Mitsuo Takaki

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Sistemas de Arquivos
Sistemas Operacionais
Mitsuo Takaki
2
Capítulo 6 Sistemas de Arquivos
6.1 Arquivos 6.2 Diretórios 6.3 Implementação
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Capítulo 6 Sistemas de Arquivos
6.1 Arquivos 6.2 Diretórios 6.3 Implementação
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Arquivos

• É um mecanismo de abstração.
• Oferece meios de armazenar e ler informações no
  disco.
• Deve ser feito de forma que o usuário não se
  atenha a detalhes de como isto é feito.
• Uma das características mais importantes é como
  os objetos são gerenciados e nomeados.

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Nomeação de Arquivos

• Quando um processo cria um arquivo, um nome é
  dado a ele.
• Este arquivo pode ser posteriormente buscado pelo
  nome dado.
• As regras variam de SO para SO.
• No Unix os caracteres minúsculos e maiúsculos são
  diferentes.

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Nomeação de Arquivos - Extensões

• No windows, a extensão determina o tipo de
  arquivo.
• JPEG, arquivo de imagens no formato JPEG.
• EXE, arquivo executável.
• C, arquivo fonte da linguagem C.
• É criada uma tabela de associação de formato a um
  programa para abrí-lo.

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Nomeação de Arquivos - Extensões

• No Unix um arquivo pode ter qualquer extensão e
  mais de uma.
• As extensões servem apenas como dica do formato
  do arquivo.
• .tar.gz já informa o usuário que o arquivo foi
  empacotado usando o tar e zipado usando o gz.

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Nomeação de Arquivos - Extensões

• Alguns programas podem exigir arquivos em um
  determinado formato e uma determinada extensão.
• O gcc exige arquivos no formato .C ou .CPP.
• .c arquivo fonte da linguagem C.
• .cpp arquivo fonte da linguagem C.

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Estrutura de Arquivos
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Estrutura de Arquivos

• Podem seguir uma estrutura pré-determinada.
• Ou podem ser apenas uma sequência de bytes (a).
• Esta é a forma mais usada.
• Quem determina o significado do arquivo é o
  programa que o abre.
• Os programas podem inserir qualquer dado sem se
  preocupar com nenhuma estrutura.

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Estrutura de Arquivos

• Outra forma é utilizar registros de tamanhos
  fixos (b).
• Pode ser utilizada uma árvore de registros (c).
• Podem possuir diferentes tamanhos.
• Melhor tempo de busca de um determinado registro.

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Tipos de Arquivos

• Arquivos regulares são arquivos que possuem
  informações do usuário.
• Diretórios são arquivos do sistema que mantém a
  estrutura dos arquivos do disco.
• Arquivos especiais de caracteres são relacionados
  a E/S.
• No linux /dev/hda5
• Representa o HD a, quinta partição.

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Tipos de Arquivos

• São geralmente
• ASCII, constituídos de linhas de texto.
• Em alguns sistemas cada linha termina com um
  caractere de carriage return.
• Em outros é usado o caractere de line feed.
• Em alguns, ambos são usados.
• Binário, possuem estrutura interna conhecida pelo
  programa que o usa.

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Tipos de Arquivos
(a) Arquivo executável (b) Repositório
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Tipos de Arquivos Binário Executável

• Só é executado se possui uma estrutura
  apropriada.
• Formado por cinco partes
• Cabeçalho.
• Texto.
• Dados.
• Bits de relocação.
• Tabela de simbolos.

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Tipos de Arquivos Binário Executável

• O cabeçalho começa pelo número mágico.
• Número pré-determinado que o identifica como
  executável.
• Usado para impedir execução de arquivos que não
  estejam no formato adequado.

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Tipos de Arquivos Repositório

• Usado no Unix.
• Composto por procedimentos de bibliotecas
  (módulos) compilados.
• Não estão ligados.
• Cada módulo possui um cabeçalho indicando nome,
  data de criação, proprietário, código de proteção
  e tamanho.

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Tipos de Arquivos

• Todo SO deve ser capaz de reconhecer pelo menos
  um tipo de arquivo.
• O seu próprio executável.

