Tema 4: Sistemas de ficheros PDF

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TEMA 4: SISTEMA DE FICHEROS I N T R O DU C C I Ó N Des del punto de vista del usuario, el sistema de ficheros consta de 2 componentes principales: -

Los ficheros ficheros: contienen los datos almacenados. Los directorios directorios: organizan y proporcionan información sobre los ficheros.

También puede coexistir un 3r componente, que son las particiones, que permiten separar físicamente o lógicamente grandes colecciones de ficheros / directorios. Fichero (visión usuar usuario): io): unidad de almacenamiento lógico no volátil que agrupa un conjunto de información bajo un mismo nombre. La información que contienen son: -

Nombre: para identificar el fichero. Tipo de archivo: define el tipo. Ubicación: información sobre la ubicación del fichero. Tamaño del fichero: número de bytes en el fichero. Protección: información de control de acceso sobre quien puede acceder. Información de control: fichero oculto. Información temporal: de creación, acceso, modificación, …

Fichero (visión S.O): secuencia o tira de bytes.

DI R E C T O R I O S Objeto que relaciona un nombre de fichero con su descriptor interno. Su función es organizar y proporcionar información sobre la estructuración de los sistemas de ficheros. También se pueden ver como una colección de nodos que contienen información acerca de los ficheros. Normalmente utilizan una organización jerárquica, ya que: -

Simplifica el nombrado de ficheros. Agrupa los ficheros de forma lógica.

Operaciones que se p pueden ueden hacer sobre un directorio 1) Localizar: busca el nombre dentro de la estructura de directorios. 2) Crear y borrar directorios: crea/elimina una nueva entrada en el directorio actual. Indica que es de tipo directorio y crea los nuevos apuntadores para la jerarquía. 3) Crear y borrar ficheros: accede a la estructura del directorio y modifica sus entradas. 4) Renombrar entradas directorios: localiza la entrada y modifica sus atributos. 5) Listar: accede y visualiza las entradas de la estructura del directorio.

Adrian Tamayo

Organización de los directorios 1) 2) 3) 4) 5)

Eficiencia: localizar un fichero rápidamente. Nombrado: sencillo para los usuarios. Agrupación: agrupación lógica de los ficheros según sus propiedades. Estructurado: operaciones claramente definidas y ocultación. Sencillez: la entrada al directorio debe ser lo más sencilla posible.

Estructura de director directorios ios Mecanismo que permite organizar los ficheros de un sistema de ficheros de forma lógica, con independencia del dispositivo en que se encuentre dichos ficheros e incluso de la ubicación de los propios dispositivos. -

Estructuración por niveles. Estructuración en forma de árbol. Estructuración con grafos acíclicos => compartición de ficheros.

E S T R U C T U R A DE L OS S I S T E M A S D E F I C H E R OS La estructura lógica de un disco duro, tiene unos mecanismos que permiten a la unidad a acceder a los datos almacenados. Estos mecanismos son: -

Cilindro: conjunto de pistas que pueden ser leídas al mismo tiempo por las cabezas de una unidad de disco. Pista: conjunto de informaciones de control para identificar su principio y final, así como identificar y separar los sectores. Sector: unidad mínima de transferencia, identificado cada uno con < c, p, s >.

Bloque: agrupación lógica de sectores de disco. Es la unidad de transferencia mínima que usa el sistema de ficheros. Características: -

Optimiza la eficiencia de la e/s de los dispositivos secundarios de almacenamiento Proporciona un tamaño de bloque por defecto => 2^n sectores. Usuario puede definir el tamaño del bloque mediante el mkfsl format.

Formateo lógico Conjunto coherente de metainformación y datos que le permite al S.O conocer el espacio asignado y el espacio libre del dispositivo.

Un bloque de directorio contiene entradas de directorio que permiten acceder a los atributos de los ficheros / directorios correspondientes Metainformación: permite organizar la información dentro de los dispositivos de almacenamiento en un formato inteligible para el S.O permitiendo: -

Gestión de los bloques libres Gestión de los bloques asignados a ficheros

Adrian Tamayo

-

Estructurar directorios Integridad y validez datos

G E S T I Ó N DE L E S P A C I O (L I B R E , A S I G N A C I Ó N ) El espacio en disco es limitado, por lo que es necesario reutilizar el espacio de los ficheros borrados. El S.O controla el espacio disponible manteniendo información sobre los bloques / agrupaciones libres. Técnicas para gestionar el espacio libre: -

Mapa de bits. Lista de bloques libres => lista enlazada.

Mapa de bits O vectores de bits, formado por un bit por recurso existente (descriptor archivo, bloque o agrupación). Si el recurso está libre, el valor del bit asociado es 1, si no, es 0. Ej: los bloques 2, 3, 4, 8 y 9 de un disco están ocupados => MP: 1100011100. Lista enlazada Cada bloque tiene un enlace al siguiente bloque libre (NULL si se trata del último bloque). Lista de bloques libre libress Mantiene enlazados en una lista todos los bloques disponibles manteniendo un apuntador al primer elemento de la lista. -

Método no eficiente, excepto para dispositivos muy llenos y fragmentados. Uso de agrupaciones => clusters.

