5.-sistemas De Archivos 452o61

5. Sistemas de archivos 5.1 Concepto de Sistema de Archivos. 5.2 Noción de archivo real y virtual. 5.3 Componentes de un sistema de archivos 5.4 Organización lógica y física 5.5 Mecanismo de a los archivos 5.6 Manejo de espacio en memoria secundaria 5.7 Modelo jerárquico. 5.8 Mecanismos de recuperación en caso de falla

5. Sistema de archivos Todas las aplicaciones de computadora requieren almacenar y recuperar información. Los tres problemas 1. Espacio de direcciones Mientras un proceso está en ejecución, puede almacenar una cantidad limitada de información dentro de su propio espacio de direcciones. Sin embargo, la capacidad de almacenamiento está restringida por el tamaño del espacio de direcciones virtuales. Para algunas aplicaciones este tamaño es adecuado; Ejemplo Las de reservaciones en aerolíneas, las bancarias o las de contabilidad corporativa, puede ser demasiado grandes.

5. Sistema de archivos 2. Disponibilidad de la información la información dentro del espacio de direcciones de un proceso es que cuando el proceso termina, la información se pierde. Para muchas aplicaciones (por ejemplo, una base de datos) la información se debe retener durante semanas, meses o incluso indefinidamente. Además, no debe desaparecer si una falla en la computadora acaba con el proceso.

5. Sistema de archivos 3. de la información Frecuentemente es necesario que varios procesos accedan a (partes de) la información al mismo tiempo. Ejemplo: Si tenemos un directorio telefónico en línea almacenado dentro del espacio de direcciones de un solo proceso, sólo ese proceso puede tener al directorio. La manera de resolver este problema es hacer que la información en sí sea independiente de cualquier proceso.

5. Sistema de archivos En consecuencia, tenemos tres requerimientos esenciales para e almacenamiento de información a largo plazo: 1. Debe ser posible almacenar una cantidad muy grande de información. 2. La información debe sobrevivir a la terminación del proceso que la utilice. 3. Múltiples procesos deben ser capaces de acceder a la información concurrentemente..

5. Sistema de archivos Son los algoritmos y estructuras lógicas utilizadas para poder acceder a la información que tenemos en el disco. Cada uno de los sistemas operativos crea estas estructuras y logaritmos de diferente manera independientemente del hardware. El desempeño de nuestro disco duro, la confiabilidad, seguridad, capacidad de expansión y la compatibilidad, estará en función de estas estructuras lógicas.

5.1 Concepto de Sistema de Archivos Estructuras Lógicas de los sistemas operativos Fat 12: Es el sistema de archivos de DOS, y es con el que formateamos los disquetes. Fue muy utilizado en las primeras PCs. Fat 16: Este sistema de archivos tenía muchas limitaciones, por ejemplo Si el disco duro era mayor de 2 GB, era imposible particionarlos y no usaba nombre largos en los archivos, solo 8 caracteres. Fat 32: Fue utilizado a partir de 1997, y pudo ser utilizado en Windows 98, pero a medida que el tamaño de los discos duros se incrementaba, surgieron nuevas limitaciones. Se llamó Fat32, por que utiliza números de 32 bits para representar a los clusters en lugar de los 16 en los sistemas anteriores. Nota: FAT=File Allocation Table o en español Tabla de Asignación de Archivos

5.1 Concepto de Sistema de Archivos

5.1 Concepto de Sistema de Archivos NTFS Especialmente creado para usarlo en Windows NT, es más complejo que los FAT. El propósito era satisfacer la demanda y necesidades de seguridad y eficacia para servidores y otras aplicaciones en red. No tiene limitaciones de tamaño clúster y en general en el disco. Una ventaja de este sistema de archivos es que tiene un sistema anti fragmentación. Máxima dimensión de archivo

16 TB

Máximo Numero de archivos

4.294.967.295(232-1)

Tamaño máximo del nombre de archivo

255 caracteres

Tamaño máximo del volumen

256 Tb

Caracteres permitidos en nombres de archivo

Cualquiera excepto \0 (nulo) y /

Nota: NTFS  New Technology File System

5.1 Concepto de Sistema de Archivos Representación Los sistemas de archivos pueden ser representados de forma textual (ej.: el shell de DOS) o gráficamente (ej.: Explorador de archivos en Windows) utilizando un gestor de archivos. El software del sistema de archivos se encarga de organizar los archivos (que suelen estar segmentados físicamente en pequeños bloques de pocos bytes) y directorios, manteniendo un registro de qué bloques pertenecen a qué archivos, qué bloques no se han utilizado y las direcciones físicas de cada bloque.

