O que é um sistema de arquivos?

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Disciplina: Sistemas de Arquivos
Docente: Fernando Santorsula
E-mail: [email protected]
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Sistemas de Arquivos- Parte 1
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O que é um sistema de arquivos?
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O que é um sistema de arquivos?
É a forma de organização de dados em algum meio de armazenamento de
dados em massa frequentemente feito em discos magnéticos, sabendo
interpretar o sistema de arquivos de um determinado disco, o sistema
operacional pode decodificar os dados armazenados e lê-los ou gravá-los.
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Características de sistema de arquivos
O sistema de arquivos também pode ser considerado um conjunto de
estruturas lógicas e de rotinas, que permitem ao sistema operacional
controlar o acesso ao disco rígido;
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Características de sistema de arquivos
Conforme cresce a capacidade dos discos e aumenta o volume de arquivos
e acessos, esta tarefa torna-se mais e mais complicada, exigindo o uso de
sistemas de arquivos cada vez mais complexos e robustos.
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Analogia de sistema de arquivo com uma (Biblioteca de Livros)
Uma organização assemelha-se a uma biblioteca escolar. O bibliotecário
organiza os livros conforme um padrão, cuja busca, convenientemente,
procura deixar mais fácil, sem ocupar muitas prateleiras e assegurando a
integridade deste. Ainda, certamente, organiza os livros segundo suas
características (assunto, censura, etc.). Depois de organizados, ou durante
a organização, o bibliotecário cria uma lista com todos os livros da
biblioteca, com seus assuntos, localizações e códigos respectivos.
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Analogia de sistema de arquivo com uma (Computação)
O sistema operacional seria o bibliotecário da "biblioteca de dados" do
computador, o disco de armazenamento. Exatamente igual à organização
de uma biblioteca, o sistema operacional guarda os dados nos espaços
vazios do disco, rotulando-os com um FCB (File Control Block, Bloco de
Controle de Arquivo).
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Analogia de sistema de arquivo com uma (Computação)
O sistema de arquivos cria uma lista com a posição deste dado, chamada
de MFT (Master File Table, Tabela de Arquivos Mestre). Sabendo a posição
do arquivo a ser aberto/gravado, o sistema operacional solicita a leitura
desta, decodifica/codifica e realiza a abertura/gravação do dado.
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Tipos de sistema de arquivos
FAT (Microsoft)
O FAT é de longe o sistema de arquivos mais simples suportado pelo Windows NT. O
sistema de arquivos FAT é caracterizado pela tabela de alocação de arquivos (FAT), que é
realmente uma tabela dentro de cada "superior" do volume. Para proteger o volume, duas
cópias do FAT são mantidas em caso de uma delas ser danificada.
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Tipos de sistema de arquivos
FAT (Microsoft)
Além disso, as tabelas FAT e o diretório raiz devem ser armazenados em um local fixo para
que os arquivos de inicialização do sistema possam ser localizados corretamente. Um
disco formatado com FAT está alocado em clusters, cujo tamanho é determinado pelo
tamanho do volume. Quando um arquivo é criado, uma entrada é criada no diretório e o
primeiro número do cluster contendo dados é estabelecido. Esta entrada na tabela FAT
indica que este é o último cluster do arquivo ou aponta para o próximo cluster.
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Tipos de sistema de arquivos
FAT (Microsoft)
Atualizar a tabela FAT é muito importante, assim como demorado. Se a tabela FAT não é
atualizada regularmente, pode levar a perda de dados. É demorado porque os cabeçalhos
de leitura do disco devem ser reposicionados para a faixa lógica zero da unidade cada vez
que a tabela FAT for atualizada. Não há organização para a estrutura de diretório FAT e os
arquivos vão para o primeiro local aberto na unidade. Além disso, o FAT suporta atributos
de arquivo somente leitura, ocultos, sistema e de arquivamento.
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Tipos de sistema de arquivos
Vantagens do FAT
Se não for possível realizar um cancelamento de exclusão no Windows NT em qualquer
um dos sistemas de arquivos suportados. Utilitários de cancelamento de exclusão tentam
acessar diretamente o hardware, que não pode ser realizado no Windows NT.
