Sistemas Operacionais - IME-USP

Gerência do Sistema de Arquivos
Adão de Melo Neto
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Gerência do Sistema de Arquivos
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Organização de arquivos
Operações de E/S
Estrutura de diretórios
Gerência de espaço livre
Gerência de alocação de espaços em disco
Proteção de acesso
Sistema de Alocação de Arquivos
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Organização de Arquivos
Q
Q
Consiste em como seus dados estão internamente
organizados
Tipos
– Organização não estruturada
– Organização indexada
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Organização de Arquivos
Não estruturada
Q
Q
Q
Seqüência não- estruturada de bytes
O sistema de alocação não impõe nenhuma estrutura lógica
para os dados
A aplicação deve definir toda organização, estando livre
para estabelecer seus critérios
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Organização de Arquivos
Indexada
Q
Podemos visualizar o arquivo como um conjunto de
registros, que podem ser de tamanho fixo ou variável
registro
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Operações de E/S
Q
O sistema de arquivos do Sistema Operacional disponibiliza
um conjunto de rotinas que permite às aplicações
realizarem operações de E/S
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Estrutura de diretórios
Q
Q
Q
É como o sistema organiza logicamente os arquivos
contidos em um disco.
É uma estrutura de dados que contém entradas associadas
aos arquivos que mantém informações como localização
física, nome, organização e demais atributos
Tipos
– Nível único
– Diretório pessoal
– Múltiplos níveis (árvore)
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Estrutura de diretórios NÍVEL ÚNICO
Q
Q
Q
Implementação mais simples da estrutura de diretórios
Um único diretório contém todos os arquivos do disco
É limitado não permitindo a criação de arquivos com o mesmo
nome que ocasionaria um conflito no acesso aos arquivos
Estrutura de
Informações
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Estrutura de diretórios DIRETÓRIO PESSOAL
Q
Q
Q
Evolução do modelo anterior
Permite cada usuário ter seu “diretório particular”, sem a
preocupação de conhecer os outros arquivos do disco
Há um diretório “master” que indexa todos os diretórios
particulares dos usuário, provendo o acesso a cada um.
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Estrutura de diretórios DIRETÓRIO PESSOAL
DIRETÓRIO MASTER
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Estrutura de diretórios DIRETÓRIO PESSOAL
Q
Q
O MDF (diretório de arquivo mestre) é a raiz, os galhos são os
UFD (diretório de arquivos do usuário) e os arquivos são
filhas.
Quando se referencia um arquivo, é necessário especificar,
além do nome, o diretório onde se localiza .
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Estrutura de diretórios DIRETÓRIO PESSOAL
DIRETÓRIO DE ARQUIVO
DO USUÁRIO
DIRETÓRIO MASTER
Estrutura
de
Informações
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Estrutura de diretórios DIRETÓRIO PESSOAL
Q
Q
A referência é conhecida como path (caminho)
Carlos deseja acessar um arquivo chamado DOCUMENTO.txt
– referenciação ==> /CARLOS/DOCUMENTO.TXT
Q
Cada sistema de arquivos possui sua própria sintaxe para
especificação de arquivos e diretórios
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Estrutura de diretórios MÚLTIPLOS NÍVEIS
(ÁRVORE)
Q
Modelo utilizado hoje em dia em quase todos os sistemas
operacionais
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Estrutura de diretórios MÚLTIPLOS NÍVEIS
(ÁRVORE)
Q
Q
Cada usuário pode criar vários níveis de diretórios (ou subdiretórios) sendo que cada um pode conter arquivos e subdiretórios
O número de níveis possíveis depende do sistema operacional
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Estrutura de diretórios MÚLTIPLOS NÍVEIS
(ÁRVORE)
Q
Q
Um arquivo pode ser especificado unicamente através de um
“path” absoluto, descrevendo todos os diretórios percorridos a
partir da raiz (MFD) até o diretório no qual o arquivo está ligado.
“Path” do arquivo SOMA.exe é /PAULO/PROGRAMAS.
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Gerência do Espaço Livre
Q
Q
A criação de arquivos em disco exige que o sistema
operacional tenha controle de quais áreas ou blocos no
disco estão livre
Controle realizado utilizando alguma estrutura de dados
que armazena informações que possibilitam ao sistema
gerenciar o espaço livre do disco.
– Mapa de bits
– Lista encadeada de blocos livres no disco
– Tabela de blocos livres
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Gerência do Espaço Livre
Q
Tabela denominada Mapa de bits
– Cada entrada da tabela é associada a um bloco do disco
representado por um bit, que estando com o valor 0 indica
que o espaço está livre, e com valor 1 representa o espaço
ocupado
– Gasta muita memória, pois para cada bloco no disco há uma
entrada na tabela
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Gerência do Espaço Livre
Q
Lista encadeada de blocos livres no disco
– Cada bloco possui uma área reservada para armazenar o
endereço do próximo bloco livre.