5.1 Concepto de Sistema de Archivos Los sistemas de archivos pueden ser clasificados en tres categorías: 1. sistemas de archivo de disco, Un sistema de archivo de disco está diseñado para el almacenamiento de archivos en una unidad de disco, que puede estar conectada directa o indirectamente a la computadora.

5.1 Concepto de Sistema de Archivos Los sistemas de archivos pueden ser clasificados en tres categorías: 2. sistemas de archivos de red Es el que accede a sus archivos a través de una red. Dentro de esta clasificación encontramos dos tipos de sistemas de archivos: a) Un sistema de archivos distribuido es un sistema de archivos de computadoras que sirve para compartir archivos, impresoras y otros recursos como un almacenamiento persistente en una red de computadoras. b) Los sistemas de archivos paralelos son tolerantes a fallas, están orientados a distribuir y replicar la data en múltiples servidores para logar un mayor desempeño y mantener la integridad de los datos, los mismos son tolerantes a perdidas de recursos (disco o nodos) y aun así mantener los datos disponibles. Este tipo de sistema de archivos se usa para sistemas de alto desempeño

5.1 Concepto de Sistema de Archivos Los sistemas de archivos pueden ser clasificados en tres categorías: 3. sistemas de archivos de propósito especial. (Special purpose file system). Aquellos tipos de sistemas de archivos que no son ni sistemas de archivos de disco, ni sistemas de archivos de red. Ejemplos: acme (Plan 9), archfs, cdfs, cfs, devfs, udev, ftpfs, lnfs, nntpfs, plumber (Plan 9), procfs, ROMFS, swap, sysfs, TMPFS, wikifs, LUFS, etc. Ejemplos de sistemas de archivos son: FAT, UMSDOS, NTFS, UDF, ext2, ext3, ext 4, ReiserFS, XFS, etc.

5.2 Noción de archivo real y Virtual Un archivo virtual, es un archivo de uso temporal que es utilizado por los procesos del sistema mientras se están ejecutando dichos procesos.

Estos archivos se crean durante la ejecución de un sistema y los utiliza para el almacenamiento de información, intercambio y organización mientras se ejecuta el sistema, su tamaño es muy variable y terminan al detener la ejecución del sistema, muchos de ellos son borrados, por ejemplo, los archivos *.tmp

Archivo Virtual: Se le conoce como archivo virtual, aquel que contiene los datos generados por el .

Archivo Real: Es un objeto que contiene programas, datos o cualquier otro elemento. Un archivo se muestra de manera real, en la información del espacio que ocupa en un disco duro o sistema de almacenamiento, en otras palabras su tamaño en bytes.

5.3 Componentes de un sistema de archivos Lo conforman todas aquellas rutinas encargadas de istrar todos los aspectos relacionados con el manejo de Archivos. Se define un File System como un sistema de software dedicado a la creación, destrucción, organización y lectura, escritura y control de de los archivos, funcionalmente los componentes de un sistema de archivos son lenguajes de comandos, interpretador de comandos, manejador del almacenamiento secundario, sistema de entrada y salida y mecanismos de respaldo y recuperación. En general, un Sistema de Archivos está compuesto por: 1. Métodos De , 2. istración De Archivos, 3. istración De Almacenamiento Secundario, 4. Mecanismos De Integridad. 5. Mecanismos de Organización Lógica 6. Directorio de identificadores 7. Sistemas teóricos de archivos 8. Mecanismos de organización física 9. Mecanismos de E/S 10. Scheduling E/S

5.3 Componentes de un sistema de archivos Métodos De . Se ocupan de la manera en que se tendrá a la información almacenada en el archivo. Ejemplo: Secuencial, Directo, indexado, etc. istración De Archivos. Se ocupa de ofrecer los mecanismos para almacenar, compartir y asegurar archivos, así como para hacer referencia a ellos. istración De Almacenamiento Secundario. Se ocupa de asignar espacio para los archivos en los dispositivos de almacenamiento secundario. En la siguiente figura se muestra un ejemplo de la istración de espacio en un disco duro.

