espaço utilizado no disco, além de ser o método que permite gerenciar como partes de um arquivo podem ficar "espalhadas" no dispositivo de armazenamento. Um outro detalhe importante: é o sistema de arquivos que determina como arquivos podem ser gravados, copiados, alterados, nomeados e até apagados. Ou seja, resumindo, toda e qualquer manipulação de dados numa mídia necessita de um sistema de arquivos para que essas ações sejam possíveis. Se não houver estrutura de armazenamento e manipulação é impossível gravar dados.
7.8.1 FAT FAT é a sigla para File Allocation Table (ou tabela de alocação de arquivos). O primeiro FAT surgiu em 1977, para funcionar com a primeira versão do DOS. Trata-se de um sistema que funciona através de uma espécie de tabela que contém indicações para onde estão as informações de cada arquivo. FAT32, e o menos usado FAT, eram usados em versões anteriores do Windows, inclusive Windows 95, Windows 98 e Windows Millennium Edition. O FAT32 não possui a segurança oferecida pelo NTFS, por isso se você possui uma partição ou volume FAT32 no computador, qualquer usuário com acesso a esse computador poderá ler qualquer arquivo.
7.8.1 FAT O FAT32 também tem limitações de tamanho. Você não pode criar uma partição FAT32 maior do que 32GB nesta versão do Windows, e não pode armazenar arquivos maiores do que 4GB em uma partição FAT32.
7.8.2 NTFS NTFS é a sigla para New Technology File System (Sistema de arquivo de nova tecnologia). O NTFS foi desenvolvido quando a Microsoft decidiu criar o Windows NT: como o WinNT deveria ser um sistema operacional mais completo e confiável, o FAT (File Allocation Table) não servia como sistema de arquivos por causa de suas limitações, falta de recursos e falta de segurança. Desde a época do DOS, a Microsoft vinha utilizando o sistema de arquivos FAT, que foi sofrendo variações ao longo do tempo, de acordo com o lançamento de seus sistemas operacionais. Por causa disso, a Microsoft lançou o sistema de arquivos NTFS, usado inicialmente em versões do Windows para servidores.
7.8.2 NTFS Na época, o que a empresa de Bill Gates queria era abocanhar uma fatia do mercado ocupada pelo Unix. Anteriormente, ela já havia tentado fazer isso em parceria com a IBM, lançando o OS/2 - no entanto as duas empresas divergiam em certos pontos e acabaram quebrando a aliança. O OS/2 usava o sistema de arquivos HPFS (High Performance File System - Sistema de Alta Performance), cujos conceitos acabaram servindo de base ao NTFS. Oferece muitas vantagens em relação ao sistema de arquivos FAT32 anterior, incluindo: A capacidade de recuperar alguns erros de disco automaticamente, o que o FAT32 não faz.
7.8.2 NTFS Maior suporte para discos rígidos de maior capacidade. Mais segurança, pois permite usar permissões e criptografia para restringir o acesso a determinados arquivos a usuários aprovados.