Unidad IV Manejo de archivos

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Unidad IV Manejo de archivos

• M.C. Juan Carlos Olivares Rojas

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Temario

• 4.1 Introducción
• 4.2 Notación de archivo real y virtual
• 4.3 Componentes de un sistema de archivos
• 4.4 Organización lógica y física
• 4.5 Mecanismos de acceso a los archivos
• 4.6 Manejo del espacio de memoria secundaria

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Temario

• 4.7 Modelo jerárquico
• 4.8 Mecanismos de recuperación en caso de fallas
• 4.9 Estructura del sistema operativo
• 4.9.1 BIOS
• 4.9.2 Kernel o núcleo
• 4.9.3 Procesador de comandos
• 4.10 Manejadores de interrupción
• 4.10.1 Interrupción del BIOS
• 4.10.2 Interrupción del MS-DOS
• 4.10.3 Interrupción del hardware

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4.1 Introducción

• Un archivo es un conjunto de elementos de
  información relacionados entre si y que fueron
  definidos por su creador.
• Por lo general, los archivos representan datos y
  programas.
• Un archivo de datos puede ser texto
  (alfanumérico) o binario (secuencia de bytes).

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Introducción

• Los archivos pueden ser de formato libre, como
  los archivos de texto, o pueden estar
  rigurosamente formateados (en general los
  archivos binarios).
• En general, un archivo es una secuencia de bits,
  bytes, líneas o registros cuyo significado es
  definido por el creador del archivo y por el
  usuario.

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Introducción

• Un archivo se puede manipular como una unidad
  mediante operaciones tales como
• Abrir (open()),
• Cerrar (close()),
• Crear (create()),
• Destruir (destroy()),
• Copiar (copy()),
• Renombrar (rename()) y
• Listar (list()).

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Introducción

• Los elementos de información individuales que
  conforman un archivo se pueden manipular con
  acciones tales como leer (read()),
  escribir(write()), modificar(modify()) y
  eliminar(remove()).
• De acuerdo a las características y tipo de
  trabajo que se realicen sobre los archivos, estos
  pueden caracterizarse por su Volatilidad,
  Actividad y Tamaño.

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Introducción

• Volatilidad se refiere a la frecuencia con la
  que se inserta o elimina información.
• Actividad se refiere al porcentaje de los
  elementos de información de un archivo al que se
  tuvo acceso en un periodo de tiempo dado.
• Tamaño se refiere a la cantidad de información
  que conforma el archivo.

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Introducción

• Archivo físico es la información vista desde la
  perspectiva de hardware.
• Por ejemplo, el archivo 1 está formado por los
  sectores 3, 10 y 15 del archivo.
• Otro ejemplo el archivo X es la secuencia de
  bytes localizados en la RAM en el bloque
  0A703h03000h al 0A703h04200h.

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Introducción

• Archivo lógico son datos cuyo significado esta
  definido por el usuario.
• Ejemplo, el archivo Y es la información de 1000
  artículos, cada uno con su código, descripción y
  precio. Generalmente, un archivo lógico se
  representa de manera tabular.

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Introducción

• El sistema de archivos (File System) de un
  sistema operativo, está conformado por todas
  aquellas rutinas encargadas de administrar todos
  los aspectos relacionados con el manejo de
  Archivos.
•  
• En general, un Sistema de Archivos está compuesto
  por Métodos de Acceso, Administración de
  Archivos, Administración de Almacenamiento
  Secundario, y Mecanismos de Integridad.
•  

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Introducción

• Los Métodos de Acceso se ocupan de la manera en
  que se tendrá acceso a la información almacenada
  en el archivo. Ejemplo Secuencial, Directo,
  indexado, etc.
• El Administración de Archivos se ocupa de ofrecer
  los mecanismos para almacenar, compartir y
  asegurar archivos, así como para hacer referencia
  a ellos.

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Introducción

• La Administración de Almacenamiento Secundario se
  ocupa de asignar espacio para los archivos en los
  dispositivos de almacenamiento secundario.
• Los 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 él, se encuentre ahí.