5.3 Componentes de un sistema de archivos Mecanismos De Integridad. Se ocupan de garantizar que no se corrompa la información de un archivo, de tal manera que solo la información que deba estar en el, se encuentre ahí. Mecanismos de Organización Lógica. Contiene las diferentes rutinas y comandos a través de los cuales el podrá estructurar sus archivos virtuales. Directorio de Identificadores. Convierte los identificadores simbólicos de los archivos en identificadores internos, los cuales apuntarán a su descriptor o a una estructura que permite encontrar el archivo. Ejemplo: Los identificadores de enlace permite un identificador de archivo asignar únicamente a un nombre de ruta de un archivo asociado con el identificador de archivo. Sistemas Teóricos de Archivos. Su objetivo es el de activar y desactivar a través de las rutinas de abrir y cerrar archivos y verifica el modo de .

5.3 Componentes de un sistema de archivos Mecanismos de Organización Física. Traslada las direcciones lógicas en direcciones físicas correspondientes a las estructuras de memoria secundaria y los buffers en memoria principal necesarios para la transferencia de datos. Mecanismos de E/S. Por cada petición de al archivo real, este mecanismo genera la secuencia de operaciones elementales de entrada y salida que se necesita. SCHEDULING E/S. En este nivel es donde se tiene el número de peticiones pendientes así como de las que se están realizando y lleva el control y asignación de tiempo de U a las diferentes peticiones de E/S. .

5.4 Organización Lógica y Física Organización de Archivos: Se refiere a las diferentes maneras en las que puede ser organizada la información de los archivos, así como las diferentes maneras en que ésta puede ser accesada. Dado que hay 2 niveles de visión de los archivos (físico y lógico), se puede hablar también de 2 aspectos de organización de archivos: 1. Organización de archivos lógicos y 2. Organización de archivos físicos. .

5.4 Organización Lógica y Física El sistema de archivos está relacionado especialmente con la istración del espacio de almacenamiento secundario, fundamentalmente con el almacenamiento de disco. Una forma de organización de un sistema de archivos puede ser la siguiente: Se utiliza una “raíz” para indicar en qué parte del disco comienza el “directorio raíz ” . El “directorio raíz” apunta a los “directorios de s”. Un “directorio de ” contiene una entrada para cada uno de los archivos del . Cada entrada de archivo apunta al lugar del disco donde está almacenado el archivo referenciado. Esta forma de organización se muestra en la Figura siguiente:.

5.4 Organización Lógica y Física Los nombres de archivos solo necesitan ser únicos dentro de un directorio de dado. El nombre del sistema para un archivo dado debe ser único para el sistema de archivos. En sistemas de archivo “jerárquicos” el nombre del sistema para un archivo suele estar formado como el “nombre de la trayectoria” del directorio raíz al archivo. Ejemplo: /home/Alvaro/Mi música/La canción.ogg donde: '/' representa el directorio raíz donde está montado todo el sistema de archivos. 'home/Alvaro/Mi música/' es la ruta del archivo. 'La canción.ogg' es el nombre del archivo que se establece como único

5.4 Organización Lógica y Física Organización lógica. La mayoría de las computadoras organizan los archivos en jerarquías llamadas carpetas, directorios o catálogos. (El concepto es el mismo independientemente de la terminología usada.) Cada carpeta puede contener un número arbitrario de archivos, y también puede contener otras carpetas. Las otras carpetas pueden contener todavía más archivos y carpetas, y así sucesivamente, construyéndose un estructura en árbol en la que una «carpeta raíz» (el nombre varía de una computadora a otra) puede contener cualquier número de niveles de otras carpetas y archivos. A las carpetas se les puede dar nombre exactamente igual que a los archivos (excepto para la carpeta raíz, que a menudo no tiene nombre). El uso de carpetas hace más fácil organizar los archivos de una manera lógica.

