PDF de programación - Sistemas de Archivos - Taller de Sistemas Operativos I - Linux

Sistemas de Archivos
Taller de Sistemas Operativos I
Linux.

Profesor : Cristian Reyes

Sistema de archivos
(File System).

En computación, un sistema de archivos es un
método para el almacenamiento y organización
de archivos de computadora y los datos que
estos contienen, para hacer más fácil la tarea
encontrarlos y accederlos. Los sistemas de
archivos
son usados en dispositivos de
almacenamiento como discos duros y CD-ROM e
involucran el mantenimiento de la localización
física de los archivos.

FAT

FAT es con mucha diferencia el sistema de archivos
más sencillo compatible con Windows NT. El sistema
de archivos FAT se caracteriza por
la tabla de
asignación de archivos (FAT), que en realidad es una
tabla en la que reside la parte "superior" del volumen.
Para proteger el volumen, se conservan dos copias
de la FAT por si una de ellas resulta dañada. Además,
las tablas de FAT y el directorio raíz deben almacenarse
en una ubicación fija para que se puedan encontrar
correctamente los archivos de inicio del sistema.

HPFS

El sistema de archivos HPFS se presentó por primera vez con OS/2 1.2
para permitir un mejor acceso a los discos duros mayores que
estaban apareciendo en el mercado. Además, era necesario que un
nuevo sistema de archivos extendiera el sistema de nomenclatura, la
organización y la seguridad para las crecientes demandas del mercado
de servidores de red. HPFS mantiene la organización de directorio
de FAT, pero agrega la ordenación automática del directorio basada en
nombres de archivo. Los nombres de archivo se extienden hasta 254
caracteres de doble byte. HPFS también permite crear un archivo de
"datos" y atributos especiales para permitir una mayor flexibilidad en
lo que se refiere a admitir otras convenciones de nomenclatura y
seguridad. Además, la unidad de asignación cambia de clústeres a
sectores físicos (512 bytes), lo que reduce el espacio en disco perdido.

NTFS

Desde el punto de vista de un usuario, NTFS sigue organizando los
archivos en directorios que, al igual que ocurre en HPFS, se ordenan. Sin
embargo, a diferencia de FAT o de HPFS, no hay ningún objeto "especial"
en el disco y no hay ninguna dependencia del hardware subyacente, como
sectores de 512 bytes. Además, no hay ninguna ubicación especial en el
disco, como las tablas de FAT o los Bloques súper de HPFS.

Los objetivos de NTFS son proporcionar lo siguiente: Confiabilidad,
que es especialmente deseable para los sistemas avanzados y los
servidores de archivos

• Una plataforma para tener mayor funcionalidad
• Compatibilidad con los requisitos de POSIX
• Eliminación de las limitaciones de los sistemas de archivos FAT y HPFS

El sistema de Archivos EXT2

El Segundo sistema de ficheros Extendido fue pensado (por
Rémy Card) como un sistema de ficheros extensible para Linux y
es el sistema de ficheros que tuvo más éxito en la comunidad
Linux y es básico para todas las distribuciones actuales de Linux.
El sistema de ficheros EXT2 se construye con la premisa de que los
datos contenidos en los ficheros se guarden en Bloques de
Datos. Estos bloques de datos son todos de la misma longitud y,
si bien esa longitud puede variar entre diferentes sistemas de
ficheros EXT2 el tamaño de los bloques de un sistema de ficheros
EXT2 en particular se decide cuando se crea (usando mke2fs). El
tamaño de cada fichero se redondea hasta un numero entero de
bloques. Si el tamaño de bloque es 1024 bytes, entonces un fichero
de 1025 bytes ocupará dos bloques de 1024 bytes.

El sistema de Archivos EXT2

No todos los bloques del sistema de ficheros contienen datos,
algunos deben usarse para mantener la información que
describe la estructura del sistema de ficheros. EXT2 define la
topologia del sistema de ficheros describiendo cada uno de
ellos con una estructura de datos inodo.
Un Inodo describe que bloques ocupan los datos de un
fichero y también los permisos de acceso del fichero, las
horas de modificación del fichero y el tipo del fichero. Cada
fichero en el sistema EXT2 se describe por un único inodo y
cada inodo tiene un único número que lo identifica. Los
inodos del sistema de ficheros se almacenan juntos en
Tablas de inodos.

El sistema de Archivos EXT2

Los directorios EXT2 son simplemente ficheros especiales (ellos
mismos descritos por inodos) que contienen punteros a los inodos
de sus entradas de directorio.