G E S T I Ó N DE L E S P A C I O O C U P A D O El S.O debe saber que bloques están asignados a un fichero y en qué orden. Técnicas para gestionar el espacio ocupado: -

Lista enlazada de bloques Índices enlazados (FAT) Asignación Indexada => bloques de índices Métodos Híbridos Lista enlazada de blo bloques ques

Índices enlazados

Agrupación / cluster cluster:: conjunto de bloques que se gestionan como una unidad lógica de gestión de almacenamiento => 2^n bloques.

Adrian Tamayo

Bloques de índices

Métodos híbridos

E S T R U C T U R A S D E L S I S T E M A DE F I C H E R O S ( U N I X / L I N U X )

Bloque de autoarranq autoarranque ue (Boot Sector): contiene el código inicial para arrancar el S.O. Superbloque Superbloque: contiene información que describe la estructura del sistema de ficheros. Mapa de bits bits: gestión del espacio libre. I – nodos nodos: gestión del espacio ocupado. Directorio y dat datos os os: contiene información sobre la estructura de directorios y los datos de los usuarios. Estructura superbloq superbloque ue

Adrian Tamayo

Estructura i – nodo

I NT E R P R E T A C I Ó N D E N OM B R E S E N U N I X

C O M P A R T I C I Ó N D E F I C H E R OS La forma más común para soportar a compartición es mediante los enlaces. Mediante estos, un mismo fichero puede tener asociado distintos nombres. Implementación: -

Enlaces simbólic simbólicos os os: se implementa como un nombre de camino absoluto o relativo al elemento compartido.

-

Enlaces físicos físicos: se implementa replicando las entradas en el directorio, las cuales apuntan a la misma estructura de control y datos.

T R A D U C C I Ó N D E D I R E C C I ON E S < dirección lineal, dirección tridimensional, (c, p, s) >

E S T R U C T U R A DE U N D I S C O

Cilindro: conjunto de pistas que pueden ser leídas al mismo tiempo por las cabezas de una unidad de disco. Pista Pista: conjunto de información de control para identificar su principio y final, para separar los sectores. Sector: unidad mínima de transferencia, identificada con el nombre . Tamaño del disco disco: nº cilindros x nº pistas/cilindro x nº sectores/pista x tamaño sector.

Adrian Tamayo

Tiempo acceso = Tseek + Tlatencia + Ttransferencia -

Tseek: tiempo que se tarda en llegar al cilindro deseado. Tlatencia: tiempo medio que tardan en llegar los datos debajo de las cabezas. Ttransferencia: tiempo de transferencia de los datos que depende de la velocidad rotacional del disco y del tamaño de los datos.

TÉ C NI C A S D E A C E L ER A C I Ó N . P L A N IF IC A C IÓ N D E D IS C O 1) 2) 3) 4) 5)

FCFS (First Come First Served) SSTF (Shortest Seek Time First) SCAN (Política del ascensor) C – SCAN (Cyclic – SCAN) C-LOOK (variante de C – SCAN)

FCFS: Algoritmo de planificación que atiende las solicitudes según estas van llegando a la cola de solicitudes.

SSTF: Algoritmo de planificación que atiende primero las solicitudes más cercanas a la posición del cabezal.

Adrian Tamayo

SCAN: Algoritmo de planificación dónde el cabezal del disco se mueve de un extremo a otro atendiendo las peticiones que haya de por medio. Cuando el cabezal llega a un extremo, repite el proceso en sentido contrario.

C – SCAN: Algoritmo de planificación dónde el cabezal del disco se mueve desde el inicio del hasta el final atendiendo las peticiones. En llegar al final vuelve al inicio del disco sin atender ninguna petición. Una vez en el inicio vuelve a atender las peticiones.

Adrian Tamayo

C – LOOK: Algoritmo de planificación dónde el cabezal se mueve en un sentido atendiendo peticiones, mirando si quedan más peticiones que atender en esa dirección. En caso de que ya no haya ninguna petición más que atender en esa dirección, entonces repetirá el proceso en sentido contrario.

C A C HE D E BL O Q U E S Estructura de datos en memoria con los bloques más frecuentemente utilizados. Políticas de escritura -

Escritura inmediata (write – through): se escribe cada vez que se modifica el bloque. Reduce el rendimiento del sistema.

-

Escritura diferida (write – back): sólo se escriben los datos a disco cuando se eligen para su reemplazo por falta de espacio en cache. Mejora rendimiento, pero tiene problemas de fiabilidad.

-

Escritura retrasada (delayed – write): escribe a disco los bloques de datos modificados en cache de forma periódica cada cierto tiempo. o Reduce pérdida de datos o Bloques especiales se escriben inmediatamente en disco o No quita el disco sin antes volcar los datos de la cache

-

Escritura al cierre (write – on – close): al cerrar un archivo, se vuelcan al disco los bloques del mismo que tienen datos actualizados.

Adrian Tamayo...