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Introducción

• La 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
  accedida.
• Dado que hay 2 niveles de visión de los archivos
  (físico y lógico), se puede hablar también de 2
  aspectos de organización de archivos
  organización de archivos lógicos y de archivos
  físicos.

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Introducción

• La organización de archivos lógicos contempla la
  organización desde el punto de vista lógico. Por
  ejemplo, secuencial, directo, etc.
• La organización de archivos físicos contempla la
  administración de archivos desde la perspectiva
  física, particularmente la organización del
  almacenamiento en disco a nivel de pistas y
  sectores.

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Introducción

• Este tipo de organización muestra a su vez, dos
  aspectos importantes Métodos de Asignación de
  Espacio Libre y Asignación De Espacio de
  Almacenamiento del Archivo.
• 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.

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Introducción

• Para el control del espacio libre se puede
  utilizar como base alguno de los métodos
  teóricos Vector de Bits, Lista Ligada, por
  Agrupacion y por Contador.
• En un Vector de Bits, el número de bits que se
  tiene, representa cada sector del disco, es
  decir, que si los sectores 10 y 11  están
  ocupados su representación será

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Introducción

• 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.
• Sistemas de archivos como FAT y EXT2 funcionan
  con características de este esquema.

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Introducción

• Por agrupación es similar a la lista ligada,
  solo que en este se tiene por cada sector, un
  grupo de apuntadores a varios espacios vacios, al
  final de cada bloque se tiene un apuntador a otro
  grupo de apuntadores.
• Por contador aquí, por cada conjunto de bloques
  contiguos que estén vacios, se tiene por cada
  apuntador, un número de inicio y el tamaño del
  grupo de sectores vacios.

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Introducción

• Métodos de asignación de espacio en disco un
  método de asignación de espacio en disco
  determina la manera en que un Sistema Operativo
  controla los lugares del disco ocupados por cada
  archivo de datos.
• Se debe controlar básicamente la identificación
  del archivo, sector de inicio y sector final.

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Introducción

• Para el control del espacio ocupado en disco se
  puede utilizar como base alguno de los métodos
  teóricos Asignación Contigua, Asignación Ligada,
  Asignación Indexada.  
• Asignación continua este método consiste en
  asignar el espacio en disco de tal manera que las
  direcciones de todos los bloques correspondientes
  a un archivo definen un orden lineal.

22
Introducción

• Las ventajas y desventajas que presenta este
  método de asignación son las siguientes
• La cabeza de lectura no se mueve demasiado en la
  lectura de un archivo (ventaja)
• Produce fragmentación externa.

23
Introducción

• Asignación Ligada en este método, cada archivo
  es una lista ligada de bloques de disco.
• En el directorio hay un apuntador al bloque de
  inicio y un apuntador al bloque final para cada
  archivo.
• En cada uno de los bloques donde se encuentra un
  archivo hay un apuntador al siguiente bloque de
  la lista.

24
Introducción

• Las ventajas y desventajas que produce este
  método son las siguientes
• No produce fragmentación externa (ventaja).
• La cabeza de lectura se puede mover demasiado en
  la lectura de un archivo (desventaja). 
• Si una liga se pierde, se perderá el archivo
  completo (desventaja). 
• Es ineficiente para la implementación de archivos
  directos (desventaja). 
• Se necesita un campo extra para el apuntador
  (desventaja).

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Introducción

• Asignación Indexada resuelve el problema de la
  fragmentación externa poniendo todos los
  apuntadores en una sola localidad El bloque
  índice.
• Cada archivo tiene su bloque índice, El cual es
  un arreglo de direcciones de bloques de disco.
• La i-ésima entrada en el bloque índice apunta al
  i-ésimo bloque que conforma el archivo. En el
  directorio se controla la dirección del bloque
  índice de cada archivo. 

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Introducción

• Las ventajas y desventajas que presenta este
  método son las siguientes
• No produce fragmentación externa (ventaja). 
• Eficiente para la implementación de archivos
  directos (desventaja).  
• Existe desperdicio cuando hay archivos muy chicos
  (desventaja). 
• Desbordamiento de bloque índice (solución
  creación de un esquema ligado el ultimo bloque
  índice apunta a otro índice).

