Aula 5 - Sistemas Operacionais - Sistema de Arquivos

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Sistema de Arquivos 
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ 
CAMPUS SENADOR HELVÍDIO NUNES DE BARROS 
BACHARELADO EM SISTEMAS DE INFORMAÇÃO
DISCIPLINA: SISTEMAS OPERACIONAIS 
Prof. Esp. Alan Rafael Ferreira dos Santos 
1. Introdução
O armazenamento e a recuperação de informações é uma atividade essencial para qualquer tipo de aplicação.
O S.O. estrutura e organiza os dados através da implementação de arquivos com o objetivo de facilitar a busca e a gravação dos mesmos melhorando o gerenciamento.
O sistema de arquivos é a parte mais visível do S.O., pois a manipulação de arquivos é uma atividade frequentemente realizada pelo usuário. 
2. Arquivos
Um arquivo é constituído de informações logicamente relacionadas. Estas informações podem representar instruções ou dados.
Ex.: arquivo executável (*.exe), arquivo de texto (*.docx).
Os arquivos podem ser armazenados em diferentes dispositivo físicos, como fitas magnéticas, discos magnéticos e discos ópticos. 
O S.O. deve tratar com uma certa independência o arquivo do seu meio de armazenamento. 
2. Arquivos
Maior parte dos S.O.s identificam os arquivos por duas partes:
 nome_arquivo.extenção
A extensão indica o tipo de arquivo
3. Organização de Arquivos 
Consiste em como os seus dados estão internamente armazenados. A estrutura de dados pode variar em função do tipo de informação contida no arquivo.
Esta estrutura pode ser determinada pelo S.O. ou pela própria aplicação.
Cada S.O. implementa sua própria estrutura de arquivos porém elas devem seguir um modelo suportado pelo sistema. As organizações mais conhecidas são as sequência de bytes, sequência de registros e árvores.
 
3. Organização de Arquivos 
4. Métodos de Acesso 
Acesso sequencial
lê todos os bytes/registros desde o início
não pode saltar ou ler fora de sequência
conveniente quando o meio era a fita magnética
Acesso aleatório
bytes/registros lidos em qualquer ordem
essencial para sistemas de bases de dados
ler pode ser …
mover marcador de arquivo, e então ler ou …
ler e então mover marcador de arquivo
5. Operações de Entrada/Saída
O sistema de arquivo disponibiliza um conjunto de rotinas que permitam um conjunto de aplicações realizarem operações de E/S, como tradução de endereços, leitura e gravação de dados, criação/eliminação de arquivos
Fornece uma interface simples e uniforme entre as aplicações e os dispositivos
5. Operações de Entrada/Saída
6. Atributos 
Cada arquivo possui informações de controle denominadas atributos. Os atributos podem variar de acordo como sistema de arquivo.
Alguns atributos não podem ser modificados por conta da sua natureza como organização, data e hora de criação de um arquivo, porém outros podem ser alterados pelo S.O. como tamanho, data e hora do último backup.
6. Atributos 
7. Diretórios
Diretórios são estruturas de dados que possuem entrada de arquivos onde cada entrada armazena um conjunto de atributos de um arquivo.
Quando o usuário abre um arquivo o S.O. procura sua entrada nesta estrutura de diretórios e armazena suas informações em uma tabela de atributos mantidas na MP. 
Esta tabela armazena informações de todos os arquivos abertos. Quando o arquivo é fechado seus dados precisam ser apagados desta tabela por questões de espaço.
7. Diretórios
Um sistema de diretório de nível único
contém 4 arquivos
propriedades de 3 pessoas diferentes, A, B, e C
7. Diretórios
Diretórios em dois níveis 
As letras indicam os donos dos diretórios e arquivos
7. Diretórios
Diretórios Hierárquicos
8. Gerência de Espaço Livre em Disco
Com as constantes criações/eliminações de arquivos em disco é necessário que o S.O. tenha controle de quais áreas do mesmo estão livres. Nesta estrutura geralmente possui uma lista ou tabela que pode facilitar a identificação de blocos livres. 
Existem três formas de identificar espaços livres em disco:
Mapa de Bits (Bit Map)
Listas encadeadas
Tabela de Blocos Livres
8. Gerência de Espaço Livre em Disco
9. Gerencia de Alocação de Espaços em Disco
Da mesma forma que o S.O. gerencia os espaços livres também gerencia os espaços ocupados.
É necessário que o sistema de arquivo implemente alguma destas técnicas para alocar os arquivos:
Alocação Contígua
Alocação Encadeada
Alocação Indexada
9.1 Alocação Contígua 
Consiste em armazenar arquivos em blocos sequenciais, neste tipo de alocação o sistema localiza o arquivo através do endereço do primeiro bloco.
Seu principal problema é a alocação de espaços livres para novos arquivos.
9.2 Alocação Encadeada
Nesta técnica um conjunto de blocos pode ser ligado através de uma estrutura de organização lógica independente da sua localização física.
9.3 Alocação Indexada
O princípio desta técnica é manter ponteiros para todos os blocos de um arquivo em uma única estrutura denominada bloco de índices.
Soluciona o problema da impossibilidade de acesso direto da alocação encadeada.
10. Arquivos Compartilhados 
10. Arquivos Compartilhados 
(a) Situação antes da ligação;
(b) Depois de a ligação ser criada;
(c) Depois de o proprietário original remover o arquivo.
11. Proteção de Arquivos
É fundamental a implementação de um mecanismo de proteção para proteger arquivos e diretórios de danos causados por acesso indevido.
Estes tipos de acessos são dados através da concessão ou não da operações de leitura (read), gravação (write), execução (execute) e elimine (delete).
Existem outros mecanismos como:
Senhas de acesso 
Grupos de Usuários