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Tipos de sistema de arquivos
Vantagens do FAT
No entanto, se o arquivo estiver localizado em uma partição FAT e o sistema for reiniciado
no MS-DOS, o arquivo pode ter a exclusão cancelada. O sistema de arquivo FAT é melhor
para unidades e/ou partições de aproximadamente 200 MB, porque o FAT começa com
muito pouco sobrecarga.
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Tipos de sistema de arquivos
Desvantagens do FAT
De preferência, ao usar unidades ou partições de mais de 200 MB, o sistema de arquivos
FAT não deve ser usado. Como o tamanho do volume aumenta, o desempenho do FAT
diminui rapidamente. Não é possível definir permissões em arquivos que são partições
FAT.
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Tipos de sistema de arquivos
NTFS (New Technology File System – Microsoft)
De um ponto de vista do usuário, o NTFS continua a organizar arquivos em diretórios que,
como o HPFS, são classificados. No entanto, diferente do FAT ou HPFS, não há objetos
"especiais" no disco e não há dependência no hardware adjacente, como setores de 512
bytes. Além disso, não há localizações especiais no disco, como tabelas FAT ou Super
Blocos HPFS.
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Tipos de sistema de arquivos
NTFS (Microsoft)
As metas do NTFS são para fornecer:
Confiabilidade, que é especialmente desejável para sistemas de alta demanda e servidores
de arquivo, uma plataforma para ter mais funcionalidade, requisitos de suporte POSIX
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Tipos de sistema de arquivos
Confiabilidade
Para garantir a confiabilidade do NTFS, três grandes áreas foram abordadas: recuperação
remoção de falhas fatais em um único setor e hot fixing.
O NTFS é um sistema de arquivos recuperável porque mantém um registro das transações
no sistema de arquivos. Quando um CHKDSK é realizado no FAT ou HPFS, a consistência
dos ponteiros dentro de uma tabela de diretório, alocação e arquivos está sendo verificada.
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Tipos de sistema de arquivos
Confiabilidade
No NTFS, um registro de transações destes componentes é mantido para que o CHKDSK
precise apenas reverter as transações para o último ponto de confirmação para poder
recuperar a consistência dentro do sistema de arquivos.
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Tipos de sistema de arquivos
Confiabilidade
No FAT ou HPFS, se um setor que é o local de um objeto especial do sistemas de arquivo
falhar, a falha de um único setor irá ocorrer. O NTFS evita isso de duas formas: primeiro,
não usando objetos especiais no disco e rastreando e protegendo todos os objetos do
disco. Segundo, no NTFS, várias cópias (o número depende do tamanho de volume) da
Tabela de Arquivos Mestres são mantidas.
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Tipos de sistema de arquivos
Funcionalidade
Um dos maiores objetivos de design do Windows NT em cada nível é fornecer uma
plataforma que pode ser adicionada e construída e o NTFS não é exceção. O NTFS
oferece uma plataforma avançada e flexível para que outros sistemas de arquivos possam
usá-la. Além disso, o NTFS suporta totalmente o modelo de segurança do Windows NT e
suporta vários fluxos de dados. Não é mais um arquivo de dados em um único fluxo de
dados. Por fim, no NTFS, um usuário pode adicionar seus próprios atributos a um arquivo.
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Tipos de sistema de arquivos
Suporte a POSIX
O NTFS é o POSIX.1 mais em conformidade dos sistemas de arquivos suportados porque
suporta os seguintes requisitos do POSIX.1:
Nomeação com Diferenciação de Maiúsculas e Minúsculas:
No POSIX, README.TXT, Readme.txt e readme.txt são arquivos diferentes.
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Tipos de sistema de arquivos
Suporte a POSIX
Carimbo de Data e Hora Adicional: O carimbo de data e hora adicional oferece o horário no
qual o arquivo foi acessado pela última vez.
Links Rígidos: Um link rígido é quando dois nomes de arquivos diferentes, que podem
estar localizados em diretórios diferentes, apontam para os mesmos dados.
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Tipos de sistema de arquivos
Limitações
Primeiro, o NTFS aumentou muito o tamanho dos arquivos e volumes. Portanto, agora eles
podem ter até 2^64 bytes (16 exabytes ou 18,446,744,073,709,551,616 bytes). O NTFS
também retornou para o conceito de clusters do FAT para poder evitar problemas de HPFS
de um tamanho de setor fixo. Isto foi realizado porque o Windows NT é um sistema
operacional portátil e uma tecnologia de disco diferente.