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Acesso aos Arquivos

• Tipos de acessos
• Sequêncial, utilizado nos primeiros SOs.
• Ideal para meios de armazenamento sequênciais,
  como fitas magnéticas.
• Aleatório.
• SOs modernos utilizam apenas este tipo.

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Atributos de Arquivos
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Atributos de Arquivos

• Além do nome e dos dados, os SOs associam outras
  informações a cada arquivos.
• Chamadas de atributos.
• Variam para cada SO.

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Operações com Arquivos

• Os SOs realizam diferentes operações. As mais
  comuns são
• Create, cria o arquivo sem dados.
• Usado para anunciar que o arquivo existe e
  definir alguns atributos.
• Delete, remove o arquivo.
• Open, realizado antes de usar um arquivo.
• O SO busca o arquivo e põe na memória principal
  os atributos e lista de endereços do disco.
• Alguns SOs limitam o número de arquivos abertos.

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Operações com Arquivos

• Close, realizado quando o processo termina de
  usar o arquivo.
• Força a escrita do último bloco do arquivo.
• Read, lê os dados do arquivo na posição atual.
• Deve ser definida quantidade de dados necessários
  para fornecer um buffer.
• Write, escreve os dados na posição atual.
• Se a posição atual estiver no final do arquivo,
  este sofrerá um aumento no tamanho.
• Se a posição estiver no meio do arquivo, os dados
  posteriores serão sobrescritos.

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Operações com Arquivos

• Append, chamada restrita de Write.
• Só permite escrita no final do arquivo, não
  permite sobrescrevê-lo.
• Seek, busca uma posição no arquivo.
• Modifica o ponteiro que aponta para uma posição
  dentro do arquivo.
• Get Attributes, lê os atributos do arquivo.
• O make do Unix verifica os momentos de alteração
  dos arquivos fonte e arquivos objeto usando esta
  operação.

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Operações com Arquivos

• Set Attributes, define atributos do arquivo.
• Alguns atributos podem ser alterados pelo
  usuário.
• Rename, modifica o nome do arquivo.

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Arquivos Mapeados em Memória

• Acessar arquivos usando chamadas ao sistema de
  arquivos pode ser uma tarefa tediosa.
• Alguns SOs fornecem um mapeamento de arquivos na
  memória.
• No espaço de endereçamentodo processo em execução.

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Arquivos Mapeados em Memória

• Conceitualmente, vão existir duas rotinas
• Map, que retorna um endereço virtual onde o
  arquivo foi mapeao.
• Unmap, remove o arquivo da memória principal.
• Quando um processo acessa a posição x da memória,
  onde o arquivo foi mapeado, a posição 0 do
  arquivo está sendo lida.

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Arquivos Mapeados em Memória
Espaço de endereçamento de um processo.
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Arquivos Mapeados em Memória

• Ao término do uso do arquivo, o arquivo é salvo
  no disco como se tivesse sido usado chamadas ao
  sistema de arquivos.
• As tabelas internas são alteradas para que o
  arquivo se torne um armazenamento sobressalente.
• Uma leitura no endereço virtual do mapeamento
  gera uma falta de página.
• O arquivo é trazido à memória.
• Quando a pa?ina é removida, o arquivo é escrito
  no disco.

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Arquivos Mapeados em Memória

• Funciona melhor em sistemas que usam segmentação.
• Cada arquivo pode ser mapeado em seu próprio
  segmento.
• O byte k do segmento é o byte k do arquivo.

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Arquivos Mapeados em Memória
(a) Processo com dois segmentos código e
dados. (b) Após o mapeamento do arquivo abc e,
ao término, arquivo xyz será criado.
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Arquivos Mapeados em Memória

• Vantagem
• Elimina chamadas ao sistema de arquivos.
• Facilita programação.
• Desvantagem
• O SO não sabe o tamanho exato do arquivos no
  momento da escrita do arquivo.
• Pode ser usado o tamanho máximo da página ou do
  segmento.
• Estimação do tamanho, não tem certeza.

