Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 1 Sistemas Operacionais FATEC-PB Professor: Gustavo Wagner

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1 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 1 Sistemas Operacionais FATEC-PB Professor: Gustavo Wagner gugawag@gmail.com

2 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 2 Sistemas de Arquivos Capítulo 6 6.1 Arquivos 6.2 Diretórios 6.3 Implementação do sistema de arquivos 6.4 Exemplos de sistemas de arquivos

3 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 3 Implementação do Sistema de Arquivos Um possível layout de sistema de arquivo

4 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 4 Implementação de Arquivos Alocação Contígua (a) Alocação contígua do espaço em disco para 7 arquivos (b) Estado do disco depois dos arquivos D e E terem sido removidos

5 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 5 Implementação de Arquivos Alocação Contígua Vantagens: –Simples de implementar: só precisa lembrar do endereço em disco do primeiro bloco + quantidade de blocos do arquivo; –Desempenho excelente, dado que o arquivo será lido numa única operação; Problema: –Com o tempo, o disco fica fragmentado;

6 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 6 Implementação de Arquivos Alocação Contígua Apesar disso, alocação contígua é usada em CD-ROMs; Como sabe-se previamente o tamanho dos arquivos, e esses não serão alterados, esse algoritmo é ideal;

7 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 7 Alocação por Listas Encadeadas Armazenamento de um arquivo como uma lista encadeada de blocos de disco

8 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 8 Alocação por Listas Encadeadas Não apresenta o problema de fragmentação externa; Leitura seqüencial é muito rápida; Leitura aleatória é muito lenta; Como os programas normalmente lêem potência de 2, e na primeira parte do bloco está o ponteiro, seria necessário copiar blocos, o que deixaria a tarefa lenta;

9 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 9 Alocação por lista encadeada usando tabela na memória Elimina-se desvantagem de aloc. por lista encadeada colocando-se tabela de aloc. de arquivos na memória; É o que chamamos de FAT (File Allocation Table); O acesso aleatório torna-se bem mais rápido, dado que será todo feito na memória;

10 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 10 Alocação por lista encadeada usando tabela na memória Desvantagem: –Tabela deve estar na memória o tempo todo; –Ex.: HD de 20GB com blocos de 1KB: necessários 20 milhões de entradas, cada entrada de 3 bytes: +- 60MB em memória;

11 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 11 Implementação de Arquivos - FAT Alocação por lista encadeada usando uma tabela de alocação de arquivos em RAM

12 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 12 i-node Um exemplo de i-node

13 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 13 Fat x i-node A tabela ocupa um grande espaço em memória: –Disco de 20GB, blocos de 1KB, entrada na tabela de 4 bytes, daria ~ 60MB de tabela; i-node (index-node) –Estrutura que referencia um arquivo; –O i-node só vai para a memória quando o arquivo está aberto;

14 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 14 FAT-16 Cada posição na FAT-16 utiliza uma variável de 16 bits, –no máximo: 2 16 = 65.536 posições na FAT Cada setor so HD cabem apenas 512 bytes; Assim, o tamanho máximo de um HD usando fat- 16 seria: 65.536 x 512 bytes = 33.554.432 bytes ou 32 MB Por isso o FAT-16 não trabalha com setores, e sim agrupamentos de setores chamados clusters;

15 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 15 FAT-16 Quanto maior o cluster, maior o desperdício; Esse é o maior problema do FAT-16;

16 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 16 FAT-32 Clusters menores, reduzindo assim o desperdício;

17 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 17 FAT-32 Disco que utilizem o sistema FAT-32 não são "enxergados" por outros sistemas operacionais que não sejam o Windows 95 OSR2; É cerca de 6 % mais lento que o sistema FAT-16, devido ao tamanho e quantidade de clusters;

18 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 18 NTFS (New Technology File System) Vantagem: –não há desperdício em disco, pois não há clusters: a menor unidade de alocação é o próprio setor de 512 bytes. –Segurança pode ser feita por arquivo e/ou diretório; Desvantagem: –Só quem enxerga esse SA é o windows NT;

19 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 19 Linux: ext3 ext3=ext2 + journaling; Journaling: forma eficiente de recuperar arquivos no caso de uma perda de energia ou ocorrência de desastre; Por que é eficiente? –Porque primeiro grava-se num arquivo de journal para depois fazer a real alteração; –Se houve algum erro, só é refazer ou desfazer a partir dos arquivos de journal;

20 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 20 Implementação de Diretórios Serve para mapear nome do arquivo em ASCII na informação necessária para localizar o arquivo no disco; Onde colocar os atributos dos arquivos? –No diretório: windows e dos –No próprio i-node: unix;

21 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 21 Arquivos Compartilhados Sistema de arquivo contendo um arquivo compartilhado