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Tipos de sistema de arquivos
Vantagens do NTFS
O NTFS é melhor para uso em volumes de cerca de 400 MB ou mais. Isto ocorre porque o
desempenho não diminui sob o NTFS, como ocorre no FAT, com tamanhos de volume
maiores. A recuperação projetada no NTFS é de que um usuário nunca precisará executar
qualquer tipo de utilitário de reparo de disco em uma partição NTFS.
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Tipos de sistema de arquivos
Desvantagens do NTFS
Não é recomendado usar NTFS em um volume menor do que aproximadamente 400 MB
por causa da quantidade de espaço excedente envolvida no NTFS. Este espaço excedente
está na forma de arquivos do sistema NTFS que geralmente usam pelo menos 4 MB de
espaço da unidade em uma partição de 100 MB.
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Tipos de sistema de arquivos
Desvantagens do NTFS
Atualmente, não há criptografia de arquivos integrada ao NTFS. Portanto, alguém pode
inicializar no MS-DOS ou outro sistema operacional e usar um utilitário de edição de disco
de baixo nível para exibir dados armazenados em um volume NTFS.
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Tipos de sistema de arquivos
Desvantagens do NTFS
Não é possível formatar um disco floppy com o sistema de arquivos NTFS; o Windows NT
formata todos os discos floppy com o sistema de arquivos FAT porque a sobrecarga
envolvida no NTFS não caberá em um disco floppy.
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Sistemas de arquivos EXT3 (Linux / UNIX)
O sistema de arquivos ext3 é uma versão do ext2 com suporte a journaling. Portanto, o
ext3 tem as mesmas características do ext2, mas com suporte journaling.
Essa característica foi uma evolução e tornou o ext3 um sistema de arquivos muito estável
e robusto.
Journaling - permissão ao Sistema Operacional de manter um log (Arquivos de registro do
sistema operacional).
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Sistemas de arquivos EXT3 (Linux / UNIX)
Como no ext3 só foi adicionado o suporte a journaling, podemos converter um sistema de
arquivos ext2 para ext3, adicionado suporte a journaling, e também podemos converter um
sistema de arquivos ext3 para ext2, removendo o suporte a journaling.
Journaling - permissão ao Sistema Operacional de manter um log (Arquivos de registro do
sistema operacional).
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Sistemas de arquivos ReiserFS (Linux / UNIX)
O sistema de arquivos ReiserFS foi criado recentemente. Mas atualmente quase todas as
distribuições Linux o suportam. Sua performance é muito boa, principalmente para um
número muito grande de arquivos pequenos. ReiserFS também possui suporte a
journaling.
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Sistemas de arquivos XFS (Linux)
O sistema de arquivos XFS também possui suporte a journaling. Foi desenvolvido
originalmente pela Silicon Graphics e posteriormente disponibilizado o código fonte. O XFS
é considerado um dos melhores sistemas de arquivos para banco de dados, pois é muito
rápido na gravação. XFS utiliza muitos recursos de cache com memória RAM, e para
utilizar XFS é recomendado utilizar sistemas que possuem redundância de energia.
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Sistemas de arquivos VFAT (Linux/Windows)
O sistema de arquivos VFAT é também conhecido como FAT32 (M$ Windows). O sistema
de arquivos VFAT não possui suporte a journaling. É utilizado normalmente para transferir
dados entre sistemas M$ Windows e o Linux instalados no mesmo disco, pois pode ser lido
e escrito por ambos os sistemas operacionais.
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Sistemas de arquivos VFAT (Linux/Windows)
O sistema de arquivos VFAT está longe de ser um sistema de arquivos utilizado para
Sistemas Linux, exceto para compartilhamento/compatibilidade entre o M$ Windows e
Linux. Se você utilizar VFAT no Linux, esteja certo de perder alguns atributos, tais como:
permissão de execução, links simbólicos, entre outras coisas. Ambos os sistemas de
arquivos ext3 e ReiserFS são maduros o bastante para serem utilizados como padrão no
Linux. Esses dois são os mais utilizados pelas distribuições Linux.
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Dúvidas ?
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Por hoje é só isso!
Na aula de hoje foi apresentada todo conteúdo a ser abordado
em sala de aula com todo apoio docente necessário para
concluir a disciplina proposta.
Bom descanso e até mais !