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Arquivos Mapeados em Memória

• Compartilhamento, quando um processo lê um
  arquivo que está sendo escrito por outro
  processo.
• O arquivo só possuirá as modificações quando a
  página for retirada da memória.
• O arquivo pode ser maior que o segmento ou maior
  que todo espaço virtual de endereçamento.
• Solução mapear somente uma parte do arquivo.

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Capítulo 6 Sistemas de Arquivos
6.1 Arquivos 6.2 Diretórios 6.3 Implementação
35
Sistemas de Diretórios

• Controla o armazenamento/localização dos
  arquivos.
• Pode ser um arquivo também, dependendo do SO.
• Pode ser implementado de diversas formas.

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Nível Único

• Mais simples implementação de um sistema de
  diretórios.
• Um único diretório possui todos os arquivos.
• Chamado de diretório-raiz.
• Usado nos primeiros PCs.
• Por possuir apenas um usuário.

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Nível Único
A,B e C são os proprietários dos arquivos.
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Nível Único

• Vantagens
• Fácil de implementar.
• Fácil localização de arquivos.
• Desvantagem
• Sistemas com vários usuários podem criar arquivos
  com mesmo nome.
• O arquivo será perdido e sobrescrito com o novo.

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Nível Único

• Não é mais utilizado em PCs por razões óbvias.
• Pode ser utilizado em sistemas embarcados.
• Devido limitações de usabilidade e hardware.
• Sistemas que existe apenas um único usuário.

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Dois Níveis

• Resolve conflitos de usuários.
• Um diretório oferecido para cada usuário.
• Está implicito que o SO identifica o usuário e já
  sabe qual é o seu diretório.
• O usuário só tem acesso ao seu diretório.
• Na sua forma mais básica de implementação.
• Pode ser extendido e permitir acesso a arquivos
  de outros usuários.

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Dois Níveis
42
Dois Níveis

• Acesso ao diretório de outros usuários permite
  separar um diretório para programas do sistema.
• Sem isto, haveria uma cópia dos programas do
  sistema no diretório de cada usuário.
• Tem problemas quando o usuário possui muitos
  arquivos.
• Um usuário pode querer arquivos com mesmo nome.
• Uma organização melhor é necessária para
  identificar os arquivos.

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Diretórios Hierárquicos

• Os arquivos são organizados de acordo com o
  usuário.
• É criada uma hierarquia de diretórios.
• É utilizado até hoje.

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Diretórios Hierárquicos
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Nomes de Caminhos

• Em um sistema de arquivos organizado como árvore,
  é necessário um método de especificar um arquivo.
• São utilizados dois métodos
• Nome de caminho absoluto.
• Nome de caminho relativo.

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Nome de Caminho Absoluto

• Representa o caminho da raiz à folha (arquivo) da
  árvore.
• Exemplo /var/www/index.html
• Existe um diretório chamado var
• /var possui um subdiretório chamado www
• O subdiretório www possui um arquivo chamado
  index.html

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Nome de Caminho Absoluto

• Quando o primeiro caractere é um separador, então
  o caminho absoluto está sendo usado.
• O caractere separador é específico de cada SO.
• Windows \
• Linux /

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Nome de Caminho Relativo

• Usado em conjunto com o conceito de diretório de
  trabalho.
• Também chamado de diretório atual.
• Todos os caminhos que não começam na raiz, são
  assumidos como relativos ao diretório atual.

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Nome de Caminho Relativo

• Se o diretório atual for /var/www, o arquivo
  index.html pode ser acessado diretamente, sem o
  uso do caminho absoluto.
• Cada processo possui um diretório de trabalho.
• Um arquivo pode ser acessado usando o caminho
  relativo.
• Permite que um diretório de trabalho seja
  modificado sem afetar os outros processos.

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Nomes de Caminho

• A maioria dos SOs que suportam sistema de
  diretório hierárquico, possuem duas entradas
  especiais
• . (ponto)
• Refere-se ao diretório atual.
• .. (ponto-ponto)
• Refere-se ao diretório pai.

