PDF de programación - Tesis: Ruth Delgado - SISTEMA DE ARCHIVOS PARA EL SISTEMA OPERATIVO XINIX

CENTRO DE INVESTIGACION Y ESTUDIOS AVANZADOS DEL

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA

SECCION COMPUTACION

CEHTR® DE IXYEST'dACIOM Y
ESTU9I8S AVANZADOS DIL

I. P. N.

b i b l i o t e c a
IN G EN IE R IA ELEC T R IC A

SISTEMA DE ARCHIVOS PARA EL SISTEMA OPERATIVO XINIX

Tesis que presenta la Ing. Ruth Elizabeth Delgado Moreno para
obtener el grado de MAESTRO EN CIENCIAS en la especialidad de
INGENIERIA ELECTRICA con opción en COMPUTACION.

Trabajo dirigido por el M. en C. Jorge Buenabad Chávez.

Becario de CONACYT

México D.F. Abril 1990.

AGRADECIMIENTOS

Al M. en C. Jorge Buenabad por su dirección, apoyo y

paciencia en el desarrollo de este trabajo.

Al Dr. Manuel Guzmán Rentería por su apoyo,
Al Dr. Jan Janecek por sus valiosos comentarios,

y a ambos el tiempo dedicado a la revisión de este trabajo.

A todos mis amigos y compañeros por su grata compañía, y en
especial a: Hildelisa Preciado, Octavio Juárez, Vicki Sailer,
Zandra Navarro, Marco Rocha, Hirán Cruz.

Al CINVESTAV, y en particular a la Sección de Computación

con cuyos recursos se realizó este trabajo.

Al CONACYT por financiarme durante la maestría.

A mis padres María de la Luz y Pascual

A mis hermanas Claudia, Judith, Lilian

A la memoria de Don Ramón Gómez

INDICE

Introducción.

Capítulo 1

Sistema Operativo XINIX.

1.1 Características Generales .............. 1
1.2 Organización Lógica .................... 3
1.3 Tipos de Servicios.................... 5
1.4 Manejadores de Dispositivos ............ 7

Capítulo 2

Sistema de Archivos Original de XINIX.

2.1 Organización Física ..................... 9
2.2 Organización Lógica ..................... 12
2.3 Manejo de Archivos.................... 14
2.4 Comandos del Interprete sobre archivos. . 16
2.5 Uso de servicios del S.A. en programas de

usuario................................ 17

Capítulo 3

Características del nuevo Sistema de
Archivos para XINIX.

3.1 Organización Física ..................... 19
3.2 Organización Lógica ..................... 20
3.2.1 Buffer Cache.......................... 20
3.2.2 Nodos Indice (nodos-i) ............... 24
3.2.3 Superbloques.......................... 3 0
3.3.3 Comparación del sistema de archivos . . 33

original (SAO) con el nuevo sistema de
archivos (NSAX).

Capítulo 4

Modificación de XINIX para la implantación
del Sistema de Archivos.

4.1 Cuando XINIX inicia ..................... 37
4.2 Manejo de procesos.................... 3 8
4.3 La tabla de dispositivos...............41

4.4 La Interfaz del Sistema de Archivos. . . 42
4.5 Manejador de terminal y disco............45
4.6 Breve descripción funcional de los servicios
del NSAX................................ .. .

Apéndice A. Uso de los servicios del SA en programas de
usua r i o ............................. ..

Apéndice B. Uso de comandos en el Intérprete . . . 66
Apéndice C. Código de errores, significados . . . 70
Referencias...................................... ..

Introducción

El Sistema Operativo XINIX fue desarrollado como trabajo de tesis
en la Sección de Computación del CINVESTAV_IPN. Su estructura
básica fue tomada del sistema operativo XINU. XINU corre en una
computadora LSI-11 de DEC, motivo por el cual, se propuso
transportarlo a la IBM PC-XT, incluyendo en dicha transportación,
partes de los manejadores de terminal y de disco de otro sistema
operativo, MINIX. EL resultado fue la primera versión de XINIX.
Cabe mencionar que tanto XINU como MINIX fueron diseñados para la
enseñanza de sistemas operativos. XINIX tiene también ese
propósito, pues se ha utilizado para los cursos de Sistemas
Operativos y de Programación en tiempo real en la mencionada
sección.

El medio ambiente que provee XINIX en una computadora IBM
PC-XT y dos terminales RS-232, es muy adecuado para el desarrollo
de tareas que requieren el enfoque de multiprogramación, excepto
cuando éstas requerían mantener información organizada en diskette
(subdirectorios), pues XINIX sólo proveía una estructura plana de
archivos, y con una deficiencia adicional: sólo se permitían hasta
28 archivos en cada diskette. Es por ello que surgió la propuesta
de implantar una nueva versión de XINIX, en la que el Sistema de
Archivos proporcionara una estructura más flexible, y facilidades
para la organización de información en disco, según los
requerimientos de los usuarios. El Nuevo Sistema de Archivos (NSAX)
permite tener una cantidad de archivos limitada sólo por la
capacidad de almacenamiento en un diskette.