5.4 Organización Lógica y Física Organización lógica. La mayor parte de las estructuras de organizaciones alternativas de archivos se encuentran dentro de estas cinco categorías: 1. Pilas Es la forma más fácil de organizar un archivo. Los datos se recogen en el orden en que llegan. Su objetivo es simplemente acumular una masa de datos y guardarla. Los registros pueden tener campos diferentes o similares en un orden distinto. Cada campo debe ser autodescriptivo, incluyendo tanto un campo de nombre como el valor. La longitud de cada campo debe indicarse implícitamente con delimitadores, explícitamente incluidos como un subcampo más.

5.4 Organización Lógica y Física Organización lógica. La mayor parte de las estructuras de organizaciones alternativas de archivos se encuentran dentro de estas cinco categorías: 2. ARCHIVOS SECUENCIALES Es la forma más común de estructura de archivos. Se emplea un formato fijo para los registros, son de la misma longitud y constan del mismo número de campos de tamaño fijo con un orden determinado. Se utilizan normalmente en aplicaciones de procesos por lotes, ya que es la única organización de archivos que se puede guardar tanto en cintas como en discos.

5.4 Organización Lógica y Física Organización lógica. La mayor parte de las estructuras de organizaciones alternativas de archivos se encuentran dentro de estas cinco categorías: 3. ARCHIVOS SECUENCIALES INDEXADOS Los registros se organizan en una secuencia basada en un campo clave presentando dos características, un índice del archivo para soportar los s aleatorios y un archivo de desbordamiento. El índice proporciona una capacidad de búsqueda para llagar rápidamente al registro deseado y el archivo de desbordamiento es similar al archivo de registros usado en un archivo secuencial, pero está integrado de forma que los archivos de desbordamiento se ubiquen siguiendo un puntero desde su registro predecesor. tarea de desbordamiento

5.4 Organización Lógica y Física Organización lógica. La mayor parte de las estructuras de organizaciones alternativas de archivos se encuentran dentro de estas cinco categorías: 4. ARCHIVOS INDEXADOS A los registros se accede solo a través de sus índices. No hay restricción en la ubicación de los registros, al menos un índice contiene un puntero a cada registro y pueden emplearse registros de longitud variable. Se suelen utilizar dos tipos de índices, uno exhaustivo que contiene una entrada para cada registro del archivo principal y se organiza como un archivo secuencial para facilitar la búsqueda, el otro índice es parcial que contiene entrada a los registros donde esté el campo de interés

5.4 Organización Lógica y Física Organización lógica. La mayor parte de las estructuras de organizaciones alternativas de archivos se encuentran dentro de estas cinco categorías: Archivos directos o de dispersión Explotan la capacidad de los discos para acceder directamente a cualquier bloque de dirección conocida. Se requiere un campo clave en cada registro. Los archivos directos son muy usados donde se necesita un muy rápido, donde se usan registros de longitud fija y donde siempre se accede a los registros de una vez. Ejemplo: Generalmente se encuentra en el Escritorio. El Menú Inicio se compone de s directos, y es utilizado generalmente para acceder a los programas instalados. Este tipo de archivo tiene la extensión .lnk (de link, "enlace" o "vínculo").

5.4 Organización Lógica y Física Organización física. Los datos son arreglados por su adyacencia física, es decir, de acuerdo con el dispositivo de almacenamiento secundario. Los registros son de tamaño fijo o de tamaño variable y pueden organizarse de varias formas para constituir archivos físicos. Cinta magnética. En este dispositivo el archivo físico está formado por un conjunto de registros físicos, y los bloques están organizados en forma consecutiva, ya que se asigna en igual forma. Además tales registros puede contener etiquetas que permitan un mayor control sobre los datos almacenados, y son las siguientes: - Etiqueta de volumen.- Contiene información que permite identificar la cinta, el nombre del propietario y cualquier información general requerida. - Etiqueta de archivo.- Se utilizan por pares para indicar el inicio y fin del archivo, contiene información acerca del nombre del archivo, fecha de creación. - Etiqueta de .- Sirven para guardar información adicional de importancia para el ; no son procesados por el sistema operativo.

