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Questoes referente a Gerenciamento de Arquivo Parte 1 Guilherme Oliveira (1)

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Questões referente a Gerenciamento de Arquivo – Parte 1
1. Quais são os três requisitos fundamentais quando falamos do problema do armazenamento de informações a longo prazo. Explique cada um deles.
R:
1 - Deve ser possível armazenar uma grande quantidade de informação, a capacidade de armazenamento está restrita ao tamanho do espaço de endereçamento virtual, o que acarreta em insuficiência de armazenamento para algumas aplicações, ou seja, embora seja suficiente para um conjunto de aplicações, não é uma solução para todos os casos.
2 - A informação deve sobreviver a finalização do processo que o estiver utilizando,
é necessário que que a informação em uso pelo processo não deixe de existir
quando o mesmo for encerrado ou abortado, pois caso ocorra uma falha na 
execução do processo, a informação não pode ser perdida, pois em muitos casos é 
necessário manter a informação por longos períodos no sistema.
3 - Vários processos devem ser capazes de manipular a informação ao mesmo tempo, informações que estão dentro de um processo só podem ser acessadas por ele, por este motivo as informações devem ser independentes, de modo que o sistema não tenha seu desempenho afetado por um processo único.
2. Explique quais são as Estruturas internas de Arquivos e quais são as formas de Acesso Interno a Arquivos, comentando as vantagens e desvantagens de cada uma. 
R:
Sequência de bytes: A aplicação fica responsável, não existindo uma estrutura lógica, permitindo uma maior flexibilidade para colocar qualquer tipo de dado, sem que o SO interfira; isto é implementado tanto no Windows como no Unix.
Sistema de registro de tamanho fixo: Cada arquivo com alguma estrutura interna,assim a leitura e gravação é de registros ao invés de bytes. Um detalhe importante sobre este tipo de arquivo, é que para lê-lo é necessário conhecer sua estrutura interna, pois sem conhecê-la os dados se tornam inúteis.
Árvore de registro: é ordenada por um campo chave, nem todos os campos possuem o mesmo tamanho e é amplamente utilizado em computadores de grande porte.
3. Enumere os principais atributos de um arquivo. 
R:
1 - Protection: Quem pode acessar o arquivo e de que forma.
2 - Password:Senha necessária para acessar o arquivo.
3 - Creator:ID da pessoa que criou o arquivo.
4 – Owner: Proprietário atual.
5 - Read-only flag: 0 para leitura e gravação; 1 para somente leitura.
6 - Hidden flag: 0 normal; 1 para não exibir listagem.
7 - System flag: 0 para arquivos normais; 1 para arquivo do sistema.
8 - Archive flag: 0 foi recuperado; 1 para ter cópia de segurança.
9 - ASCII/binary flag: 0 para arquivo texto; 1 para arquivo binário.
10 - Random access flag: 0 para acesso sequencial; 1 para acesso aleatório.
11 - Temporary flag: 0 normal: 1 para excluir arquivo na saída do processo
12 - Look flags: 0 para desbloqueado; diferente de 0 para bloqueado. 
13 - Record length: Número de bytes em um registro.
14 - Key position: Deslocamento da chave dentro de cada registro.
15 - Key length: Número de bytes no campo chave.
16 - Creation time: Data e hora que o arquivo foi criado.
17 - Time of last access: Data e hora do último acesso ao arquivo.
18 - Time of last change: Data e hora da última alteração do arquivo.
19 - Current size: Número de bytes no arquivo.
20 - Maximum size: Número de bytes que o arquivo pode ter
4. Enumere as principais operações sobre arquivos. 
R:
1 - Create: arquivo criado sem dados.
2 - Delete: libera espaço em disco.
3 - Open: Permitir que o S.O busque e coloque na memória principal os atributos e lista de endereços do disco, para tornar mais rápido o acesso das chamadas posteriores.
4 - Close: Libera espaço na tabela interna.
5 - Read: ler dados do arquivo.
6 - Write: Escrita em uma posição determinada.
7 - Append: Adiciona dados no final do arquivo.
8 - Seek: reposiciona o ponteiro do arquivo para um local especifico.
9 - Get attributes: Retorna atributos do arquivo.
10 - Set attributes: Permite alterações, pelo usuário, dos atributos de arquivos já criados.
11 - Rename: Renomear o nome do arquivo existente.
5. O que é um descritor de arquivo? Para que ele serve? 
R: Descritor de arquivos: valor inteiro criado pelo SO no momento da criação ou abertura de um arquivo. Todas as operações sobre o arquivo são realizadas por meio deste número.
6. Explique os 3 tipos de níveis de diretórios existentes. 
R:
Diretório de nível simples: Existe apenas o diretório raiz e todos os arquivos ficam dentro dele, independente da quantidade de usuários. Essa forma simples faz com que a localização de arquivos seja feita rapidamente pelo S.O, entretanto a nomeação de arquivos acaba se tornando um problema. 
Diretório de dois níveis simples: Dentro do diretório raiz existe mais um diretório para cada usuário, dentro do diretório de cada usuário ficam todos os seus arquivos. Com essa mudança houve uma melhoria em relação a nomeação de arquivos.