En los cuatro capítulos que forman este trabajo, esta implícita

la referencia a la tesis "XINIX sistema operativo para computadora
personal".

En el capítulo 1 se da un breve panorama acerca del Sistema
Operativo XINIX, sus características generales, su organización
lógica, tipos de servicios.

En el capítulo 2 se explica el sistema de archivos original de
XINIX, su organización física y lógica, el manejo de los archivos,
y los servicios que prestaba.

En el capítulo 3 se da una explicación acerca de las estructuras
básicas sobre las que se construye el Nuevo Sistema de Archivos,
su organización física y lógica, la interrelación entre ellas.

En el capítulo 4 se presentan las modificaciones hechas al resto
de XINIX para poder implantar el sistema de archivos, la
comunicación entre XINIX, el sistema de archivos y el usuario, así
como una breve descripción del funcionamiento de cada servicio.

capitulo 1

Sistema Operativo XINIX

Un sistema operativo tiene las siguientes funciones:

- Proveer una interfaz para el usuario, que oculta los

detalles del manejo del hardware.

- Ejecutar los programas de los usuarios.
- Administrar los recursos de la computadora: CPU, memoria,

dispositivos de E/S, sistema de archivos.

1.1 Características Generales de XINIX.

XINIX es un sistema operativo de tiempo compartido hecho para
una computadora PC-XT, a la que pueden conectarse 2 terminales
através de puertos RS-232. XINIX maneja sólo el drive A de la PC.
El diseño de XINIX está basado en 2 sistemas operativos XINU
[COMER84], y MINIX [TANEN87].
De XINU se tomó el manejo, la coordinación y la comunicación entre
procesos, el manejo de memoria y el sistema de archivos; de MINIX
se tomó el manejador de disco.

XINIX tiene un sistema de archivos plano: no permite manejar
subdirectorios; tiene capacidad limitada en el número de archivos
en disco: solo 28; tiene intérprete de comandos y es posible correr
programas de manera interactiva. XINIX puede ejecutar varias tareas
o procesos concurrentemente, esto significa que comparten el
procesador y tal vez datos e instrucciones durante su ejecución.
Esta concurrencia permite optimizar el uso de los recursos de un
computador.

En XINIX, un proceso es un programa en ejecución que utiliza:
tiempo de CPU, memoria, dispositivos de E/S, etc. y que puede estar

1

en uno de los siguientes estados:

READY.- el proceso esta listo para recibir el procesador.
SUSPEND.- el proceso se encuentra en el limbo, ni compite por
el procesador, ni espera por algún evento, sólo esta latente,
otro proceso debe sacarlo de su letargo.
WAITING.- el proceso espera por un evento; mientras tanto no
compite por el procesador; el evento lo provoca otro proceso, y
cuando ocurre pasa al estado READY.
RECEIVING.- el proceso espera por un evento en particular: un
mensaje por parte de otro proceso; mientras espera no compite por
el procesador; cuando recibe el mensaje pasa a READY.
SLEPPING.- el proceso espera a que transcurra un intervalo de
tiempo para volver a pasar al estado READY.
CURRENT.- es el estado del proceso que se ejecuta actualmente.

Figura 1.1 Estados de los procesos en XINIX.

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Los estados están indicados dentro de los cuadros, las flechas
indican el sentido en que los procesos pasan de un estado a otro,
y los nombres seguidos de paréntesis "()" son los procedimientos
servicio que realizan la transición.

XINIX asigna el procesador (ó intervalo de tiempo), sólo a
aquellos procesos cuyo estado es READY. La asignación se hace de
acuerdo a la prioridad de los procesos, y sólo se da a aquellos
procesos con mayor prioridad, la prioridad varía de 0 a 32767,
siendo 0 la menor.
Si varios procesos tienen la prioridad más alta, éstos comparten
los intervalos de tiempo equitativamente: un proceso recién
ejecutado debe esperar a que los otros procesos, con su misma
prioridad, reciban un intervalo antes de él recibir otro; para
esto, los procesos se manejan en una lista con política "primero
en entrar, primero en salir". A éste esquema de asignación se le
llama "Round Robin", y en este caso se ignora totalmente a procesos
con menor prioridad: si sólo existe un proceso con la prioridad más
alta, sólo él se ejecuta.
Cuando no existe ningún proceso en estado ready, quien se encarga
de consumir el tiempo de procesador es el proceso "nulo", cuya
prioridad es 0. Este proceso no hace absolutamente nada, es un
ciclo infinito.

1.2 Organización lógica de xinix

La organización lógica de XINIX se refiere a las capas (o
componentes) de XINIX por el tipo de servicios que ofrecen: manejo
de memoria, manejo de procesos, sistema de archivos, etc.(fig.1.2).
Cada capa constituye u ofrece servicios para las capas superiores
incluyendo a los programas del usuario. Por ejemplo, el intérprete
de comandos utiliza al servicio create(), de la capa manejador de
procesos, para ejecutar (crear un proceso a partir de) un programa

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en disco de usuario. El programa a su vez puede, utilizando también
a create(), crear procesos a partir de