Sistemas de archivos Msc. Rina Arauz

Sistema de Archivos (Sda)  Parte del Sistema Operativo responsable de la administración de la información.  El sistema de archivos es la parte del sistema operativo responsable de la administración de los datos en dispositivos de almacenamiento secundario. Sistemas de archivos 2

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Sistemas de archivos 4 Objetivo del SdA  Ocultar al usuario los detalles relativos al almacenamiento de información en dispositivos físicos mediante el uso de abstracciones  La abstracción fundamental proporcionada al usuario es el archivo  Un archivo es una secuencia lógica de datos agrupados bajo un nombre que el propio usuario asigna  Los usuarios pueden referirse al nombre de un archivo independientemente de dónde y cómo se halle físicamente almacenado

Sistemas de archivos 5 Visión funcional: servicios  Servicio de nombrado  Identifica un archivo dentro de algún tipo de organización lógica (p.e jerárquica)  Tipo del archivo, que permite saber qué tipo de información contiene  Servicios de almacenamiento  Seguridad, protección y cifrado. Necesario en sistemas multiusuario  Archivos compartidos por varios usuarios  Tratamiento especial según el tipo de archivo (FIFOS, enlaces, dispositivos)  Servicios de directorio  Organización lógica (p.e directorios jerárquicos)  Publicidad de la información

Sistemas de archivos 6 Visión funcional: organización lógica  En la vida real, las carpetas (archivos) en una oficina se agrupan siguiendo algún criterio establecido por el usuario formando grupos. A estos grupos se les asigna un nombre distinguirlos de otros grupos y para facilitar su localización  Los sistemas de archivos permiten agrupar varios archivos en directorios  Cada directorio tiene un nombre lógico asignado por el usuario

Sistemas de archivos 7 Visión funcional: directorios  Directorio único u organización a un solo nivel:  Todos los archivos están almacenados en un solo directorio  Es la estructura más simple y fácil de soportar y entender  No permite clasificar la información de ninguna manera  Si el sistema es multiusuario pueden existir problemas para nombrar los archivos  Directorio por cada usuario u organización a dos niveles:  Se asigna un directorio a cada usuario  Existe un directorio de directorios por encima (Directorio maestro)  Existen operaciones para actualizar el Directorio maestro  Estructura jerárquica en árbol:  Es el caso de UNIX  Para referirse a un archivo completo es necesario saber su nombre y el nombre de todos los directorios, desde la raíz hasta el que lo contiene (camino absoluto), o bien desde el directorio actual (camino relativo)

Sistemas de archivos 8 Visión funcional: directorios

Sistemas de archivos 9 Visión estructural: asignación  El sistema de archivos es el encargado de relacionar el nombre del un archivo con los datos que éste contiene  Alternativas de almacenamiento:  Contigua Crecimiento del tamaño de los archivos problemático La política de asignación lleva a fragmentación externa Reubicar la información es un procedimiento muy costoso  Por bloques Elección del tamaño de bloque (fragmentación interna) Contabilidad de bloques libres Es necesario un mecanismo para averiguar qué bloques pertenecen a un archivo

Sistemas de archivos 10 Visión estructural: localización  Tablas de bloques  Mantener una tabla con los bloques de cada archivo

Sistemas de archivos 11 Visión estructural: localización  Bloques enlazados  Se guarda el nombre del archivo junto con el primer bloque que ocupa  Cada bloque guarda qué bloque es el siguiente  Para buscar un bloque hay que recorrer todos los anteriores  Los bloques de datos contienen información del sistema de archivos, no solo del usuario

Sistemas de archivos 12 Visión estructural: localización  Nodos índice  Junto con el nombre del archivo se guardan punteros a todos sus bloques

Sistemas de archivos 13 Sistema de archivos de UNIX System V  El sistema de archivos reside en cualquier dispositivo que permita almacenar bloques de información; típicamente una partición de un disco  El espacio de almacenamiento se interpreta como una lista de bloques  El tamaño de bloque físico es de 512 bytes

 Organización del sistema de archivos en UNIX  Boot block  cotiene el código de arranque  Superblock  Describe el estado del sistema de archivos (tamaño, número total de archivos que puede contener, espacio libre dispon.  Lista de inodos  Cada archivo en UNIX tiene asociado un inodo, que lo describe (propietario, permisos, fecha de actualización, …)  Bloques de datos  datos de los archivos, donde cada uno de los bloques puede ser asignado a un archivo Sistemas de archivos 14

