Sistemas de Arquivos

Sistemas Operacionais
Sistemas de Arquivos
Thiago Leite
[email protected]
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Sistemas de Arquivos
• O que é um Sistema de Arquivos?
• forma de armazenamento de dados em
mídia de memória não-volátil
• comparativamente a uma biblioteca onde
o bibliotecário organiza livros conforme
um padrão
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Sistemas de Arquivos
• Sistemas de Arquivos realizam
armazenamento da informação a longo prazo
• Armazenar grande quantidade de
informações
• Informação sobrevive após o término de
processos
• Múltiplos processos acessando a
informação concorrentemente
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Sistemas de Arquivos
• O sistema de arquivos que determina como
os dados podem ser acessados, copiados,
movidos, renomeados, protegidos e
eliminados.
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Camadas do Sistema de Arquivos
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Sistemas de Arquivos
• Três tipos de arquivos na forma de
armazenamento dos dados
• seqüência de bytes
• seqüência de registros
• árvore
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Tipos de Arquivos
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Sistemas de Arquivos
• Acesso aos arquivos
• acesso seqüencial
• acesso aleatório
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Sistemas de Arquivos
• Acesso aos arquivos
• acesso seqüencial
• lê bytes/registros a partir do início
• não pode saltar ou ler fora de
seqüência
• ex: fita magnética
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Sistemas de Arquivos
• Acesso aos arquivos
• acesso aleatório
• bytes/registros lidos em qualquer ordem
• essencial em sistemas de banco de
dados
• ex: qualquer sistema de arquivos
moderno
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Sistemas de Arquivos
• Sistemas de arquivos Unix
• Unix utiliza sistema de arquivos com
hierarquia composta por arquivos e
diretórios
• Tratam diretórios como arquivos
especiais
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Sistemas de Arquivos
• Tipos de arquivos Unix
• Regular
• Diretório
• Arquivos especiais de caractere
• Arquivos especiais de bloco
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Sistemas de Arquivos
• Tipo de arquivo Regular
• ASCII (dados ou texto)
• conteúdo binário
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Sistemas de Arquivos
• Tipo de arquivo Diretório
• estrutura do sistema de arquivos
• apenas para organização
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Sistemas de Arquivos
• Tipo de arquivo especial em caractere
• Abstração de dispositivos de entrada e
saída seriais
• Ex: terminais, impressoras, rede, pipes,
sockets
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Sistemas de Arquivos
• Tipo de arquivo especial em bloco
• Abstração de dispositivos de entrada e
saída em bloco (caractere)
• Ex: disco rígido, CD-ROM, DVD
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Sistemas de Arquivos
• Os sistemas de arquivos em Unix são
organizados hierarquicamente em uma
única árvore
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Sistema de Diretórios em Unix
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Sistemas de Arquivos
• Para fazer uso de um sistema de arquivo é
necessário o comando mount
• indexa um ponto do sistema de arquivos
como meio de acesso de outro sistema
de arquivos
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Montando um sistema de arquivos
para uso no Unix
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Diferentes tipos de
Sistemas de Arquivos
• ADFS
• AdvFS
• AFS
• AthFS
• BFS
• Btrfs
• CBMFS
• CMDFS
• CP/M
• DDFS
• DTFS
• DOS 3.x
• FFS
• Fossil
• Files-11
• HFS
• HFS+
• HPFS
• HTFS
• ISO 9660
• JFS
• JXFS
• LisaFS
• LFS
• EAFS
• Extent File
System
• ext
• ext2
• ext3
• ext4
• ext3cow
• FAT
• VFAT
• FATX
• FFS (Amiga)
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• MFS
• Next3
• MFS
• Minix file
system
• NILFS
• NTFS
• NetWare File
System
• NSS
• OneFS
• etc...
Sistemas de Arquivos
• Características do EXT2 e evoluções
• Case sensitive
• Em cada diretório só é possível um arquivo de mesmo
nome
• Organização dos diretórios em uma árvore hierárquica
com uma única raiz
• As extensões não são tratadas pelo sistema de arquivos
• não são obrigatórias; e
• são utilizadas apenas para critério de organização
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Extensões de Arquivos
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Sistemas de Arquivos
• Estruturas internas do EXT2 e evoluções
• Bloco
• Superbloco
• I-node
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Obtendo dados sobre sistemas de
arquivos locais
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Sistemas de Arquivos
• Bloco
• É a menor unidade de alocação de dados
• Arquivos no disco são armazenados em um
número inteiro de blocos de tamanho fixo
• Por menor que um arquivo seja, ele irá
ocupar um bloco inteiro
• É composto por diversos setores de tamanho
também fixos (a partir de 512 bytes cada)
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Sistemas de Arquivos
• Superbloco
• inicia no terceiro setor de cada partição
• dados para acesso à partição
• nome do volume
• tamanho dos blocos
• número de blocos
• número de i-nodes • caminho para o último ponto de montagem
esta região esteja danificada, provavelmente a leitura dos
• Caso
dados do resto do grupo de blocos será prejudicada.
