1 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos Sistemas Operativos (Tema 18 en apuntes prof. Rovayo)

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1 1 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos Sistemas Operativos (Tema 18 en apuntes prof. Rovayo)

2 22 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos Índice: 1.Servidores de Archivos 2.Medidas adicionales de seguridad 3.Concurrencia con archivos 4.Transacciones

3 33 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos Índice: 1.Servidores de Archivos 2.Medidas adicionales de seguridad 3.Concurrencia con archivos 4.Transacciones

4 4 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos 1. Servidores de Archivos  Arquitectura cliente servidor: posibilidades…  Compartición información  Puestos de trabajo sin discos  Movilidad de usuarios  Gestión centralizada de copias de seguridad  Protección contra virus  …

5 5 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos 1. Servidores de Archivos  Modelos de diseño:  Servidor de discos virtuales  Servidor de archivos físicos  Servidor de archivos lógicos  Sistemas múltiples  Diferencia: dónde se encuentra el administrador de archivos Servidor de discos virtuales  Cada usuario/cliente tiene asignado un conjunto de bloques del disco en servidor usuario 1 usuario 2 usuario 3 usuario 4 usuario 5

6 6 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos 1. Servidores de Archivos Servidor de discos virtuales (cont.)  Servidor: simula las operaciones de leer y escribir bloques  Clientes: tienen un administrador de archivos completo cliente servidor Administrador de Archivos Gestor de disco virtual en red Gestor de red Gestor de disco Adaptador de peticiones Gestor de red

7 7 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos 1. Servidores de Archivos Servidor de discos virtuales (cont.)  Ventajas:  Muy fácil de incorporar a un SO bien estructurado  Cada usuario tiene garantizado su espacio en disco, pudiendo elegir el sistema de archivos que quiera usar  Protección entre usuarios: aislamiento total  Inconvenientes:  Aislamiento total  Dificultad para ampliar espacio asignado a cada usuario

8 8 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos 1. Servidores de Archivos Servidor de archivos físicos  El servidor soporta archivos planos  No soporta estructuras de directorios ni operaciones sobre sistema de archivos  Exclusivamente: creación, destrucción, y operaciones sobre contenido ArchivoTamañoBloques 1234124 1355334 ………

9 9 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos 1. Servidores de Archivos Servidor de archivos físicos (cont.)  Servidor: parte de la administración de archivos  Criterios de asignación, Gestión de espacio libre y ocupado, operaciones sobre archivos  Clientes: Resto de la administración de archivos cliente servidor Administrador de Archivos (directorios) Lectura y escritura de archivos Gestor de red Gestor de disco Administrador de archivos físicos Gestor de red

10 10 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos 1. Servidores de Archivos Servidor de archivos físicos (cont.)  Ventajas:  Espacio asignado a cada usuario/cliente ya no es fijo  Inconvenientes:  Fallo entre creación de archivo y registro de su referencia por cliente: archivo perdido Difícil de detectar esta situación  Aislamiento entre usuarios

11 11 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos 1. Servidores de Archivos Servidor de archivos lógicos  Servidor: contiene administrador de archivos completo  Clientes: si acaso, servidor de archivos mínimo con reserva de bloques  Justificación: optimizar tráfico a través de red cliente servidor Administrador de Archivos (bloques) Adaptador de peticiones Gestor de red Gestor de disco Administrador de Archivos Gestor de red

12 12 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos 1. Servidores de Archivos Servidor de archivos lógicos (cont.)  Ventajas:  Se pueden compartir archivos (todos los clientes comparten el mismo sistema de archivos)  Es posible cambiar Sistema Operativo de clientes conservando los archivos del servidor  Inconvenientes:  Más carga de trabajo en servidor: posible cuello de botella

13 13 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos 1. Servidores de Archivos Sistemas múltiples  Normalmente, los clientes también tienen sus propios discos locales  Acceso a sistemas de archivos remotos:  Forma 1: Identificaciones de archivo ampliadas: \\servidor\directorio\archivo  Forma 2: discos remotos como locales, con nombres de unidades especiales o montados sobre árbol de directorio F:\directorio\archivo

14 14 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos 1. Servidores de Archivos Sistemas múltiples  Estructura de los sistemas operativos clientes: Administrador local de archivos Adaptador de servicios de red Gestor de red Sistema virtual de archivos Cliente de archivos de red Gestor de red Administrador local de archivos Forma 1 Forma 2

15 15 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos Índice: 1.Servidores de Archivos 2.Medidas adicionales de seguridad 3.Concurrencia con archivos 4.Transacciones

16 16 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos 2. Medidas adicionales de seguridad 1.Actualización Indivisible 2.Almacenamiento estable 3.Sistemas multicopia

17 17 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos 2. Medidas adicionales de seguridad 1.Actualización Indivisible 2.Almacenamiento estable 3.Sistemas multicopia