5.4 Organización Lógica y Física Organización física. Los datos son arreglados por su adyacencia física, es decir, de acuerdo con el dispositivo de almacenamiento secundario. Los registros son de tamaño fijo o de tamaño variable y pueden organizarse de varias formas para constituir archivos físicos. Discos Magnéticos. El archivo físico en un disco es una colección de registros físicos de igual tamaño, los cuales pueden estar organizados en forma consecutiva, ligada o con una tabla de mapeo. En la organización contigua, el archivo utiliza registros físicos contiguos, siguiendo la secuencia normal de direcciones. La organización encadenada consiste un conjunto de bloques, cada uno de los cuales tiene un campo destinado para indicar la dirección del siguiente registro, o sea, para lo que se ha llamado enlace o liga.

5.4 Organización Lógica y Física METODOS DE ASIGNACION DE ESPACIO LIBRE Un método de asignación de espacio libre determina la manera en que un Sistema Operativo controla los lugares del disco que no están siendo ocupados. Para el control del espacio libre se puede utilizar como base alguno de los métodos teóricos: Vector de Bits, Lista Ligada, Por Agrupación y por Contador. VECTOR DE BITS Se tiene un arreglo de bits, el número de bits que tiene, representa cada sector del disco, o sea que si los sectores 10 y 11 están ocupados su representación será:  

5.4 Organización Lógica y Física METODOS DE ASIGNACION DE ESPACIO LIBRE Un método de asignación de espacio libre determina la manera en que un Sistema Operativo controla los lugares del disco que no están siendo ocupados. LISTA LIGADA Existe una cabecera en la que se tiene la dirección del primer sector vacío, ese sector a su vez, tiene un apuntador al siguiente bloque, y así sucesivamente hasta que se encuentre una marca indicando que ya no hay espacio libre, tal y como se muestra en la siguiente figura.  

5.4 Organización Lógica y Física METODOS DE ASIGNACION DE ESPACIO LIBRE Un método de asignación de espacio libre determina la manera en que un Sistema Operativo controla los lugares del disco que no están siendo ocupados. POR AGRUPACION Es similar a la lista ligada, solo que en este se tiene por cada sector, un grupo de apuntadores a varios espacios vacíos, al final de cada bloque se tiene un apuntador a otro grupo de apuntadores, observe la figura.  

5.4 Organización Lógica y Física METODOS DE ASIGNACION DE ESPACIO LIBRE Un método de asignación de espacio libre determina la manera en que un Sistema Operativo controla los lugares del disco que no están siendo ocupados. POR CONTADOR Aquí, por cada conjunto de bloques contiguos que estén vacíos, se tiene por cada apuntador, un número de inicio y el tamaño del grupo de sectores vacíos.  

5.5 Mecanismos de a los archivos

5.5 Mecanismos de a los archivos Existen varios mecanismos para acceder los archivos: Directorios, descriptores de archivos, mecanismos de control de y procedimientos para abrir y cerrar archivos. Descriptores de archivos. O bloque de control de archivos es un bloque de control que contiene información que el sistema necesita para istrar un archivo. Es una estructura muy dependiente del sistema. Puede incluir la siguiente información: • Nombre simbólico del archivo. • Localización del archivo en el almacenamiento secundario. • Organización del archivo (método de organización y ). • Tipo de dispositivo. • Datos de control de . • Tipo (archivo de datos, programa objeto, programa fuente, etc.). • Disposición (permanente contra temporal). • Fecha y tiempo de creación. • Fecha de destrucción. • Fecha de la última modificación. • Suma de las actividades de (número de lecturas, por ejemplo).  

5.5 Mecanismos de a los archivos Los descriptores de archivos suelen mantenerse en el almacenamiento secundario; se pasan al almacenamiento primario al abrir el archivo. A cada uno de los archivos se le asigna un descriptor el cual contendrá toda la información que necesitará el sistema de archivos para ejecutar con él los comandos que se le soliciten. El descriptor se mantendrá en memoria principal desde que el archivo es abierto hasta que sea cerrado, y debe tener al menos la siguiente información, identificación del archivo, lugar de almacenamiento, información del modo de .  

5.5 Mecanismos de a los archivos Identificación del archivo. Consiste de dos partes: nombre simbólico que es el que le da el y un identificador interno que es asignado por el sistema operativo (número). Lugar de almacenamiento así como el tamaño del archivo. Modo de . Se debe indicar en forma explícita quien puede accesar el archivo y conque derecho.  

