Sistemas de arquivo- Aula 06

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SISTEMAS OPERACIONAIS PARA REDES
Prof. Luiz di Marcello
Aula 6 – Sistema de Arquivos
OBJETIVOS DA AULA
Descrever os atributos de um arquivo
Diferenciar as organizações lógicas e físicas de arquivos
Identificar os métodos de acesso aos arquivos
SISTEMA DE ARQUIVOS
Gerência de Arquivos
Um SO tem por finalidade permitir que os usuários do computador executem aplicações, que por sua vez processam informações (textos, músicas e filmes, etc.) armazenadas como arquivos num disco rígido ou outro meio/mídia
SISTEMA DE ARQUIVOS
Arquivos: Definição e Características
Um arquivo é um conjunto de dados armazenados em um dispositivo físico não-volátil, com um nome ou outra referência que permita localização posterior (persistência)
Arquivos são versáteis em conteúdo e capacidade, possuindo uma organização interna em função do tipo de informação (estrutura, formato): podem conter desde um texto se formatação com poucos bytes até sequências de vídeo com dezenas de gigabytes
SISTEMA DE ARQUIVOS
Arquivos: Definição e Características
Arquivos podem ser compartilhados por processos diferentes
Como um dispositivo de 
armazenamento pode 
conter milhões de arquivos,
estes são organizados em 
estruturas hierárquicas 
denominadas diretórios
SISTEMA DE ARQUIVOS
Sistema de Arquivos
O Sistema de Arquivos pode ser entendido, então, como a organização física e lógica dos dados armazenados de forma persistente em um dispositivo físico não volátil
Existem vários sistemas de arquivos nos SO, dentre os quais podemos citar FAT e NTFS do Windows, EXT2 e EXT3 do Linux
SISTEMA DE ARQUIVOS
Atributos dos Arquivos
Cada arquivo é descrito por atributos, que variam de acordo com o sistema e o arquivo utilizado. Os mais usuais são:
Nome: string de caracteres para identificação (“foto.jpg”,“alo.c”)
Tipo: formato dos dados contidos no arquivo, como áudio, vídeo, imagem, texto, etc. Muitos SOs usam parte do nome para identificar o tipo de seu conteúdo (extensão): “.doc”,“.jpg”,“.mp3”
Tamanho: quantidade de bytes ou registros ocupados
Datas: para fins de gerência, é importante manter datas importantes, como as data de criação, de último acesso e de última modificação do conteúdo
SISTEMA DE ARQUIVOS
Atributos dos Arquivos
Os mais usuais são (continuação):
Proprietário: em sistemas multiusuário, cada arquivo tem um proprietário, que deve estar corretamente identificado
Permissões de acesso: indicam que usuários têm acesso àquele arquivo e que formas de acesso são permitidas (leitura, escrita, remoção, etc.)
Localização: indicação do dispositivo físico onde o arquivo se encontra e da posição do arquivo dentro do mesmo
SISTEMA DE ARQUIVOS
Operações com Arquivos
As aplicações e o SO utilizam um conjunto de operações para manipular arquivos. As operações básicas são:
Criar: alocar espaço para no dispositivo de armazenamento e definir seus atributos (nome, localização, proprietário, permissões de acesso, etc.)
Abrir: a aplicação solicitar ao SO a abertura do arquivo, para que possa ler ou escrever dados; o SO verifica se o arquivo existe, se as permissões são válidas, localiza seu conteúdo no dispositivo de armazenamento e cria uma referência
SISTEMA DE ARQUIVOS
Operações com Arquivos
As operações básicas são (continuação):
Ler: permite transferir dados presentes no arquivo para uma área de memória da aplicação
Escrever: permite transferir dados na memória da aplicação para o arquivo no dispositivo físico; esse dados podem ser adicionados no final ou sobrescrever dados já existentes
Mudar atributos: nome, localização, permissões, etc.