18 18 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos 2.1 Actualización indivisible  Posible problema: si un proceso aborta durante la actualización de un archivo, dicho archivo puede quedar incoherente Ventas Actualización Almacen  Actualización indivisible:  Mediante transacciones  Mediante archivos de versión múltiple

19 19 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos 2.1 Actualización indivisible  Archivos de versión múltiple:  Se genera una copia de seguridad en el momento de abrir para modificar  Cuando se cierra archivo: se elimina copia  Si archivo no se cierra correctamente: se puede restaurar copia Ventas Actualización Almacen Copia de Almacen

20 20 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos 2. Medidas adicionales de seguridad 1.Actualización Indivisible 2.Almacenamiento estable 3.Sistemas multicopia

21 21 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos 2.2 Almacenamiento estable  Posible problema: ¿Qué ocurre si la información se degrada por culpa del soporte?  Almacenamiento estable: dos discos idénticos  Para actualizar un sector… 1.Actualizar primer disco 2.Leer y comprobar que no tiene errores 3.Si está correcto, actualizar segundo disco Administrador de archivos 1 2 3

22 22 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos 2. Medidas adicionales de seguridad 1.Actualización Indivisible 2.Almacenamiento estable 3.Sistemas multicopia

23 23 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos 2.3 Sistemas multicopia  Combinación de ideas anteriores:  varias grabaciones del mismo archivo en cada entrada de directorio  Probabilidad casi nula de que se dañe el mismo bloque en todas las grabaciones del mismo archivo  ¡Cada copia en un soporte diferente!  Directorio de un sistema UNIX multicopia: NombreNodos-i Datos1151730 Prueba3465589 Prog_A120397 …………

24 24 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos Índice: 1.Servidores de Archivos 2.Medidas adicionales de seguridad 3.Concurrencia con archivos 4.Transacciones

25 25 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos 3. Concurrencia con archivos  Se da no solo en servidores, sino en cualquier sistema multiprogramado  Servicios para el control de la concurrencia con sobre archivos  Apertura exclusiva  Apertura compartida  Bloqueo (LOCK) y desbloqueo (UNLOCK) Registros Zonas del archivo (posición y número de bytes)  Si se intenta abrir un archivo en modo incompatible con restricciones actuales: error  Si se intenta bloquear parte de un archivo bloqueado  Error  Espera

26 26 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos 3. Concurrencia con archivos  Pasos para actualizar cualquier información: bloquearleeractualizardesbloquear  Posibles problemas:  De programación  De ejecución Problemas de programación  Actualizar sin bloquear  Idea 1: obligar a que sólo se pueda actualizar un área si está bloqueada bloquearleeractualizardesbloquear

27 27 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos 3. Concurrencia con archivos bloquearleer actualizar desbloquear Problemas de programación (cont.)  Actualizar sin bloquear (cont.)  Idea 2: obligar además a que sólo se pueda leer si previamente se ha bloqueado bloqueardesbloquear  No levantar bloqueo  Idea: Limitar en el tiempo la duración de los bloqueos Fallo: eso es hacer una suposición sobre la velocidad relativa de los procesos

28 28 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos 3. Concurrencia con archivos Problemas de ejecución  Proceso aborta y deja bloqueos sin levantar  Si archivo es local: administrador de archivos levanta los bloqueos  Si archivo es remoto: administrador de archivos local lo detecta e informa a servidor para que levante bloqueos  Si cae la máquina en que se ejecuta proceso: servidor detecta que el cliente ha caído y levanta todos los bloqueos de sus procesos.

29 29 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos Índice: 1.Servidores de Archivos 2.Medidas adicionales de seguridad 3.Concurrencia con archivos 4.Transacciones

30 30 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos 4. Transacciones  Transacción = conjunto de actualizaciones que se realizan de manera atómica  O se realizan todas o no se realiza ninguna  Primitivas:  BEGIN_TRANSACTION  END_TRANSACTION / COMMIT  CANCEL_TRANSACTION / ABORT / ROLLBACK

31 31 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos 4. Transacciones 1.Propiedades de las transacciones 2.Realización de las transacciones 3.Concurrencia con transacciones

32 32 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos 4. Transacciones 1.Propiedades de las transacciones 2.Realización de las transacciones 3.Concurrencia con transacciones

33 33 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos 4.1 Propiedades de las transacciones  Propiedades:  Serialidad  Indivisibilidad  Permanencia Serialidad  El resultado final de realizar varias transacciones en paralelo debe coincidir con el resultado de ejecutar las transacciones secuencialmente en algún orden A || B = A → B B → A ó

34 34 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos 4.1 Propiedades de las transacciones Serialidad (cont.)  Ejemplo: BEGIN_TRANSACTION x= 0; x= x+1; END_TRANSACTION A BEGIN_TRANSACTION x= 0; x= x+2; END_TRANSACTION B BEGIN_TRANSACTION x= 0; x= x+3; END_TRANSACTION C Esquema de Planificación Valor Final x=0;x=x+1x=0;x=x+2x=0;x=x+33 x=0; x=x+1;x=x+3x=0;x=x+22 x=0; x=x+1;x=0;x=x+2;x=x+35 …………………