5.5 Mecanismos de a los archivos Mecanismo de control de . Control de un sistema de información especializado en detectar los intentos de , permitiendo el paso de las entidades autorizadas, y denegando el paso a todas las demás. Involucra medios técnicos y procedimientos operativos. Mecanismo que en función de la identificación ya autenticada permite acceder a datos o recursos. Los Directorios son utilizados por el sistema operativo para llevar un registro de los archivos que incluye el nombre, los atributos y las direcciones en disco donde se almacenan los datos del archivo referenciado. . .  

5.5 Mecanismos de a los archivos Mecanismo de control de . Procedimientos de abrir y cerrar Open (abrir): antes de utilizar un archivo, un proceso debe abrirlo. La finalidad es permitir que el sistema traslade los atributos y la lista de direcciones en disco a la memoria principal para un rápido en llamadas posteriores. Close (cerrar): cuando concluyen los s, los atributos y direcciones del disco ya no son necesarios, por lo que el archivo debe cerrarse y liberar la tabla de espacio interno. .  

5.6 Manejo de espacio en memoria secundaria

5.6 Manejo de espacio en memoria secundaria La Memoria Secundaria, auxiliar, masiva, externa no es tan veloz pero tiene gran capacidad para almacenar información en dispositivos tales como discos, cintas magnéticas, discos ópticos. Los datos y programas se graban en la Memoria Secundaria, de esta forma, cuando se ejecuta varias veces un programa o se utilicen repetidamente unos datos, no es necesario darlos de nuevo a través del dispositivo de entrada.

5.6 Manejo de espacio en memoria secundaria Un archivo consta de un conjunto de bloques (correspondiente a la cantidad de información que se transfiere físicamente en cada operación de (lectura o escritura). El Sistema Operativo o Sistema de Gestión de Archivos es el encargado de la asignación de bloques a archivos, de lo que surgen dos cuestiones, en primer lugar, debe asignarle el espacio de Memoria Secundaria a los archivos y, en segundo lugar, es necesario guardar constancia del espacio disponible para asignar Cuándo existe una solicitud de almacenamiento o manejo de bloc libres en un file system surge una interrogante ¿cómo atenderlas? esto se lleva a cabo mediante una planificación de discos y para esto existen las siguientes políticas de planificación. a) FCFS b) SSTF c) SCAN d) SCAN de n-pasos e) C-SCAN f) Esquema Eschenbach Tarea de investigación

5.7 Modelo Jerárquico

5.7 Modelo Jerárquico El directorio contiene un conjunto de datos por cada archivo referenciado.

Una posibilidad es que el directorio contenga por cada archivo referenciado: • El nombre. • Sus atributos. • Las direcciones en disco donde se almacenan los datos. Otra posibilidad es que cada entrada del directorio contenga: • El nombre del archivo. • Un apuntador a otra estructura de datos donde se encuentran los atributos y las ,direcciones en disco.

5.7 Modelo Jerárquico El directorio contiene un conjunto de datos por cada archivo referenciado.

Una posibilidad es que el directorio contenga por cada archivo referenciado: • El nombre. • Sus atributos. • Las direcciones en disco donde se almacenan los datos. Otra posibilidad es que cada entrada del directorio contenga: • El nombre del archivo. • Un apuntador a otra estructura de datos donde se encuentran los atributos y las ,direcciones en disco.

5.7 Modelo Jerárquico Procedimientos con archivos Al abrir un archivo el S. O.: • • • •

Busca en su directorio el nombre del archivo. Extrae los atributos y direcciones en disco. Graba esta información en una tabla de memoria real. Todas las referencias subsecuentes al archivo utilizarán la información de la memoria principal.

5.7 Modelo Jerárquico El número y organización de directorios varía de sistema en sistema: Directorio único: el sistema tiene un solo directorio con todos los archivos de todos los s

5.7 Modelo Jerárquico El número y organización de directorios varía de sistema en sistema: Un directorio por : el sistema habilita un solo directorio por cada

5.7 Modelo Jerárquico El número y organización de directorios varía de sistema en sistema: Un árbol de directorios por : el sistema permite que cada tenga tantos directorios como necesite, respetando una jerarquía general

5.4 Organización Lógica y Física