SISTEMAS OPERATIVOS II

Presentación del tema: "SISTEMAS OPERATIVOS II"— Transcripción de la presentación:

1 SISTEMAS OPERATIVOS II
SISTEMAS DE ARCHIVOS

2 SISTEMA DE ARCHIVOS Es un conjunto de tipos de datos abstractos que son implementados para la organización jerárquica, manipulación, direccionamiento, almacenamiento, acceso y recuperación de datos. Los SO tienen su propio sistema de archivos. Pueden ser representados en forma textual (ej. Shell de dos) o gráficamente (ej. Explorador de Windows) utilizando un gestor de archivos. Clasificación: Sistema de archivos de disco Sistema de archivos de red Sistema de archivos de propósito especial. Ejemplos de sistemas de Archivos: FAT, NTFS, UMSDOS, UDF, XFS, EXT2, EXT3, EXT4, REISERFS

3 ESTRUCTURA DE ARCHIVOS
Sistemas de archivos de discos Es el que está diseñado para el almacenamiento de archivos en una unidad de disco, que puede estar conectada directa o indirectamente a la computadora. HFS.- Sistema de archivo de MAC. Se usa en todo tipo de medio de almacenamiento, desde CD y DVD hasta el disco duro. HFS+ es la variante del anterior. Soporte para una mayor capacidad de almacenamiento, unicode entre otros.

4 ESTRUCTURA DE ARCHIVOS
Sistemas de archivo de red Es el que accede a sus archivos a través de una red. Bajo esta división hay 2 tipos: Archivos distribuidos (no proporcionan una e/s en paralelo). Archivos paralelos (proporcionan una e/s de datos en paralelo).

5 ESTRUCTURA DE ARCHIVOS
Sistemas de archivos de propósito especial Los que no son ni sistemas de archivos de disco, ni sistemas de archivos de red. Ej. ROMFS, SWAP, SYSFS, TMPFS, ARCHFS, CDFS, CFS, DEVFS, UDEV, etc.

6 PERMISOS DE ACCESO A ARCHIVOS
La mayoría de los sistemas de archivos actualmente, permiten asignar permisos de acceso a los archivos para determinados usuarios y grupos de usuarios.

7 ESTRUCTURA DE ARCHIVOS
Tres formas comunes pueden representarse: 1. Secuencia no estructurada de bytes.- En donde el SO no le importa que contiene el archivo, sólo ve bytes. El reconocimiento del contenido lo realiza los programas en el nivel de usuario. 2. Secuencia de registros.- Bajo este esquema una archivo es una secuencia de registros de longitud fija. Con cierta estructura interna. La idea es que se graba o se lee es un registro. Es obsoleto el esquema. 3. Árbol.- En esta organización se trata de un árbol de registros, donde no tienen la misma longitud. Cada uno contiene un campo “clave” en una posición específica . El árbol está ordenado de acuerdo a la clave. La búsqueda se hace por clave. En este esquema el SO es quien decide donde va a colocar el siguiente registro.

8 ORGANIZACIÓN JERÁRQUICA

9 TIPOS DE ARCHIVOS Archivos regulares.- Son los que contienen información del usuario. Generalmente son archivos ASCII o archivos binarios. Directorios.- Son archivos de sistema que sirven para mantener la estructura del sistema de archivos. Archivos especiales por caracteres.- Sirven para modelar dispositivos de e/s en serie como terminales, impresoras, redes. Archivos especiales por bloques.- Sirven para modelar discos.

10 ACCESO A ARCHIVOS Acceso Secuencial.- Son aquellos que deben leer todos los bytes o registros sin saltarse en orden, iniciando por el principio. Es apropiado este método cuando el medio de almacenamiento es cinta magnética, no disco. Acceso Aleatorio.- Esto fue posible cuando aparecieron los discos para almacenar archivos. La lectura del archivo era en desorden. Su acceso al registro era por clave no por la posición. Son esenciales para muchas aplicaciones Ej. Sistema de base de datos. ** En algunos SO de macrocomputadoras antiguas los archivos se clasifican como secuenciales o de acceso directo en el momento en que se crean. Los SO modernos no hacen esta distinción todos sus archivos son automáticamente de acceso directo.

11 ACCESO A ARCHIVOS Otros métodos de acceso (ISAM)
Tiene su base en el acceso directo, ya que éstos métodos utilizan un índice para el archivo. El índice contiene punteros a diversos bloques. La búsqueda (binaria) se realiza primero en los índices. Y éste le indique cuál es el bloque donde se encuentra el registro buscado. Cuando el archivo de índices es muy grande, se crea un índice primario. IBM utiliza un índice maestro pequeño que apunta a los bloques de disco de un índice secundario. Método (ISAM, indexed sequential access method).