35 35 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos 4.1 Propiedades de las transacciones Indivisibilidad  Si se completa la transacción se realizan todos los cambios. En caso contrario, no se realiza ninguno  Consecuencia 1:  Procesos ajenos a la transacción no deberían poder observar los estados intermedios  Consecuencia 2:  Procesos ajenos a la transacción siguen viendo estado inicial hasta que se completa transacción

36 36 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos 4.1 Propiedades de las transacciones Permanencia  Si se acepta la primitiva END_TRANSACTION, se garantiza que los cambios se hacen permanentes  Consecuencia:  Fallos posteriores a END_TRANSACTION no deben afectar a dicha permanencia  ¿Y si hay anidamiento de transacciones?  Anidamiento de transacciones: una transacción (transacción madre) puede tener como operación otra transacción (subtransacción)  Esto atenta contra la propiedad de permanencia

37 37 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos 4. Transacciones 1.Propiedades de las transacciones 2.Realización de las transacciones 3.Concurrencia con transacciones

38 38 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos 4.2 Realización de las transacciones  Realización individual:  Copia de información  Registro de escritura anticipada Realización de transacciones mediante copia  Idea: Se mantiene la información original y se hace copia local para la transacción  Si transacción se valida: se sustituye original por copia  Si transacción se cancela: se borra la copia  Inconveniente: volumen de la información que potencialmente puede ser modificada

39 39 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos 4.2 Realización de las transacciones Realización de transacciones mediante copia (cont.)  Bloques sombra:  Método aplicable en sistemas en que se usan tablas de referencias a bloque  Si se modifica un bloque → se crea bloque sombra … B0 B1 B2 B3 B4 B5 … Archivo Original … B0 B1 B2 B3 B4 B5 … Archivo Modificado

40 40 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos 4.2 Realización de las transacciones Realización de transacciones mediante copia (cont.)  Ventajas de bloques sombra:  Eficiente: sólo se copian los bloques que contienen información modificada  Los procesos ajenos a la transacción no ven los estados intermedios  Inconvenientes bloques sombra:  ¿Y si sistema de archivos no utiliza tablas de referencias a bloques?

41 41 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos 4.2 Realización de las transacciones Realización mediante registro de escritura anticipada  Al iniciar cada transacción se crea un archivo de log  ANTES de cada actualización, se escribe en log:  Valor original que se va a modificar  Valor por el que se sustituye  Si transacción se valida: se borra archivo de log  Si transacción se cancela: se recorre archivo de log en sentido inverso, deshaciendo cambios  Tras recuperarnos de un fallo: se detecta si había transacciones en vuelo por sus archivos de log

42 42 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos 4.2 Realización de las transacciones Realización mediante reg. de escr. anticipada (cont.)  Ventajas:  Eficiente: necesita mantener sólo copia de la información implicada en la actualización  Se puede implementar en cualquier sistema de archivos  Inconvenientes:  Procesos ajenos a la transacción ven estados intermedios

43 43 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos 4. Transacciones 1.Propiedades de las transacciones 2.Realización de las transacciones 3.Concurrencia con transacciones

44 44 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos 4.3 Concurrencia con transacciones  Objetivo: garantizar seriabilidad y atomicidad  Dos métodos:  Bloqueos automáticos  Control optimista Bloqueos automáticos  Idea: cada dato leído o modificado en la transacción se bloquea automáticamente desde que se toca hasta que termina transacción  Peligro: ¡riesgo de interbloqueos!

45 45 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos 4.3 Concurrencia con transacciones Bloqueos automáticos (cont.)  Solución: sistema asigna un número de orden a cada transacción  Mayor preferencia a menor número de orden (mayor antigüedad)  Formas de hacer valer la preferencia:  Herir-Esperar  Esperar-Morir  Herir-Esperar:  Si transacción solicitante más antigua: aborta la otra  Si transacción solicitante menos antigua: espera Dato Más reciente Más antigua Dato Más antigua Más reciente

46 46 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos 4.3 Concurrencia con transacciones Bloqueos automáticos (cont.)  Esperar-Morir:  Si transacción solicitante más antigua: espera a la otra  Si transacción solicitante menos antigua: aborta Dato Más reciente Más antigua Dato Más antigua Más reciente  Ventajas ambos métodos:  Simplicidad  Facilidad adaptación a servidores y sistemas distribuidos  Inconvenientes ambos métodos:  ¡Se abortan transacciones por el mero hecho de detectar un conflicto!

47 47 Tema 16: Servidores de Archivos y otros Conceptos 4.3 Concurrencia con transacciones Bloqueos automáticos (cont.)  Idea: si de detecta conflicto, aplicar método de detección de interbloqueo y abortar sólo si se ha producido Control Optimista  No se realiza bloqueo alguno de información  Se mantiene un registro de escritura  Tras terminar transacción, se comprueba si ha habido conflicto  Si es así, se aborta transacción  En caso contrario, se valida la transacción

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