Principales características de EXT2

•Al crear el sistema de archivos, el administrador puede elegir el tamaño de bloque (desde 1KB hasta
4KB), dependiendo de la longitud media esperada de los archivos. Por ejemplo, un bloque de 1KB es preferible
cuando la longitud media es menor de uno miles de bytes debido a que produce menos fragmentación interna.
Por otro lado, el tamaño grande de bloque es preferible para archivos mayores de miles de bytes dado que
producen menos transferencias de disco.
•El administrador puede elegir al crear el sistema cuantos inodos permitir en una partición,
dependiendo del número de archivos almacenados en él. Esto maximiza el uso efectivo del espacio utilizable de
disco.
•El sistema de archivos particiona los bloques de disco en grupos. Cada grupo incluye bloques de datos e
inodos almacenados en pistas adyacentes. Gracias a esta estructura, los archivos en un único grupo de bloques
pueden ser accedidos con un tiempo de búsqueda medio menor.
•Una implementación cuidadosa de la estrategia de actualización de archivos que minimiza el impacto de
las caídas del sistema.
•Soporte para comprobaciones automáticas de consistencia sobre el estado del sistema de archivos
en el arranque del sistema. Estas comprobaciones se realiza mediante el programa /sbin/e2fsck, que puede
activarse no solo tras caídas del sistema, sino después de un número predefinido de montajes (se incrementa un
contador después de cada operación de montaje), o después de cierta cantidad de tiempo transcurrida desde la
comprobación más reciente.
•Soporte de archivos inmutables (no pueden ser modificados) y para archivos solo-añadir (solo podemos
añadir datos al final de archivo). Ni el superusuario puede sobrepasar estas clases de protección.

Sistemas de Archivos Ext3

Básicamente, el sistema de archivos ext3 es una versión
mejorada de ext2. Las mejoras introducidas proporcionan las
siguientes ventajas:

• Disponibilidad
• Integridad de los datos
• Velocidad
• Fácil transición
• Fragmentación de bloques
• Listas de control de acceso
• Manejo de archivos comprimidos y encriptados
• Borrado lógico

Sistemas de Archivos Ext3

Disponibilidad

Tras un corte eléctrico o una caída inesperada del sistema (también se denomina cierre
no limpio del sistema), se debe comprobar con el programa e2fsck cada sistema de
archivos ext2 montado en la máquina para ver si es consistente. El proceso de
comprobación lleva mucho tiempo y puede prolongar el tiempo de arranque del sistema
de un modo significativo, especialmente si hay grandes volúmenes que contienen un
elevado número de archivos. Durante este proceso, no se puede acceder a los datos de
los volúmenes.
Con la característica journaling del sistema de archivos ext3 ya no es necesario realizar
este tipo de comprobación en el sistema de archivos después de un cierre no limpio del
sistema. En el sistema ext3, únicamente se realiza una comprobación de consistencia en
los casos puntuales en los que se producen determinados errores de hardware, como,
por ejemplo, fallos en el disco duro. El tiempo empleado para recuperar un sistema de
archivos ext3 tras un cierre no limpio del sistema no depende del tamaño del sistema de
archivos ni del número de archivos, sino del tamaño del journal (diario), utilizado para
mantener la consistencia en el sistema. Por defecto, la recuperación del tamaño del
"journal" tarda alrededor de un segundo, según la velocidad del hardware.

Sistemas de Archivos Ext3

Integridad de los datos
El sistema de archivos ext3 proporciona una integridad superior de los datos si se produce un
cierre no limpio del sistema. El sistema de archivos ext3 le permite seleccionar el tipo y el nivel de
protección de los datos. Por defecto, Red Hat Linux 9 configura los volúmenes ext3 para que el
nivel de consistencia de los datos sea elevado en relación con el estado del sistema de archivos.
Velocidad
El sistema de archivos ext3, aparte de permitir escribir datos más de una vez, en la mayoría de los
casos tiene un rendimiento superior al que proporciona ext2 porque los "journals" de ext3
optimizan el movimiento de los cabezales de los discos duros. Se pueden seleccionar tres modos
de journaling para optimizar la velocidad, pero, como contrapartida, la integridad de los datos se
verá afectada.
Fácil transición
La migración de EXT2 a EXT3 es muy sencilla y se pueden aprovechar las ventajas de un sólido
sistema de archivos con journaling sin tener que volver a dar formato al sistema.
Si realiza una instalación nueva de Red Hat Linux 9, el sistema de archivos por defecto que se
asigna a las particiones Linux del sistema es EXT3. Si realiza una actualización a partir de una
versión de Red Hat Linux con particiones EXT2, el programa de instalación le permitirá convertir
estas particiones a EXT3 sin perder los datos.

Sistemas de Archivos Ext3

Fragmentación de bloques

Para reducir la fragmentación, permite almacenar en un mismo bloque
fragmentos de diferentes archivos.

Listas de control de acceso

En lugar de clasificar los usuarios de un archivo en tres grupos (propietario,
grupo y otros), se asocian listas de control de acceso (ACL) con cada archivo
para especificar los derechos de acceso para cada usuario específico o
combinación de usuarios.

Manejo de archivos comprimidos y encriptados

Estas nuevas opciones, que deb