12 ACCESO A ARCHIVOS Otros métodos de acceso Archivos VSAM (Virtual Storage Access Method) Es un sistema de archivos usado en mainframes de IBM. Acelera el acceso a los datos en archivos utilizando un índice invertido (árbol B+) de todos los registros añadidos a cada archivo. El sistema de archivos orientado a registros VSAM comprende cuatro métodos de accesos: Key Sequenced Data Set (KSDS). Relative Record Data Set (RRDS) Entry Sequenced Data Set (ESDS) Linear Data Set (LDS). Los registros VSAM pueden ser de longitud fija o variable.

13 ATRIBUTOS DE ARCHIVOS Todo archivo tiene un nombre y ciertos datos.
Todos los SO asocian información adicional a cada archivo. Los datos adicionales se llama Atributos. La lista de Atributos varía de un SO a otro. Protección, Contraseña, Creador, Propietario son atributos que tienen que ver con la protección del archivo. Las banderas son bits que controlan o habilitan alguna propiedad específica. Algunos SO de macrocomputadoras exige que se especifique un tamaño máximo en el momento de crearse un archivo, a fin de poder reservar la cantidad máxima de almacenamiento.

14 ATRIBUTOS DE ARCHIVOS Protección
CAMPO SIGNIFICADO Protección Quién puede acceder al archivo y de qué modo Contraseña Contraseña requerida para acceder al archivo Creador Identificador de la persona que creó el archivo Propietario Propietario actual Bandera de sólo lectura 0=lectura/escritura; 1=sólo lectura Bandera de oculto 0=normal; 1=no mostrar en los listados Bandera de sistema 0=archivo normal; 1=archivo de sistema Bandera ASCII/binario 0=archivo ASCII; 1=archivo binario Bandera de archivado 0=ya se respaldó; 1=necesita respaldarse Bandera de acceso aleatorio 0=sólo acceso secuencial;1=acceso aleatorio

15 ATRIBUTOS DE ARCHIVOS Bandera de temporal
CAMPO SIGNIFICADO Bandera de temporal 0=normal; 1=eliminar al salir el proceso Bandera de candado 0=sin candado; diferente de cero = con candado. Longitud de registro Número de bytes en cada registro Posición de la clave Distancia de la clave desde el principio de cada registro Longitud de la clave Número de bytes del campo de la clave Tiempo de creación Fecha y hora de creación del archivo Tiempo de último acceso Fecha y hora del último acceso al archivo Tiempo de último cambio Fecha y hora en que se modificó por última vez. Tamaño actual Número de bytes del archivo

16 OPERACIONES CON ARCHIVOS
CREATE El archivo se crea sin datos. El propósito es anunciar que va a existir un archivo con algunos atributos. DELETE Para eliminar el espacio en disco ocupado por el archivo a eliminarse. Siempre hay una llamada al SO para este fin. OPEN Antes de abrir un archivo, un proceso debe abrirlo. El propósito de la llamada OPEN es que el SO obtenga los atributos y la lista de direcciones de disco y lo coloque en memoria principal a fin de agilizar el acceso. CLOSE Los atributos y las direcciones de disco ya no son necesarios, el SO hace la llamada para liberar el espacio correspondiente en las tablas internas.

17 OPERACIONES CON ARCHIVOS
READ Se leen los datos del archivo. El invocador debe especificar cuántos datos se necesitan y también debe suministrar un buffer para colocarlos. WRITE Se escriben datos en el archivo, en la posición actual. APPEND Es una restricción del Write, ya que la escritura será al final del archivo. SEEK En el caso de archivos de acceso aleatorio, se requiere un método para especificar el lugar del que deben tomarse los datos.

18 OPERACIONES CON ARCHIVOS
GET ATTRIBUTES Algunos procesos necesitan leer los atributos de un archivo para realizar su trabajo. Ej. El programa MAKE de UNIX se usa para administrar proyectos de desarrollo de software que constan de muchos archivos fuente. (examina los tiempos de modificación para el # de compilaciones). SET ATTRIBUTES Esta llamada al sistema lo realiza cuando el usuario establece o modifica algunos atributos. El modo protección y la mayoría de las banderas son ejemplos. RENAME Esta llamada al SO le permite al usuario cambiar el nombre del archivo.