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Sistemas de Arquivos
• I-node
• descritor sobre cada arquivo do sistema
• contém informações sobre cada arquivo
• dono e grupo do arquivo
• número de blocos do arquivo
• número de hard links para o arquivo
• dados MAC (Modified, Access, Created)
• ponteiro para os blocos
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Estrutura de um i-node
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Sistemas de Arquivos
• Diretórios também possuem i-nodes
• Arquivo especial contendo uma lista de
entradas para outros arquivos
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Sistemas de Arquivos
• Hard links e Soft links
• Hard links são inodes que apontam para
inodes
• invisíveis ao usuário
• Soft links são blocos que possuem
apontamento para outro caminho
• visíveis ao usuário
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Hard link e Soft link
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Estrutura de cada partição
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Sistemas de Arquivos
• Cada partição é composto de grupos de
blocos de mesmo tamanho
• cada grupo possui metadados locais
• permitir acesso local e otimizar o acesso
• possui também um superbloco local
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Super
Bloco
Descrito- Mapa de
Mapa de Tabela de Blocos
res do
bits de
i-nodes i-nodes de dados
grupo
blocos
Composição de um grupo de blocos
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Sistemas de Arquivos
• Descritores do grupo
• o número de blocos e i-nodes no grupo;
• local da tabela de i-nodes
• tabela com blocos livres
• tabela com i-nodes livres
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Sistemas de Arquivos
• Mapa de bits dos blocos
• indica se os blocos desse grupo de
blocos estão ocupados ou livres
• Mapa de i-nodes
• vetor que indica quais i-nodes estão livres
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Sistemas de Arquivos
• Tabela de i-nodes
• cada entrada na tabela refere-se a um inode
• informações sobre cada arquivo do grupo
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Sistemas de Arquivos
• Diferenças do EXT2 para o EXT3
• Journaling
• crescimento do sistema de arquivos de
forma online
• indexação de arquivos mais eficiente em
diretórios que possuem muitos arquivos
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Sistemas de Arquivos
• Journaling
• atualizações realizadas em disco na forma
de transações
• apenas são efetivadas se a operação
ocorreu com sucesso
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Sistemas de Arquivos
• Não há limite para níveis de aninhamento
• arquivo é referenciado através do path
• Diretório corrente ou diretório de trabalho (process
work directory - pwd)
• Arquivos podem ser referenciados usando caminhos
absolutos ou relativos ao diretório corrente • Nome especial para diretório corrente e diretório
imediatamente acima. • Em Unix “.” (ponto) e “..” (ponto-ponto)
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Revisão
• Armazenamento
de informações
por longo prazo
• Arquivo
• Diretório
• Extensões de
arquivos
• Tipos de
arquivos
• Tipos de
arquivos Unix
• Arquivo regular
• Acesso aos
• Arquivo
• Árvore de
• Arquivo
• Caminho
Unix
diretório Unix
dispositivo em
bloco Unix
• Arquivo
dispositivo de
caracter Unix
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arquivos
diretórios
relativo
• Caminho
absoluto
• Estrutura de
partições
DETRAN-RN
(FGV) Em um sistema de arquivos organizado como uma
árvore de diretório, define-se como caminho absoluto:
a) O caminho do diretório de trabalho do usuário.
b) O caminho do diretório atual.
c) O caminho formado entre o diretório de trabalho do
usuário e o diretório atual.
d) O caminho formado entre o diretório raiz e o arquivo.
e) O caminho formado entre o diretório corrente e o
arquivo.
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FUB
(CESPE) A conversão de um sistema de
arquivos do sistema operacional de NTFS
para FAT é vantajosa por questões de
desempenho e segurança dos discos rígidos
e partições.
a) Certo
b) Errado
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Assembléia Legislativa
de Roraima
Analise os seguintes enunciados relacionados aos sistemas de arquivos e, em seguida, selecione a
alternativa correta.