Sistemas de archivos 15 Nodos índice  Unix identifica un archivo a través de un nodo índice (i- node o nodo-i) que almacena toda la información necesaria para localizar los bloques que componen dicho archivo  Modo: indica qué tipo de archivo es y cuáles son los permisos de acceso al mismo  Propietario: UID y GID del propietario del archivo  Punteros directos: 12 punteros directos (32 bit cada uno)  Tres punteros con uno, dos y tres niveles de indirección respectivamente

Sistemas de archivos 16 Tipos de archivos  El tipo de archivo al que se refiere un nodo-i se almacena en el campo modo  Dependiendo del tipo de archivo se aplicará un tratamiento especial:  Archivos regulares: necesitan bloques para almacenar datos  Directorios: archivos especiales cuyos bloques contienen nombres y nodos-i de otros archivos  Enlaces simbólicos: contienen el nombre de otro archivo al que hace referencia.

Sistemas de archivos 17 Archivos especiales: directorios  Los directorios almacenan los nombres que los usuarios dan a sus archivos y los relacionan con sus nodos índice  UNIX establece una relación jerárquica en sus directorios  El primer directorio de la jerarquía recibe el nombre de raíz o root.  Los directorios pueden contener cualquier otro objeto del sistema de archivos (p.e. otro directorio)  Cada entrada en un directorio almacena, entre otras cosas, la siguiente información:  Nombre del objeto del sistema de archivos  i-node número de nodo índice de dicho objeto  ¿Cómo se localiza el nodo índice del archivo /home/elena/quijote.txt ?

Sistemas de archivos 18 Búsqueda de un archivo

Sistemas de archivos 19 Fiabilidad  Contra errores no catastróficos:  sector erróneo  Contra errores catastróficos:  Soluciones: Copias de seguridad Discos espejo  Recuperación de errores  fsck  chkdsk

Sistemas de archivos 20 RAID  Redundant Array o Inexpensive (Independent) Disks  Objetivos:  Permitir combinar varias unidades físicas en una lógica  Incrementar el rendimiento  Proporcionar tolerancia ante fallos  Existen distintos niveles RAID siendo los más populares el 0, 1, 4 y 5  Fundamento: data striping

Sistemas de archivos 21 Data striping  Consiste en dividir cada disco en franjas  Las franjas pueden ser desde 512 bytes hasta varios Mb  Cada franja de cada disco se combina con las correspondientes de los otros discos  De este modo se permite el acceso simultáneo  Ventaja: la carga queda siempre equilibrada entre todas las unidades  Problema: si las bandas son pequeñas el rendimiento puede caer si el giro de los discos no está sincronizado

Sistemas de archivos 22 Redundancia RAID  En un sistema RAID con N discos se puede emplear el disco N para poder recuperar la información si se estropea cualquier disco  El disco N contiene una XOR de los datos de cada disco  De este modo se puede recuperar la información  Problema: el disco N se convierte en un cuello de botella

Sistemas de archivos 23 RAID 0  No aporta redundancia, sólo data striping  Mejora el rendimiento A C etc. E B D F ABDCEF...

Sistemas de archivos 24 RAID 1  Conocida también como disco espejo: aporta redundancia (mínimo dos discos)  Mejora el rendimiento en lecturas A B etc. C A B C ABDCEF...

Sistemas de archivos 25 RAID 4  El último disco contiene los datos de paridad (mínimo tres discos)  Cuello de botella en el útimo disco A C etc. E B D F ABDCEF... P ab P cd etc. P ef

Sistemas de archivos 26 RAID 5  Es la configuración más empleada (mínimo tres discos, típicamente 5)  Elimina el cuello de botella en el útimo disco A C etc. P ef B P cd etc. E ABDCEF... P ab D etc. F

Sistemas de archivos 27 Sistema de archivos de UNIX Proporciona:  Estructura jerárquica  Tratamiento consistente de los datos  Creación y borrado de archivos  Crecimiento dinámico de archivos  Protección de los datos de los archivos  Independencia de dispositivo

Sistemas de archivos 28  Como es y como funciona la estructura del sistema de archivos en unix…..  Que es y como interviene o funciona el major number y el minor number en el sistema de archivos?  Estructura del sistema de archivos en unix system V : Bloque boot, superbloque, i-node, etc Que es y como funciona la tabla de control de acceso a archivos en unix? Cómo obtener el número de nodo-i a partir del camino en unix? TAREA: Estructura del sistema de archivos en unix