19 DIRECTORIOS A fin de organizar los archivos, los sistemas de archivos casi siempre tienen directorios. Sistema de directorio jerárquico. Un directorio normalmente contiene varias entradas, una por archivo. Nombre de archivo + apuntador a otra estructura de datos donde están los atributos y direcciones de disco. Nombre de archivo y sus atributos + dirección de disco. Es muy útil el uso de un directorio por usuario.

20

21 NOMBRES DE RUTA El sistema de archivos se organiza en forma de árbol de directorios Nombre de ruta absoluto.- (únicos) Es cuando a cada archivo se le asigna la ruta desde el directorio raiz hasta el archivo. Ej. /usr/ast/mailbox Nombre de ruta relativo.- (llamado directorio actual).- Un usuario puede designar un directorio como directorio de trabajo actual. Entonces los nombres de archivo que no comiencen en el directorio raiz se tomarán en relación con el directorio con el trabajo. Ej. Directorio de trabajo actual es: /usr/ast/ entonces se podrá hacer referencia

22 OPERACIONES CON DIRECTORIOS
Create : Se crea un directorio. En muy pocos casos se usa el programa mkdir. Delete: Se elimina un directorio. OpenDir: Los directorios pueden leerse. Antes de listar los archivos debe abrirse el directorio. CloseDir: Una vez que se ha leído un directorio, debe cerrarse para liberar espacio de tablas internas ReadDir: Devuelve la siguiente entrada de un directorio abierto. Rename: Cambia el nombre del directorio. Link: Técnica que permite a un archivo aparecer en más de un directorio. UnLink: Elimina la entrada del directorio. El archivo está sólo en un directorio.

23 IMPLEMENTACIÓN DE SISTEMAS DE ARCHIVOS
El aspecto más importante es poder relacionar bloques de disco con archivos. Asignación contígua Asignación por lista enlazada Asignación por lista enlazada empleando un índice. Nodos-j

24 IMPLEMENTACIÓN DE DIRECTORIOS
ASIGNACIÓN CONTIGUA Es el sistema más sencillo ya que almacena cada archivo como un bloque contiguo de datos en el disco. Ventajas: 1ra. La implementación es sencilla, basta recordar el número de la dirección en disco del primer bloque. 2da. El rendimiento es excelente porque es posible leer todo el archivo del disco en una sola operación. Desventajas: 1ra. NO es factible si no se conoce el tamaño máximo que tendrá el archivo. 2da. Es la fragmentación del disco que resulta de esta política de asignación. Se desperdicia espacio.

25 IMPLEMENTACIÓN DE DIRECTORIOS
ASIGNACIÓN POR LISTA ENLAZADA Guarda cada archivo como una lista enlazada de bloques de disco. La primera palabra de cada bloque se emplea como apuntador al siguiente. El resto del bloque se destina a datos. VENTAJAS Se puede utilizar todos los bloques. No se pierde espacio por fragmentación (menos por la fragmentación interna del último bloque). DESVENTAJAS El acceso aleatorio es extremadamente lento.

26 IMPLEMENTACIÓN DE DIRECTORIOS
ASIGNACIÓN POR LISTA ENLAZADA EMPLEANDO UN ÍNDICE Bajo este esquema se utiliza un apuntador de cada bloque y se le coloca en una tabla o índice en la memoria. VENTAJAS Todo el bloque está disponible para los datos. El acceso directo es mucho más fácil. Basta con guardar un solo entero (el # del bloque inicial) DESVENTAJA Toda la tabla debe estar en la memoria todo el tiempo para que funcione.

27 IMPLEMENTACIÓN DE DIRECTORIOS
NODOS-I (nodo-índice) Este método utiliza una pequeña tabla llamada nodos índices que lista los atributos y las direcciones en disco de los bloques del archivo. Las primeras pocas direcciones de disco se almacenan en el nodo-i mismo, cuando es pequeño el archivo. En archivos mas grandes una de las direcciones del nodo-i es la dirección de un bloque de disco llamado bloque de indirección sencilla. (bloque con direcciones de disco adicionales). Bloque de indirección doble: Contiene la dirección de un bloque que a su vez contiene una lista de indirección sencilla. Bloque de indirección triple: Utiliza el mismo procedimiento hacia atrás. Unix utiliza este esquema.

28 ADMINISTRACIÓN DEL ESPACIO EN DISCO
Dos posibles estrategias para almacenar un archivo de n-bytes: asignar n bytes consecutivos de espacio en disco, o dividir el archivo en varios bloques (no necesariamente contiguos) En el primer caso existe el problema que si el archivo crece, probablemente se pasará a otro lugar del disco. Por esa razón es que casi todos los sistemas de archivos dividen los archivos en bloques de tamaño fijo que no necesitan estar contiguos.