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Operações com Diretórios

• As operações variam para cada SO. As mais comuns
  são
• Create, cria um diretório vazio.
• Exceto pelo ponto e ponto-ponto.
• Geralmente inseridos pelo programa mkdir.
• Delete, remove um diretório.
• O diretório deve estar vazio para ser removido.
• Ponto e ponto-ponto não são contados neste caso.
• Opendir, abre o diretório.
• Antes de ser lido, o diretório deve ser aberto.
• Após a abertura, está pronto para listar os
  arquivos.

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Operações com Diretórios

• Closedir, fecha o diretório.
• Deve ser fechado para liberação de espaço na
  tabela interna.
• Readdir, retorna a próxima entrada do diretório
  aberto.
• Antes era feito usando a chamada de sistema read,
  porém o programador precisaria conhecer a
  estrutura interna usada pelo sistema de
  diretórios.
• Permite ler o diretório de forma padronizada.

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Operações com Diretórios

• Rename, modifica o nome do diretório.
• Link, técnica chamada de ligação (link).
• Permite que um arquivo apareça em mais de um
  diretório, ao mesmo tempo.
• A chamada tem como entrada um diretório e um
  arquivo existente.
• Incrementa o contador do i-node do arquivo.

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Operações com Diretórios

• Unlink, remove uma entrada do diretório.
• Se o arquivo existe somente neste diretório, o
  arquivo é fisicamente removido.
• Caso exista em outros diretórios, somente o
  caminho especificado é removido.
• O delete na verdade é um unlink.

55
Capítulo 6 Sistemas de Arquivos
6.1 Arquivos 6.2 Diretórios 6.3 Implementação
56
Implementação do Sistema de Arquivos

• Como o sistema de arquivos funciona sob a ótica
  do programador.

57
Esquema do Sistema de Arquivos

• Os arquivos são armazenados em discos.
• Os discos geralmente são divididos em partições.
• Cada partição pode possuir um sistema de arquivos
  diferente.
• O setor 0 (zero) do disco é chamado de MBR
  (Master Boot Record).
• Usado para iniciar o computador.
• No fim da MBR tem uma tabela com os endereços
  finais e iniciais de cada partição.
• Uma das partições é marcada como ativa.

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Esquema do Sistema de Arquivos

• Quando o computador inicia, a BIOS lê e executa o
  MBR.
• Localizar a partição ativa.
• Lê seu primeiro bloco (bloco de boot).
• Executa o programa no bloco de boot.
• O programa no bloco de boot carrega o SO contido
  naquela partição.
• Toda partição contém um bloco de boot, mesmo sem
  ter nenhum SO.
• Futuramente ela poderá ter um SO.

59
Esquema do Sistema de Arquivos
60
Esquema do Sistema de Arquivos

• Logo após o bloco de boot está o superbloco.
• Contém todos os principais parâmetros sobre o
  sistema de arquivos.
• É lido quando o computador é iniciado ou quando o
  sistema de arquivos é usado pela primeira vez.
• Possui um número mágico para identificar o tipo
  de sistema de arquivos usado.
• Possui o número de blocos e outras informações.

61
Esquema do Sistema de Arquivos

• Após o superbloco, estão as informações sobre os
  blocos livres.
• Pode ser na forma de um mapa de bits ou uma lista
  de ponteiros.
• Em seguida, os i-nodes.
• Arranjo de estrutura de dados, um por arquivo,
  que diz tudo sobre o respectivo arquivo.

62
Esquema do Sistema de Arquivos

• Depois, pode vir o diretório-raiz.
• Contém o topo da árvore do sistema de arquivos.
• Por último estão todos os arquivos e diretórios.

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Implementação do Sistema de Arquivos

• A questão mais importante na implementação de
  armazenamento de arquivos é a manutenção do
  controle de quais blocos de disco estão
  relacionados a quais arquivos.
• São usados vários métodos em diferentes SOs.

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Alocação Contígua

• É o esquema mais simples de armazenamento de
  arquivos no disco.
• Os arquivos são armazenados em blocos contíguos
  de disco.
• Em um disco de blocos de 1kb, um arquivo de 50kb
  usa 50 blocos consecutivos.

65
Alocação Contígua
66
Alocação Contígua

• Na figura é possível observar o que ocorre quando
  um arquivo é removido.
• Lacunas são criadas dentro do conjunto de blocos.
• Caso um arquivo use meio bloco, este restante do
  bloco será desperdiçado.