– Apresenta problemas de lentidão de acesso, devido a
constantes buscas seqüenciais na lista.
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Gerência do Espaço Livre
Q
Tabela de blocos livres
– Leva em consideração que blocos contíguos de dados
geralmente são alocados/liberados simultaneamente
– Enxerga o disco como um conjunto de blocos livres
– Mantém uma tabela com o endereço do primeiro bloco de
cada segmento e o número de blocos contíguos (livres) que
se seguem
1 => 0
5 => 2
12 => 0
15 => 0
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Gerência de Alocação de espaço em disco
Q
A gerência de espaços alocados aos arquivos é de
fundamental importância em um sistema de arquivos
– Alocação contígua
– Alocação encadeada
– Alocação indexada
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Gerência de Alocação de espaço em disco
(Alocação Contígua)
Q
Q
Q
Armazena o arquivo em blocos seqüencialmente dispostos no
disco
O arquivo é localizado através do endereço do primeiro bloco
de sua extensão em blocos
Principal problema:
problema falta de espaço livre para novos arquivos
que deve ser contínua
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Gerência de Alocação de espaço em disco
(Alocação Contígua)
Q
Q
Q
Alto índice de fragmentação no disco
Best-fit; worst-fit e first-fit para definir onde o arquivo será
alocado
O problema da fragmentação pode ser contornado através de
rotinas que reorganizem todos os arquivos no disco de maneira
que só exista um único elemento de blocos livres
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Gerência de Alocação de espaço em disco
(Alocação Encadeada)
Q
Q
O arquivo é organizado como um conjunto de blocos ligados
logicamente no disco, independentemente da localização física,
onde cada bloco possui um ponteiro para o bloco seguinte.
A fragmentação não representa um problema na alocação
encadeada, pois os blocos livres para alocação não necessitam
estar necessariamente contíguos.
Início do
arquivo A . TXT
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Gerência de Alocação de espaço em disco
(Alocação Encadeada)
Q
Q
Q
Quebra do arquivo em vários pedaços o que aumenta o tempo
de acesso
Desvantagem: só permite o acesso seqüencial ao bloco de
arquivos, sendo esta uma das principais desvantagens da
técnica
Desvantagem:
– perda de espaço nos blocos com o armazenamento dos ponteiros
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Gerência de Alocação de espaço em disco
(Alocação Indexada)
Q
Q
Q
Soluciona a limitação da alocação encadeada no que diz
respeito ao acesso, pois permite o acesso direto aos blocos do
arquivo.
Conseguido mantendo ponteiros de todos os blocos do arquivo
em uma única estrutura chamada bloco de índice.
Além de permitir o acesso direto aos blocos, não utiliza
informações de controle nos blocos de dados.
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Proteção de Acesso
Q
Considerando que os meios de armazenamento são
compartilhados por vários usuários, é fundamental que
mecanismos de proteção sejam implementados para
garantir a integridade e a proteção individual dos
arquivos e diretórios.
– Senha de acesso
– Grupo de usuários
– Lista de controle de acesso
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Proteção de Acesso
(Senha de Acesso)
Q
Q
Mecanismo simples de implementação
Duas desvantagens:
– Não é possível determinar quais as operações podem ser
executadas nos arquivos
– Se for compartilhado, todos os usuários que o utilizam devem
conhecer a senha de acesso.
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Proteção de Acesso
(Grupo de Usuários)
Q
Q
Q
Utilizada em muitos sistemas operacionais
Consiste em associar a cada usuário a um grupo
Os grupos são organizados logicamente com o objetivo de
compartilhar arquivos e diretórios no disco.
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Proteção de Acesso
(Grupo de Usuários)
Q
Q
Implementa três níveis de proteção : OWNER (dono), GROUP
(grupo) e ALL (todos)
Na criação do arquivo o usuário especifica se o arquivo pode
ser acessado somente pelo criador, pelo grupo ou por todos os
usuários, além de definir que tipos de acesso podem ser
realizados (leitura, escrita, execução e eliminação)
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Proteção de Acesso
(Grupo de Usuários)
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Proteção de Acesso
(Lista de controle de acesso)
Q
Q
Q
Lista associada ao arquivo onde são especificados quais os
usuários e os tipos de acesso permitidos
O tamanho desta estrutura pode ser bastante extenso se
considerarmos que um arquivo pode ser compartilhado por
vários usuários.
Além disso há o inconveniente de se fazer o acesso seqüencial
a lista toda vez que o acesso é solicitado
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