29 ADMINISTRACIÓN DEL ESPACIO EN DISCO
TAMAÑO DEL BLOQUE ¿Qué tamaño debe tener el Bloque? Varía de acuerdo a los SO, por lo regular van de 2k,4k y 8k. Sea cual fuere la decisión, es conveniente evaluarla periódicamente. ADMINISTRACIÓN DE BLOQUES LIBRES ¿Cómo seguir la pista a los bloques libres?. Lista enlazada de bloques de disco. Técnica que consiste en contener en cada bloque tantos números de bloques de disco libres. Con bloques de 1K y números de bloque de 32 bits, cada bloque de la lista libre contiene los números de 255 bloques libres.

30 ADMINISTRACIÓN DEL ESPACIO EN DISCO
ADMINISTRACIÓN DE BLOQUES LIBRES Mapa de bits.- Otra técnica en donde un disco con n bloques requiere de un mapa de bits con n-bits. Los bloques libres se representan con “1” en el mapa. Si hay suficiente memoria principal para contener el mapa de bits, este método generalmente es preferible, caso contrario, es mejor usar la lista enlazada.

31 CONFIABILIDAD DEL SISTEMA DE ARCHIVOS
Los discos pueden tener bloques defectuosos, aún nuevos, por lo que solían entregarse con una lista de bloques defectuosos. Cuando se inicializa originalmente el controlador en hardware de la unidad de disco lee los bloques defectuosos y los sustituye por otro de repuesto. Cuando un disco IDE o SCSI falla, casi siempre falla gravemente, porque se ha quedado sin sectores de repuesto. Los discos SCSI informan de un “error recuperado” cuando alteran la correspondencia de un bloque.

32 RENDIMIENTO DEL SISTEMA DE ARCHIVOS
El acceso a un disco es mucho más lento que el acceso a memoria. La lectura de una palabra en memoria toma decenas de nanosegundos, mientras que la lectura de un bloque en un disco duro puede tardar 50 microsegundos. Para reducir los accesos a disco se usa la técnica del caché de bloques ó caché de buffer. Un caché es una colección de bloques que lógicamente pertenecen al disco pero que se están manteniendo en la memoria por razones de rendimiento.

33 RENDIMIENTO DEL SISTEMA DE ARCHIVOS
CACHÉ DE BUFFER Se pueden usar diversos algoritmos para administrar el caché, uno de los más comunes es inspeccionar todas las solicitudes de lectura para ver si el bloque requerido está en el caché. Si está en el disco, se deja una copia en el caché. Problema: Si un bloque crítico de nodo-i se coloca en el caché y se modifica, pero no se reescribe en el disco, una caída dejaría al sistema de archivos en un estado inconsistente.

34 RENDIMIENTO DEL SISTEMA DE ARCHIVOS
CACHÉ DE BUFFER ¿Es probable que el bloque se necesite pronto otra vez? ¿Es indispensable el bloque para la consistencia del sistema de archivos? Los bloques se dividen en categorías: Bloques de nodo-i Bloques de Indirección Bloques de directorio Bloques de datos llenos Bloques de datos parcialmente llenos.

35 RENDIMIENTO DEL SISTEMA DE ARCHIVOS
CACHÉ DE BUFFER Los bloques que probablemente no se necesitarán pronto otra vez se colocan al frente, no al final, de la lista LRU, con objeto de que sus buffers se reutilicen rápidamente. Si el bloque es indispensable para la consistencia del sistema de archivos y ha sido modificado, se deberá escribir de inmediato en el disco, sin importar en qué extremo de la lista LRU se coloque.

36 DISCOS DUROS IDE

37 DISCOS DUROS IDE

38 DISCOS DUROS IDE El disco duro o rígido es un dispositivo no volátil.
Emplea un sistema de grabación magnética digital. Dentro de la carcasa hay una serie de platos metálicos apilados girando a gran velocidad. Sobre los platos se sitúan cabezales encargados de leer o escribir los impulsos magnéticos. Existen diferentes estándares para comunicar un disco duro con el computador. Las interfaces mas comunes son: IDE (Integrated Drive Electronic), también llamado ATA. SCSI ( Small Computers System Interface) usado en servidores SATA (Serial ATA) estandarizado en el 2004 SAS (Serial Attached SCSI) FC (Fiber Channel) Exclusivo para servidores

39 PARTES DEL DISCO DURO Plato: cada uno de los discos que hay dentro del disco duro. Cara: cada uno de los dos lados de un plato. Cabeza: número de cabezales. Pista: una circunferencia dentro de una cara; la pista 0 está en el borde exterior. Cilindro: conjunto de varias pistas; son todas las circunferencias que están alineadas verticalmente (una de cada cara). Sector: Cada una de las divisiones de una pista. El tamaño del sector no es fijo. El primer sistema de direccionamiento que se usó fue el (cilindro-cabeza-sector), ya que con estos tres valores se puede situar un dato cualquiera del disco. Actualmente se usa el (direccionamiento lógico de bloques), que consiste en dividir el disco entero en sectores y asignar a cada uno un único número.

