Sistemas Operacionais - Prof. Leandro Dionízio - 09

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Sistemas Operacionais
Leandro Dionízio Ramos
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Gerenciamento de Arquivos
• Os arquivos são gerenciados pelo sistema operacional e é 
mediante a implementação de arquivos que o sistema 
operacional estrutura e organiza as informações.
• A parte do sistema responsável pela gerência é 
denominada sistema de arquivo que é a parte mais 
visível do sistema operacional pois é uma atividade 
frequentemente realizada pelos usuários.
• Deve ocorrer de maneira uniforme independente dos 
diferentes dispositivos de armazenamento.
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Arquivos
• É um conjunto de registros definidos pelo sistema de 
arquivos e podem ser armazenados em diferentes 
dispositivos físicos.
• É constituído de informações logicamente 
relacionadas, podendo representar programas ou 
dados.
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Arquivos
• A representação da informação dentro de um 
computador digital é feita na forma de números.
• No Linux ou no Windows, arquivos são concebidos e 
tratados como STREAMS (comprimentos) de BYTES. 
• Um BYTE é um número entre 0 e 255.
– Um BYTE é um conjunto de 8 bits (dígitos binários)
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Arquivos
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A : 65
B : 66
...
Z : 90
a : 97
b : 98
...
z : 122
0 : 48
1 : 49
...
9 : 57
Caracteres especiais:
0 : NULO
8 : BACKSPACE
9 : TAB
10 : mudança de linha
12 : mudança de página
13 : ENTER
Arquivos
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65 66 67 10 49 50 51 10 68 69 10 97 98 10
Representação interna do conteúdo de um arquivo
mudança
de linha
mudança
de linha
mudança
de linha
mudança
de linha
A B C 10 1 2 3 10 D E 10 a b 10
Convertendo a representação interna de um 
arquivo texto:
Arquivos
• É identificado por meio de um nome, formado por 
uma sequência de caracteres. 
• Em sistemas operacionais, a identificação de um 
arquivo é composta por duas partes separadas por 
um ponto, a parte após o ponto é chamada extensão 
do arquivo e serve para identificar o conteúdo.
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Arquivos
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Organização de Arquivos
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• Consiste no modo como seus dados estão 
internamente armazenados.
• Quando o arquivo é criado pode-se definir que 
organização será adotada que pode ser uma 
estrutura suportada pelo sistema operacional ou 
definida pela própria aplicação.
Organização de Arquivos
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• A forma mais simples de organização de arquivos é 
através de uma sequência não-estruturada de bytes, 
onde o sistema de arquivos não impõe nenhuma 
estrutura lógica para os dados, a aplicação deve 
definir toda a organização.
• A grande vantagem deste modelo é a flexibilidade 
para criar estruturas de dados, porém todo o 
controle de dados é de responsabilidade da 
aplicação.
Organização de Arquivos
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• Alguns sistemas operacionais estabelecem diferentes 
organizações de arquivos e cada um deve seguir um 
modelo suportado pelo sistema de arquivos.
• As organizações mais conhecidas e implementadas 
são a sequencial, relativa e indexada.
Organização de Arquivos
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• Acesso sequencial:
• O método de acesso sequencial é o mais conhecido e 
mais frequentemente utilizado. Num arquivo 
sequencial, a ordem lógica e física dos registros 
armazenados é a mesma. 
• Como os registros são armazenados um após o outro 
em sequencia, a leitura de um registro n requer que 
os n-1 registros anteriores também sejam lidos.
Organização de Arquivos
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• No acesso sequencial, os dados são sempre lidos 
e/ou escritos em sequência, do início ao final do 
arquivo. Para cada arquivo aberto por uma aplicação 
é definido um ponteiro de acesso, que inicialmente 
aponta para a primeira posição do arquivo. 
• A cada leitura ou escrita, esse ponteiro é 
incrementado e passa a indicar a posição da próxima 
leitura ou escrita.
Organização de Arquivos
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• As organizações sequencial:
• O armazenamento em fita magnética usa a 
organização sequencial.