Diretório de nível hierárquico: Dentro do diretório para cada usuário, dentro do diretório de cada usuário existem arquivos e subdiretórios. Com o nível hierárquico o usuário pode organizar de forma melhor seus arquivos, podendo criar vários diretórios um dentro do outro juntamente com arquivos, o que facilita muito a vida do usuário. No entanto o desempenho na localização dos arquivos por parte do SO diminui a cada diretório que é criado devido aos vários carregamentos e descarregamentos de diretórios que são feitos.
7. Explique as diferenças entre caminho absoluto e caminho relativo.
R: Caminho absoluto começa sempre a partir da raiz, é único para cada arquivo. Já no caminho relativo há relação com o diretório atual, já que é possível ter arquivos com nomes iguais em diretórios diferentes.
8. O que é fragmentação interna e externa referente a arquivos? Por que elas ocorrem? 
R: Os SOs tem definidos o tamanho de um bloco no disco, no Linux esse tamanho é de 4KB e no Windows é 8KB. Devido a isso, o mínimo que um arquivo pode ocupar em disco é esse tamanho de um bloco, mesmo que o arquivo tenha 1KB. Isso gera a fragmentação interna do disco. Fragmenta interna é a sobra de espaço dentro dos blocos de arquivos, ela ocorre porque o tamanho do arquivo não é o suficiente para ocupar todo o bloco, são raras as vezes que um arquivo tem exatamente o tamanho de um bloco ou tamanhos dos blocos alocados para ele. Já a fragmentação externa é a sobra de espaços entre os blocos de arquivos. Por exemplo: Suponha um disco de 50 blocos que tem 4 arquivos de 12 blocos cada, sendo eles A, B, C e D, gravados nessa ordem, sobrando assim 2 blocos no disco. Caso o usuário exclua o arquivo B, tendo então no total de 14 blocos livres, e tente gravar um arquivo que ocupe 14 blocos ele não conseguirá, pois não há 14 blocos livres em sequência, ocorreu então a fragmentação externa. Para a fragmentação externa, existem várias soluções, uma delas é a desfragmentação (remanejar os blocos dos arquivos), já para fragmentação interna não há solução.
9. Explique o que é alocação contígua de arquivos, apresentando suas vantagens e desvantagens. 
R: Alocação contígua é a gravação e leitura sequencial dos arquivos.
Vantagens: Simples de Implementar, lembrar dois números: endereço em disco do primeiro bloco e do número de blocos do arquivo, desempenho de leitura é excelente pois todo arquivo pode ser ido em uma única operação, basta realizar um Seek inicial e realizar leitura.
Desvantagem: Com o tempo o disco fica fragmentado, custo para se fazer a realocação dos blocos dos arquivos.
10. Explique a alocação de arquivos em listas ligadas no bloco, apresentando suas principais vantagens e desvantagens. 
R: A alocação de arquivos em listas ligadas no bloco é feita de forma que cada bloco do arquivo a um ponteiro para o próximo.
Vantagens: Não há fragmentação externa do disco e mantém apenas uma entrada de diretório para o endereço do primeiro bloco.
Desvantagens: Acesso aleatório extremamente lento, pois para chegar ao bloco n devem ser lidos n-1 blocos; A quantidade de dados não é mais a potência de 2, devido ao ponteiro para o próximoe os programas lêem em potência de 2. Devido a isso é necessário obter e concatenar dois blocos gerando a sobrecarga extra.
11. Explique a estrutura do sistema de arquivos conhecido como FAT, comentando sobre suas qualidades e deficiências. 
R: O Sistema FAT é uma melhoria gerada para o caso da alocação de arquivos em listas ligadas no bloco, pois nele os ponteiros não ficam mais no bloco e sim na tabela FAT, fazendo com que a quantia de dados seja potência de 2. O acesso então é mais rápido se for utilizado um algoritmo para aproveitar a vantagem de conhecer todos os endereços dos blocos, o que também é uma desvantagem pois a tabela toda fica em memória e ocupa muito espaço.
12. Explique a estrutura do sistema de arquivos conhecido como I-Node, comentando sobre suas qualidades e deficiências.
R: O I-Node é uma tabela de índices para arquivo, que tem cabeçalhos e ponteiros para os blocos do arquivo, mas a sua principal vantagem é que ele não precisa ficar totalmente em memória como a tabela FAT, ele fica apenas quando o arquivo está aberto, ele ocupa n bytes e no máximo k arquivos = kn bytes e leva em consideração o número máximo de arquivos abertos em um determinado tempo. Mas e se a estrutura do I-Node tiver espaço para um número fixo de endereços de disco, o que acontece se o arquivo crescer? A solução para esse caso é reservar o último endereço para o endereço de um bloco contendo mais endereços de blocos de disco (outro I-Node).
13. Analise o impacto das fragmentações interna e externa nos sistemas de alocação contígua, lista encadeada e por lista encadeada na RAM. 
R: O impacto da fragmentação interna é o mesmo em todos os sistemas, pois não há uma solução para isso. Já o impacto da alocação externa é extremamente pior no sistema de alocação contígua, pois a única solução para esse tipo de sistema é a desfragmentação que tem um custo muito grande. No sistema de lista encadeada o problema é a sobrecarga extra e a quantidade de blocos a mais que são lidos para chegar ao bloco desejado. O menor impacto então é no sistema de lista encadeada na RAM, pois não há sobrecarga e a leitura de blocos inutilizados pode ser minimizada utilizando um algoritmo para melhorar a leitura em disco.

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