40 Tipos de conexión Si hablamos de disco rígido podemos citar a los distintos tipos de conexión que poseen los mismos con la placa madre, es decir pueden ser: sata, ide, scsi o sas. IDE: Integrated Device Electronics ("Dispositivo con electrónica integrada") o ATA (Advanced Technology Attachment), controla los dispositivos de almacenamiento masivo de datos, como los discos duros.

41 DISCOS SCSI SCSI: Son discos duros de gran capacidad de almacenamiento . Hay tres especificaciones: SCSI Estándar (Standard SCSI), SCSI Rápido (Fast SCSI) y SCSI Ancho-Rápido (Fast-Wide SCSI). Su tiempo medio de acceso puede llegar a 7 mseg y su velocidad de transmisión secuencial de información puede alcanzar teóricamente los 5 Mbps en los discos SCSI Estándares, los 10 Mbps en los discos SCSI Rápidos y los 20 Mbps en los discos SCSI Anchos-Rápidos (SCSI-2). Un controlador SCSI puede manejar hasta 7 discos duros SCSI (o 7 periféricos SCSI). A diferencia de los discos IDE, pueden trabajar asincrónicamente con relación al microprocesador, lo que los vuelve más rápidos.

42 DISCOS DURO SATA SATA: Nuevo estándar de conexión que utiliza un bus serie para la transmisión de datos. Notablemente más rápido y eficiente que IDE. En la actualidad hay dos versiones, SATA 1 de hasta 1,5 Gigabits por segundo (192 MB/s) y SATA 2 de hasta 3,0 Gb/s (384 MB/s) de velocidad de transferencia.

43 DISCO DURO FC Es una tecnología de red utilizada principalmente para redes de almacenamiento, disponible primero a la velocidad de 1 Gbps y posteriormente a 2, 4 y 8 Gbps. A pesar de su nombre, la señalización del Canal de Fibra puede funcionar tanto sobre pares de cobre, como sobre El protocolo del Canal de fibra (FCP) es el protocolo de interfaz de scsi sobre Fibre Channel. cables de fibra óptica.

44 DISCO DURO SAS SAS (Serial Attached SCSI) Interfaz de transferencia de datos en serie, sucesor del SCSI paralelo, aunque sigue utilizando comandos SCSI para interaccionar con los dispositivos SAS. Aumenta la velocidad y permite la conexión y desconexión de forma rápida. Una de las principales características es que aumenta la velocidad de transferencia al aumentar el número de dispositivos conectados, Los discos SATA pueden ser utilizados por controladoras SAS pero no a la inversa, una controladora SATA no reconoce discos SAS.

45 CARACTERÍSTICAS DE UN DISCO DURO
Las características que se deben tener en cuenta en un disco duro son: Tiempo medio de acceso: Tiempo medio que tarda la aguja en situarse en la pista y el sector deseado; es la suma del Tiempo medio de búsqueda (situarse en la pista), Tiempo de lectura/escritura y la Latencia media (situarse en el sector). Tiempo medio de búsqueda: Tiempo medio que tarda la aguja en situarse en la pista deseada; es la mitad del tiempo empleado por la aguja en ir desde la pista más periférica hasta la más central del disco. Tiempo de lectura/escritura: Tiempo medio que tarda el disco en leer o escribir nueva información: Depende de la cantidad de información que se quiere leer o escribir, el tamaño de bloque, el número de cabezales, el tiempo por vuelta y la cantidad de sectores por pista.

46 CARACTERÍSTICAS DE UN DISCO DURO
Latencia media: Tiempo medio que tarda la aguja en situarse en el sector deseado; es la mitad del tiempo empleado en una rotación completa del disco. Velocidad de rotación: Revoluciones por minuto de los platos. A mayor velocidad de rotación, menor latencia media. Tasa de transferencia: Velocidad a la que puede transferir la información a computador una vez la aguja está situada en la pista y sector correctos. Puede ser velocidad sostenida o de pico.