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Alocação Contígua

• Vantagens
• Fácil implementação.
• Só precisa guardar o endereço do início e o
  número de blocos usados.
• Alto desempenho de leitura.
• A leitura de um arquivo é feita de uma só vez,
  pois o arquivo está escrito de forma contígua.
• Apenas um seek é necessário.

68
Alocação Contígua

• Desvantagem
• Tendência a fragmentar.
• Sempre que um arquivo é removido, uma lacuna é
  criada no lugar do arquivo.
• A compactação dos blocos dos arquivos poderia ser
  feita após cada exclusão, porém é extremamente
  custosa.
• Quando o disco está cheio, a compactação é
  necessária.

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Alocação Contígua

• Não é mais utilizada em SOs modernos.
• É utilizada em sistemas de armazenamento de
  somente leitura.
• CDs, DVDs, mídias óticas.
• Algumas técnicas antigas podem se tornar úteis
  com o advento de novas tecnologias.

70
Alocação Por Lista Encadeada
71
Alocação Por Lista Encadeada

• Todo bloco é utilizada e não é gerada
  fragmentação com a remoção de arquivos.
• Porém a fragmentação interna dos blocos continua.
• É necessário manter apenas o endereço do primeiro
  bloco na entrada de diretório.
• O restante é encontrado a pártir dele.

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Alocação Por Lista Encadeada

• Desvantagem
• Leitura aleatório lenta.
• Para ler o dado n, é necessário ler n-1 blocos,
  um a um.
• A leitura sequêncial é feita sem problemas.
• Quantidade de dados armazenados não é uma
  potência de 2.
• É necessário armazenar o endereço do próximo
  bloco.
• A leitura de todo bloco requer obter e concatenar
  a informação de dois blocos.

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Alocação Por Lista Encadeada

• Leitura de um arquivo.
• Concatenando os dados de dois blocos.

74
Alocação Por Lista Encadeada usando Tabela na
Memória

• Uma tabela é usada para armazenar o endereço
  físico de cada bloco no disco.
• A tabela é chamada de FAT (File Allocation
  Table).
• O disco também é totalmente utilizado.
• Possui acesso aleatório mais rápido, pois não
  precisa ler do disco os endereços do próximo
  bloco.

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Alocação Por Lista Encadeada usando Tabela na
Memória
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Alocação Por Lista Encadeada usando Tabela na
Memória

• Somente o número do bloco inicial é necessário
  para representar a entrada de diretório.
• A tabela utiliza um código de fim de arquivo.

77
Alocação Por Lista Encadeada usando Tabela na
Memória

• Desvantagens
• Usa muita memória principal.
• Para funcionar, a tabela deve estar na memória
  principal o tempo todo.
• Para um disco de 20GB e blocos de 1KB, a tabela
  precisa de 20 milhões de entradas, uma para cada
  bloco.
• A tabela ocuparia 60 ou 80 MB na memória
  principal, dependendo do número de bytes usados
  nas entradas da tabela.

78
i-Nodes

• Estruturas de dados que controlam quais blocos
  pertencem a quais arquivos.
• Relaciona atributos e os endereços no disco ao
  arquivo.
• A pártir de um i-node é possível encontrar todos
  os blocos do arquivo.

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i-Nodes
80
i-Nodes

• Vantagem
• Usa menos memória principal.
• Só precisa estar na memória quando um arquivo
  está sendo usado.
• Se cada i-node usa n bytes e no máximo k arquivos
  podem ser abertos simultâneamente, somente nk
  bytes são necessários na memória.
• A tabela FAT é proporcional ao tamanho do disco e
  o espaço gasto pelos i-nodes é proporcional ao
  número de arquivos abertos.

81
i-Nodes

• Desvantagem
• Limite do número de blocos endereçados pelo
  i-node.
• Se a estrutura do i-node tiver um tamanho fixo, o
  número de blocos endereçáveis por um i-node é
  limitado.
• Quando isto ocorre, um espaço do disco é
  reservado para um, ou mais, blocos de ponteiros.