Organização de Arquivos
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• Acesso direto:
• Pode-se indicar a posição no arquivo onde cada 
leitura ou escrita deve ocorrer, sem a necessidade de 
um ponteiro. Assim, caso se conheça previamente a 
posição de um determinado dado no arquivo, não há 
necessidade de percorrê-lo sequencialmente até 
encontrar o dado desejado. 
Organização de Arquivos
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• Acesso direto:
• Essa forma de acesso é muito importante em 
gerenciadores de bancos de dados, que precisam 
acessar rapidamente as posições do arquivo 
correspondentes ao registros desejados em uma 
operação.
Organização de Arquivos
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• Acesso indexado:
• Podemos fazer uma analogia de um arquivo com um 
livro. Logo no início, existe um índice onde estão 
relacionados os tópicos e a página onde cada tópico 
está localizado. 
• A ideia do arquivo indexado é justamente esta: existe 
um arquivo auxiliar (índice) que contém as chaves e 
o endereço do registro correspondente no arquivo 
principal (dados).
Organização de Arquivos
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• Acesso indexado:
• Num banco de dados, para cada arquivo de dados, 
podemos ter um ou mais índices, dependendo dos 
valores de chave para ser utilizados. 
• Um arquivo de clientes poderia ser classificado por 
ordem alfabética ou pelo número do CPF do cliente. 
Para satisfazer as duas chaves, seriam criados então 
dois arquivos de índices: um tendo o nome e o outro 
tendo o CPF como chave de classificação.
Organização de Arquivos
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• Acesso indexado:
Atributos
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• São informações de controle que dependendo do 
sistema de arquivos variam, porém alguns como 
tamanho, criador, proteção e data estão presentes 
em quase todos.
• Alguns atributos especificados na criação do arquivo 
não podem ser mudados e outros são modificados 
pelo próprio sistema operacional. E ainda existe 
alguns que podem ser alterados pelo usuário.
Atributos
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• Nome: string de caracteres que identifica o arquivo para 
o usuário, como “foto1.jpg”, “relatório.pdf”, “hello.c”, 
etc.;
• Tipo: indicação do formato dos dados contidos no 
arquivo, como áudio, vídeo, imagem, texto, etc. Muitos 
sistemas operacionais usam parte do nome do arquivo 
para identificar o tipo de seu conteúdo, na forma de uma 
extensão: “.doc”, “.jpg”, “.mp3”, etc.;
• Tamanho: indicação do tamanho do conteúdo do 
arquivo, em bytes ou registros;
Atributos
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• Datas: para fins de gerência, é importante manter as 
datas mais importantes relacionadas ao arquivo, como 
suas datas de criação, de último acesso e de última 
modificação do conteúdo;
• Proprietário: em sistemas multi-usuários, 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;
Atributos
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• Datas: para fins de gerência, é importante manter as 
datas mais importantes relacionadas ao arquivo, como 
suas datas de criação, de último acesso e de última 
modificação do conteúdo;
• Proprietário: em sistemas multiusuários, 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.);
Atributos
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• Localização: indicação do dispositivo físico onde o 
arquivo se encontra e da posição do arquivo dentro 
do mesmo;
• Outros atributos: vários outros atributos podem ser 
associados a um arquivo, por exemplo para indicar se 
é um arquivo de sistema, se está visível aos usuários, 
se tem conteúdo binário ou textual, etc. Cada 
sistema de arquivos normalmente define seus 
próprios atributos específicos, além dos atributos 
usuais.
Diretórios 
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• A quantidade de arquivosem um sistema atual pode 
ser muito grande, chegando facilmente a milhões 
deles em um computador desktop típico, e muito 
mais em servidores. 
• Embora o sistema operacional possa tratar 
facilmente essa imensa quantidade de arquivos, essa 
tarefa não é tão simples para os usuários: identificar 
e localizar de forma inequívoca um arquivo 
específico em meio a milhões de outros arquivos 
pode ser impraticável.