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Introducción

• Método FAT (MS-DOS) un aspecto importante de
  cualquier Sistema Operativo es la manera de
  gestionar los archivos.
• En el antiguo MS-DOS, la gestión de los archivos
  era casi todo lo que hacía el Sistema Operativo,
  esencialmente cuando se ejecutaba Windows de 16
  bits sobre él.
• Windows de 16 bits se ocupaba de todo a excepción
  de la manipulación de los discos fijos y
  flexibles, que los dejaba para MS-DOS.

28
Introducción

• El objetivo de la FAT es el de asignar espacio en
  disco para archivos.
• La tabla FAT contiene una entrada para cada grupo
  que está en el disco. Cada grupo es un conjunto
  de sectores.
• Al querer crear un archivo o revisar uno
  existente, el sistema operativo revisa las
  entradas que están asociadas a la FAT de acuerdo
  con la ubicación del archivo.

29
Introducción

• El área de sistema tiene 3 componentes Registro
  de arranque, FAT y directorio. La tabla tiene una
  captación por bloque, ésta define cuantos bloques
  tiene el primer archivo. Esta ranura de la FAT
  contiene el número de bloque del siguiente
  bloque.

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Introducción

• Método VFAT la VFAT emplea la misma técnica que
  la FAT, a diferencia de que la VFAT la implementa
  Windows '95 con direccionamiento a 32 bits. En sí
  éste módulo de 32 bits está escrito en código
  reentrante, lo que permite que múltiples hilos
  concurrentes ejecuten el código del sistema de
  archivos.

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Introducción

• Parte esencial de cualquier sistema corresponde
  con el almacenamiento de la información, esto se
  logra a través de un sistema de archivos.
• Los archivos son las unidades lógicas para
  representar la información, y en un sistema
  distribuido los archivos pueden estar en
  prácticamente cualquier parte.

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Archivos

• Algunas características que comparten los
  sistemas de archivos son
• En general son pequeños (lt10 KB)
• La lectura es más común que la escritura
• La lectura y escritura son secuenciales, es raro
  el acceso aleatorio
• La mayoría de los archivos tiene una vida corta.

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Archivos

• Es poco usual compartir archivos
• Los procesos promedio utilizan pocos archivos
• Se recomienda el uso de cachés para evitar
  problemas de escritura simultánea.

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4.2. Duplicidad de datos

• Se utiliza la duplicidad de los datos para tener
  sistemas tolerantes a fallos, de más fácil
  acceso, entre otras ventajas.
• El principal problema que presenta la duplicación
  de los datos tiene que ver con la transparencia
  de almacenamiento.
• Otro problema importante consiste en la
  consistencia de la información.

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Duplicidad de datos

• Se manejan esquemas de actualización de réplicas
  primarias y secundarias, basado en quorum, entre
  otros mecanismo.
• La duplicidad de los datos se puede hacer a nivel
  físico como los sistemas RAID.
• Las cachés son un ejemplo de duplicidad de datos
  que traen grandes beneficios.

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Referencias

• Tanebaum, A., Woodhull, A. (1997) Sistemas
  Operativos. Diseño e Implementación. México,
  Prentice Hall. ISBN 970-17-0165-8.
• Tutorial de Sistemas Operativos 2. Instituto
  Tecnológico de la Paz. http//sistemas.itlp.edu.mx
  /tutoriales/sistemasoperativos2/ octubre 2007

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Referencias

• Tanenbaum, Andrew (1996). Sistemas Operativos
  Distribuidos. México, Prentice Hall.
• Shah, Steve (2001). Manual de administración de
  Linux. Capítulo 18 Sistema de archivos de red
  (NFS), pp 375-386. España, Osborne McGraw-Hill.

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Referencias

• Silberschatz, Abraham, Galvin, Peter, Sistemas
  Operativos, Quinta edición (1999). México,
  Pearson.

39
Preguntas?