82
Implementação de Diretórios

• Para abrir um arquivo, o SO precisa de um nome e
  um caminho.
• Este caminho é usado para encontrar
• Endereço de disco de todo arquivo (contígua)
• O número do primeiro bloco (listas encadeadas)
• Ou o número do i-node.

83
Implementação de Diretórios

• A função do sistema de diretórios é traduzir um
  nome ASCII na informação necessária para
  encontrar os dados.
• Outra questão é onde salvar os atributos dos
  arquivos.
• Todos os SOs mantém informações do arquivo, como
  o proprietário, data e hora de criação...

84
Armazenamento dos Atributos dos Arquivos
(a) Atributos armazenados diretamente na entrada
do diretório. (b) Atributos armazenados nos
i-nodes.
85
Armazenamento dos Atributos dos Arquivos

• Uma alternativa é armazenar diretamente na
  entrada do diretório (a).
• Consiste em uma lista de entradas de tamanho
  fixo, uma por arquivo.
• Contém nome do arquivo (tamanho fixo), uma
  estrutura de atributos e um ou mais endereços de
  disco.
• Usado no DOS/Windows
• Outra alternativa é armazenar nos i-nodes.
• A entrada de diretório é menor
• Um nome de arquivo
• O número do i-node.
• Usado no Unix.

86
Armazenamento do Nome dos Arquivos

• O nome dos arquivos podem ter tamanho variado.
• Reservar o espaço usando o tamanho máximo
  ocasiona em desperdício de espaço.
• Poucos arquivos possuirão nomes tão longo.

87
Armazenamento do Nome dos Arquivos

• Uma alternativa é cada entrada de diretório
  possuir uma parte fixa seguida de uma parte
  variável (nome real do arquivo) (a).
• É usado um caractere especial para indicar o fim
  do nome.
• Preenche o campo de nome até atingir o tamanho
  fixado.
• Na parte fixa são armazenados as informações do
  arquivo.

88
Armazenamento do Nome dos Arquivos

• Desvantagem
• Fragmentação.
• Possui a mesma tendência a fragmentar da alocação
  contígua, caso um arquivo seja removido.
• Porém a compactação pode ser feita no momento da
  deleção, pois toda a entrada do diretório está na
  memória principal.
• Leitura de um arquivo pode causar uma falta de
  página.
• A entrada de diretório pode ser longa demais.

89
Armazenamento do Nome dos Arquivos

• Outra solução é fixar o tamanho de todas as
  entradas de diretório e os nomes ficam
  armazenados em uma área temporária (heap) no
  final do diretório (b).
• Possui a vantagem de sempre caber na área da heap
  quando um arquivo é removido.
• Não há mais necessidade de completar os nomes com
  caracteres especiais.
• Porém ainda é necessário o uso do caractere de
  fim de nome.

90
Armazenamento do Nome dos Arquivos
91
Implementação de Diretórios

• Nos projetos abordados até o momento, a busca por
  um arquivo é realizada sequêncialmente.
• O que é um método lento quando a lista é extensa.
• Uma solução é utilizar uma tabela de hash para
  armazenar as entradas de diretório.

92
Arquivos Compartilhados

• Compartilhamento é de extrema importância em
  sistemas multiusuário.
• Um arquivo compartilhado pode fazer parte da
  estrutura de diretório de dois, ou mais, usuários
  (link).

93
Arquivos Compartilhados

• Se o diretório armazenar os endereços dos blocos
  do arquivo, uma alteração no arquivo pode não ser
  visível pelo outro usuário.
• O diretório não terá a referência dos blocos
  adicionais.
• O conceito de compartilhamento é perdido quando
  isto acontece.

94
Arquivos Compartilhados

• Pode ser resolvido de duas formas
• O diretório não armazena os endereços dos blocos
  do arquivo.
• É utilizada uma estrutura de dados que armazena
  todos os endereços.
• O diretório possui uma referência à estrutura.
• O novo arquivo é ligado (link) ao original.
• O novo arquivo possuirá apenas o nome do caminho
  do arquivo original.
• Chamado de ligação simbólica.