Diretórios 
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• Para permitir a organização de arquivos dentro de 
uma partição, são usados diretórios. Um diretório, 
também chamado de pasta (folder), representa um 
contêiner de informações, que pode conter arquivos 
ou mesmo outros diretórios. 
• Da mesma forma que os arquivos, diretórios têm 
nome e atributos, que são usados na localização e 
acesso aos arquivos neles contidos.
Diretórios 
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• Cada espaço de armazenamento possui ao menos 
um diretório principal, denominado diretório raiz 
(root directory). 
• Em sistemas de arquivos mais antigos e simples, o 
diretório raiz de um volume estava definido em seus 
blocos de inicialização, normalmente reservados para 
informações de gerência.
Diretórios 
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• Diretórios permite construir uma estrutura hierárquica (em 
árvore) de armazenamento dentro de um volume.
Sistemas de Arquivos
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• Existem diversos sistemas de arquivos diferentes, que vão 
desde sistemas simples como o FAT16 até sistemas como o 
NTFS, EXT3 e ReiserFS, que incorporam recursos mais 
avançados. 
• Para Windows, temos três sistemas de arquivos: FAT16, FAT32 
e NTFS. 
• Para Linux. temos uma variedade muito grande de sistemas 
de arquivos diferentes que incluem o EXT2, EXT3, ReiserFS, 
XFS, JFS e muitos outros.
Sistemas de Arquivos
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• FAT16 
• Sistema de arquivos utilizado pelo MS-DOS. Neste sistema 
existe uma Tabela de Alocação de Arquivos (File Allocation
Table, FAT) que na verdade é um mapa de utilização do disco.
• A FAT mapeia a utilização do espaço do disco e permite que o 
sistema operacional saiba onde determinado arquivo se 
localiza no disco.
Sistemas de Arquivos
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• FAT16 
• Existem várias posições na FAT, sendo que cada posição 
aponta a uma área do disco. 
• Cada posição na FAT-16 utiliza uma variável de 16 bits 2ଵ଺ = 
65.536 posições na FAT Se em cada setor cabem apenas 512 
bytes, concluímos que, teoricamente, poderíamos ter discos 
somente de até 65.536 x 512 bytes = 33.554.432 bytes ou 32 
MB. 
• Por este motivo, o sistema FAT-16 não trabalha com setores, 
mas sim com clusters, que são conjuntos de setores.
Sistemas de Arquivos
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• FAT16 
• Em vez de cada posição da FAT apontar a um setor, cada 
posição aponta para um cluster, que é um conjunto de setores 
que poderá representar 1, 2, 4 ou mais setores do disco. 
• O tamanho do cluster é definido automaticamente pelo 
sistema operacional quando o disco é formatado.
Sistemas de Arquivos
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• FAT16 
• O sistema de arquivos FAT-16 não reconhece discos maiores 
que 2 GB. 
• Solução: particioná-los em partições menores que 2 GB.
Sistemas de Arquivos
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• FAT32 
• Usado nas versões Windows 95 e Windows 98. O tamanho 
dos clusters no FAT32 é bem menor, o que faz com que haja 
bem menos desperdício. 2ଷଶ = 4294967296 posições na FAT X 
512 bytes = 2199023255552 bytes. 
• Este sistema permite que discos rígidos de até 2 terabytes
sejam reconhecidos e acessados diretamente, sem a 
necessidade de particionamento.
Sistemas de Arquivos
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• NTFS
• NTFS - New Technology File System. Usado a partir do 
Windows NT. 
• Neste sistema de arquivo não há grandes desperdícios em 
disco pois a menor unidade de alocação é o próprio setor de 
512 bytes. 
• A desvantagem: só podem ser utilizados em conjunto com os 
seus sistemas operacionais. Não pode ser usado no Windows 
95, MSDOS, etc... 55
Sistemas de Arquivos
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• NTFS
• Utiliza a tabela MFT (Master File Table) para registrar a 
utilização de cada cluster de um disco. 
• A MFT substitui a FAT, armazenando as localizações de todos 
os arquivos e diretórios, incluindo os arquivos referentes ao 
próprio sistema de arquivos.
• Duvidas???
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