22 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 22 Arquivos Compartilhados (2) (a) Situação antes da ligação (b) Depois de a ligação ser criada (c) Depois de o proprietário original remover o arquivo

23 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 23 Arquivos Compartilhados Via i-node: –O i-node apontaria para o bloco compartilhado; Se o arquivo for removido pelo dono (c), o sistema terá um problema: –Se o arquivo for removido e o i-node limpo, B apontará para um i-node inválido; –Se o i-node for reatribuído para outro arquivo, B apontará para um arquivo inválido; –Não há uma maneira do sistema saber todas as entradas de diretórios para o arquivo;

24 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 24 Arquivos Compartilhados Solução: –Remover a entrada de diretório de C e deixar o i-node intacto, e apenas decrementar o contador; Via ligações simbólicas: –Esse problema não ocorreria; –O que fica guardado são apenas nomes de caminho, e não ponteiros para i-nodes;

25 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 25 Quotas em Disco Cotas para controlar o uso do disco por usuário

26 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 26 Quotas em Disco Ao se aplicar quotas, não se pode exceder a quantidade de arquivos nem a quantidade de blocos em disco máximo por usuário;

27 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 27 Confiabilidade do Sistema de Arquivos É preciso por causa de: –Recuperação em caso de desastre; –Recuperação quando é feita alguma bobagem; No windows, um arquivo apagado vai para lixeira; É importante fazer cópia de segurança incremental;

28 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 28 Confiabilidade do Sistema de Arquivos É difícil fazer cópia de segurança enquanto o sistema de arquivos estiver em uso; Tipos de cópias: –Física: são copiados todos os blocos do HD; –Lógica: são copiados os diretórios especificados;

29 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 29 Confiabilidade do Sistema de Arquivos Um sistema de arquivos a ser copiado –Os quadrados são diretórios e os círculos são arquivos –Os itens sombreados foram modificados desde a última cópia –Cada diretório e arquivo rotulado por seu número de i-node

30 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 30 Mapas de bits usados pelo algoritmo de cópia lógica (ou dump lógico) Confiabilidade do Sistema de Arquivos (2)

31 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 31 Consistência do Sistema de Arquivos A maioria dos sistemas de arquivos lêem os blocos, alteram e em algum momento escrevem no disco; Mas e se faltar energia? –O sistema de arquivo poderá ficar inconsistente; Os SOs têm sistemas que checam inconsistência: –Linux: Fsck; –Windows: Scandisk

32 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 32 Estados do sistema de arquivos a)consistente b)bloco desaparecido – 2 (incluir na lista de livres) c)bloco duplicado na lista de livres – 4 (reconstruir lista de livres) d)bloco de dados duplicados – 5 (aloca-se bloco livre, copia-se o conteúdo de 5 para ele e insere a cópia em um dos arquivos) Consistência do Sistema de Arquivos

33 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 33 O Sistema de Arquivos MS-DOS A entrada de diretório do MS-DOS

34 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 34 O Sistema de Arquivos MS-DOS Não existe conceito de usuário: –Qualquer um ler/altera qualquer arquivo; Usa-se FAT como sistema de arquivos; Existem FAT 12, 16 e 32; FAT 16: blocos de 8, 16 e 32KB –Tamanho máximo de uma partição: 2GB FAT 32: à partir da 2ª versão do win95

35 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 35 O Sistema de Arquivos MS-DOS Partições tem, no máximo, 2 28 x 2 15 bytes Mas foi limitado a 2TB 2 15 = 32KB (tam. do bloco); Bloco com 32KB causa muito desperdício interno; Tamanho bom para bloco: 4KB

36 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 36 Sistema de Arquivos NTFS Arquivo com nome até 255 caracteres; Caminho desde a raiz com até 32767 caracteres; Nome de arquivos em unicode (qualquer idioma); Diferencia maiúsculas de minúsculas; A maioria dos NTFSs usa 4KB de tamanho de bloco;

37 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 37 Sistema de Arquivos NTFS Principal estrutura de dados é a MFT (Master File Table); Cada registro da MFT representa um arquivo ou diretório; Entrada: –Atributos, nome, tempo de criação, lista de endereços no disco dos blocos; Para arquivos grandes usa-se mais de uma entrada;

38 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 38 Sistema de Arquivos NTFS Usa-se mapa de bits para saber sobre blocos livres; A MFT é um arquivo e pode ser colocada em qualquer posição do HD –Elimina o problema de setores defeituosos na trilha 0; No campo inf. padrão de cada entrada informa qual o dono do arquivo/diretório e quais os bits de segurança;

39 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 39 O Sistema de Arquivos do UNIX V7 (1) Uma entrada de diretório do UNIX V7

40 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 40 i-node Um exemplo de i-node

41 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 41 Um i-node UNIX O Sistema de Arquivos do UNIX V7 (2)