95
Arquivos Compartilhados

• Ambas soluções apresentam desvantagens
• Se o arquivo original for removido, a referência
  do i-node é perdida.
• O SO é capaz de identificar que o arquivo possui
  um link, mas não é capaz de encontrar cada um e
  removê-los.
• O i-node não é capaz de armazenar todas os links.
• A solução é remover o arquivo da entrada do
  diretório do usuário, mas manter o i-node
  intacto.

96
Arquivos Compartilhados

• (a) Antes da ligação.
• (b) Após a ligação.
• (c) Após a remoção do arquivo original.

97
Arquivos Compartilhados

• Vários acessos a disco são necessários para ler
  os blocos do arquivo.
• O caminho deve ser lido e sintaticamente
  analisado até chegar ao i-node.
• É necessário um i-node extra para armazenar o
  caminho para cada ligação simbólica.
• Tem a vantagem de poder ligar arquivos de locais
  diferentes.
• Basta o endereço da máquina e o caminho.

98
Gerenciamento de Disco

• O gerenciamento do espaço do disco é uma das
  principais preocupações de um projetista de
  sistemas.
• Como foi visto anteriormente, é possível
  armazenar de duas formas
• Blocos consecutivos (alocação contígua).
• Blocos espalhados no disco (alocação por lista
  encadeada ou i-node).

99
Tamanho do Bloco

• É visível a importância do tamanho do bloco no
  gerenciamento do disco.
• Os blocos podem ter tamanhos diferentes e
  diferentes reações serão observadas no sistema.
• A decisão do tamanho do bloco deve ser bem
  pensada.

100
Tamanho do Bloco

• Bloco muito grande
• Pouca leitura do disco necessária.
• Os arquivos usariam poucos blocos.
• Alta fragmentação interna.
• Poucos arquivos preencherão o bloco inteiro.
• Bloco muito pequeno
• Disco é melhor aproveitado.
• Baixa fragmentação interna.
• Muito leitura do disco.
• Muito acesso a disco, pois o arquivo pode estar
  espalhado pelo disco inteiro.

101
Tamanho do Bloco
102
Monitoramento dos Blocos Livres

• Através de uma lista encadeada de blocos.
• Mapa de bits.

103
Lista Encadeada de Blocos

• Um bloco de disco é utilizado para armazenar
  ponteiros para os blocos livres.
• Armazena o máximo possível de ponteiros.
• Mantém na memória principal apenas um bloco de
  ponteiros.
• Quando um arquivo é criado, os blocos necessários
  são tirados da lista de blocos livres.
• Quando a lista se esgota, outro bloco de
  ponteiros é lido do disco.

104
Lista Encadeada de Blocos

• Quando um arquivo é removido, novos ponteiros são
  criados e adicionados ao bloco de ponteiros.
• Quando o bloco está cheio, este é escrito ao
  disco e outro é lido ou criado.

105
Lista Encadeada de Blocos

• Desvantagem
• Causa muitas operações de E/S.
• Quando o bloco possui 2 ponteiros livres (a) e um
  arquivo de 3 blocos é removido, a lista
  transborda e um novo bloco de ponteiros é
  criado e carregado na memória (b).
• Se o arquivo que acaba de ser criado é
  temporário, os blocos são desalocados e o bloco
  anterior é recarregado.

106
Lista Encadeada de Blocos

• Solução
• Manter o bloco de ponteiros sempre parcialmente
  ocupado.
• Sempre que o bloco de ponteiros se enche, apenas
  metade dele é armazenada no disco (c).

107
Lista Encadeada de Blocos
Inserir figura!!!!!!!!!
108
Mapa de Bits

• Um mapa de bits é utilizado para representar os
  blocos livres.
• Utiliza apenas um bit para representar um bloco
  livre.
• 1 Livre
• 0 Alocado
• Também utiliza blocos do disco para armazenar o
  mapa.

109
Mapa de Bits

• Só usa o disco quando o mapa está cheio.
• O mapa mantém os arquivos próximos.
• Pois estão no mesmo mapa.

110
Mapa de Bits
Endereço 0x10cc00290
1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
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16
32
48
64

• Representação de um mapa de bits.