Fechar: ao concluir o uso do arquivo, a aplicação deve informar ao SO, a fim de liberar as estruturas de gerência do arquivo
Remover: para eliminar o arquivo do dispositivo
SISTEMA DE ARQUIVOS
Organização e Métodos de Acesso
Quanto à forma de organização dos registros de um arquivo, existem várias possibilidades, a saber:
Sequencial
Direta
Indexada
SISTEMA DE ARQUIVOS
Organização dos Registros: Sequencial
Neste tipo de arquivo os registros são acessados, quer para leitura quer para escrita, de forma sequencial, isto é, a escrita de um registro só é feita após o último registro escrito e a leitura de um registro só é possível após todos os registros anteriores terem sido lidos
Existe um ponteiro “invisível” que aponta para o registro corrente e que é incrementado automaticamente após cada leitura ou escrita
SISTEMA DE ARQUIVOS
Organização dos Registros: Sequencial (leitura)
SISTEMA DE ARQUIVOS
Organização dos Registros: Sequencial (leitura)
Para lidar com arquivos sequenciais existe, uma função lógica (VERDADEIRO/FALSO) que indica se o ponteiro chegou ao fim do arquivo (na leitura)
Chamamos essa função
de EOF (“End Of File”,
“fim de arquivo”)
SISTEMA DE ARQUIVOS
Organização dos Registros: Sequencial (escrita)
SISTEMA DE ARQUIVOS
Organização dos Registros: Direta
Neste tipo de arquivo, podemos acessar um determinado registro no meio do arquivo pelo seu número (posição do registro dentro do arquivo)
O arquivo, uma vez aberto, aceita tanto operações de leitura quanto de escrita
Por exemplo: um arquivo de alunos com informações sobre nome, endereço, nº do aluno e telefone; o nº do aluno corresponde à posição do registro do aluno dentro do arquivo
SISTEMA DE ARQUIVOS
Organização dos Registros: Indexada
Neste tipo de arquivo existe um campo do registro, chamado campo chave, que permite o acesso a um registro determinado
Não temos mais um índice necessariamente numérico, como nos arquivos diretos
SISTEMA DE ARQUIVOS
Organização dos Registros: Indexada
Para podermos utilizar qualquer campo como índice (campo chave), o sistema de gerenciamento de arquivos da linguagem (que é transparente para o usuário) utiliza um outro arquivo, chamado arquivo de índice,
que é ordenado pelo campo 
chave
SISTEMA DE ARQUIVOS
Organização Lógica: Partições (Volumes)
O sistema de arquivos é dividido em partições (volumes)
Existe pelo menos uma partição e é nessa estrutura de mais baixo nível que os arquivos efetivamente residem
Um mesmo dispositivo físico (HD, SSD) pode conter mais de uma partição (dispositivo virtual)
SISTEMA DE ARQUIVOS
Organização Lógica: Partições (Volumes)
Informações sobre arquivos são guardadas em entradas no diretório de dispositivos (tabela de volumes), que é uma estrutura de dados com informações sobre os arquivos (localização física, nome, atributos, etc.)
Esses diretórios são normalmente 
implementados como estruturas
de árvores
SISTEMA DE ARQUIVOS
Organização Lógica: Árvore de diretórios
Na estrutura principal ou Master File Directory (MFD), existem ponteiros para os diretórios de cada usuário ou User File Directories (UFDs),
que possuem aponta
dores para os subdire
tórios e os arquivos 
físicos
SISTEMA DE ARQUIVOS
Organização Física: Alocação de Blocos
Os sistemas precisam manter o controle da localização física dos arquivos nos dispositivos
Esses dispositivos físicos são normalmente divididos em blocos e a estrutura de gerência de arquivos deve mapear em quais blocos físicos se encontra um determinado arquivo
Para saber quais blocos estão livres, é preciso manter um registro de blocos livres: mapa de bits, lista encadeada de blocos livres, tabela de blocos livres (contíguos) 
SISTEMA DE ARQUIVOS
Organização Física: Alocação de Blocos
Para controlar a alocação de espaço de um arquivo no disco existem várias maneiras:
alocação contígua: guarda-se o bloco inicial e o tamanho 
alocação encadeada: guarda-se o bloco inicial e este aponta para o próximo, sucessivamente
alocação indexada: guarda-se o bloco de índice, que contém os ponteiros para os demais blocos do arquivo
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