I) Arquivos são mecanismos de abstração que oferecem uma maneira de armazenar informações no disco
e permitir lê-las de volta mais tarde; II) Os arquivos são organizados em diretórios e são acessíveis através de caminhos absolutos ou relativos; III)O comando chmod do sistema operacional Windows estabelece permissões de leitura, escritura e
execução em arquivos; IV)A fragmentação ocorre quando o sistema operacional não consegue armazenar determinado arquivo
de uma só vez, gravando-o em diferentes regiões; V) O Sistema Operacional Windows XP funciona em sistemas de arquivos NTFS, FAT32 ou Ext3.
a) Os enunciados I, II e III estão corretos.
b) Os enunciados III e V estão corretos.
c) Os enunciados I, II e IV estão corretos.
d) Os enunciados I e V estão corretos.
e) Todos os enunciados estão corretos.
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Universidade Federal
Fluminense
(UFF) Em relação à formatação lógica de discos rígidos, é
um tipo de sistema de arquivos utilizado nos sistemas
operacionais Windows ou Linux os abaixo relacionados,
exceto:
a) FAT;
b) NTFS;
c) SATA;
d) Ext3;
e) ReiserFS.
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Petrobrás
(CESGRANRIO) Um sistema operacional pode utilizar várias
técnicas para fazer a gerência de alocação de espaço em disco. A técnica de alocação que organiza um arquivo como um
conjunto de blocos ligados logicamente no disco, independente
de sua localização física, é a alocação:
a) contígua
b) indexada
c) segmentada
d) encadeada
e) por mapa de bits
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TSE
(CONSULPLAN) Ao instalar o Windows 7
Ultimate em um microcomputador, um
programador de sistemas da empresa utiliza,
por default, o seguinte formato para o
sistema de alocação de arquivos:
a) NTFS.
b) HPFS.
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Prefeitura de Resende
(CONSULPLAN) São sistemas de arquivos válidos
para instalação do sistema operacional Windows XP
Professional: a) FAT16 e FAT32
b) FAT32 e NTFS
c) EXT2 e NTFS
d) EXT3 e FAT32
e) EXT3 e NTFS
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MEC
(FGV - adaptado) Acerca do Sistema Operacional Linux, analise as afirmativas
a seguir: I. Um inode é uma estrutura de dados contendo informações sobre arquivos
num sistema de arquivo Linux. Há um inode para cada arquivo, e cada arquivo
é unicamente identificado pelo sistema de arquivo no qual reside e por seu
número de inode neste sistema. II. O Linux divide todos os dispositivos em três classes: Bloco, Leitura/Escrita
e Rede. Assinale:
a) se somente a afirmativa I estiver correta.
b) se somente a afirmativa II estiver correta.
c) se todas as afirmativas estiverem corretas.
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Laboratório
• Dispositivos de bloco
/dev/sda1 • Extraindo dados do dispositivo de bloco
# dd if=/dev/sda1 of=saida_sda1 bs=4096 count=2
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Laboratório
• Dispositivos de caractere
/dev/pts/0 • Enviando uma mensagem para outro
terminal
# echo “ola voce ai” > /dev/pts/1
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Laboratório
• Pseudo-dispositivos
• /dev/null
• aceita e descarta qualquer entrada. Não
produz saída
• /dev/zero • produz fluxo contínuo de zeros (nulls)
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Laboratório
• Pseudo-dispositivos
• /dev/random
• produz fluxo de tamanho variável contendo caracteres pseudoaleatórios
• obtém os dados através da pilha de dados entrópicos do kernel
• caso a pilha esteja vazia irá esperar por novos dados • /dev/urandom • produz fluxo também pseudo-aleatório • caso a pilha de dados entrópicos esteja vazia, irá gerar dados
utilizando funções SHA (Secure Hash Algorithm)
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Laboratório
• Extrair dados dos pseudo-dispositivos
# dd if=/dev/random of=saida_random bs=1 count=5
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Laboratório
• Lê o arquivo /etc/fstab para identificar
quais sistemas de arquivos irá ler durante a
inicialização
• O arquivo /etc/mtab traz informações
sobre quais sistemas de arquivos estão
montados
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/etc/fstab
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Laboratório
• Criar um disco “virtual” para análise dos
blocos e arquivos
• O comando a seguir irá criar uma imagem de
bits zeros do tamanho especificado (4096 *
300 = 1.228.800 bytes)
# dd if=/dev/zero of=pendrive.dd bs=4096 count=300
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Formatar a imagem em EXT3
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Laboratório
• Montar a imagem criada anteriormente
# mount -­‐o loop pendrive.dd /mnt
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Laboratório
• Recuperando um bloco inteiro da imagem e
realizando a conversão dos dados para
strings
# dd if=pendrive.dd.blkls bs=4096 skip=9 count=1 | strings
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