PDF de programación - Sistema de Archivos

Introducción
Interfaz de los sistemas de archivos
Servicios del sistema de archivos
Organización de los sistemas de archivos
Casos de estudio

Sistema de Archivos

E. Campo M. Knoblauch Ó. López

J. Clemente

Departamento de Automática

Universidad de Alcalá

Sistemas Operativos Avanzados

Sistema de Archivos

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Introducción
Interfaz de los sistemas de archivos
Servicios del sistema de archivos
Organización de los sistemas de archivos
Casos de estudio

Índice

1

2

Introducción

Definiciones
Funciones de un sistema de archivos

Interfaz de los sistemas de archivos

Archivos y directorios
Sistemas de archivos remotos
3 Servicios del sistema de archivos

Utilización de archivos desde procesos
Servicios para archivos
Servicios para directorios
Proyección de archivos en memoria

4 Organización de los sistemas de archivos

Estructura y organización interna
Creación de sistemas de archivos en disco
Montaje de sistemas de archivos
Fiabilidad de sistemas de archivos

5 Casos de estudio
UNIX System V
FAT
Otros sistemas de archivos

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Servicios del sistema de archivos
Organización de los sistemas de archivos
Casos de estudio

Sistema de archivos

Definiciones
Funciones de un sistema de archivos

Algunos procesos necesitan utilizar información que no
siempre debe estar toda cargada en su espacio de memoria y
que necesita ser almacenada de forma persistente

Sistema de archivos
Estructura de datos dentro de una unidad lógica que permite al sistema
operativo almacenar información de forma organizada e independiente de
los procesos que la utilizan

El sistema de archivos se encarga de abstraer propiedades
físicas de diferentes dispositivos
La información, al ser independiente de los procesos, se
mantiene tras su finalización y, además puede ser utilizada por
varios procesos

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Interfaz de los sistemas de archivos
Servicios del sistema de archivos
Organización de los sistemas de archivos
Casos de estudio

Definiciones
Funciones de un sistema de archivos

Archivo

Archivo
Conjunto de datos persistentes con un identificador asociado que el
usuario ve como una entidad ⇒ unidad mínima de almacenamiento lógico

Los archivos, normalmente, residen en dispositivos de
almacenamiento permanente (no volátiles): cintas, discos
magnéticos u ópticos, memorias flash, etc.
El acceso se realiza mediante llamadas al sistema
Pueden tener un formato específico o no. Es el creador el que
define la organización y significado de los bits que lo
componen
El objetivo es conseguir abstracción del hardware de los
dispositivos de almacenamiento

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Servicios del sistema de archivos
Organización de los sistemas de archivos
Casos de estudio

Definiciones
Funciones de un sistema de archivos

Funciones de un sistema de archivos

El subsistema de archivos es el conjunto de módulos del SO
encargados de la interacción entre el usuario y la información
almacenada
El interfaz con el usuario proporciona:

Servicios de nombrado

Ubicación
Extensión

Servicios de archivos

Seguridad, protección y cifrado
Compartición
Acceso
Soporte a distintos tipos de archivo

Servicios de directorios

Organización de la información

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Servicios del sistema de archivos
Organización de los sistemas de archivos
Casos de estudio

Atributos de archivos

Archivos y directorios
Sistemas de archivos remotos

Un archivo se puede caracterizar por:

Nombre
Identificador único
Tipo de archivo
Ubicación
Tamaño
Protección
Fechas
Identificación de propietario
Información de control

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Casos de estudio

Tipos de archivos

Archivos y directorios
Sistemas de archivos remotos

Facilidad en reconocer y soportar distintos tipos de archivos
Los archivos se pueden agrupar en dos grandes clases: archivos
ASCII y binarios
Técnicas:

Incluir el tipo como parte del nombre del archivo (extensión):
MS-DOS
UNIX: número mágico

Linux, por ejemplo, distingue entre archivos regulares,
directorios, enlaces, tuberías, etc.

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Nombrado de archivo

Archivos y directorios
Sistemas de archivos remotos

Característica principal: asociación de un nombre a un archivo
en su creación
Permite el acceso al archivo de forma inequívoca
Nombres formados por caracteres alfanuméricos y especiales
El tipo de nombres de un archivo varía según el SO:

Longitud variable: MS-DOS (8), UNIX (4.096)
Pueden tener extensiones para indicar el tipo de archivo:

Formato y significado variable en cada SO
Independientemente de la extensión, el SO debe reconocer al
menos los archivos ejecutables (número mágico)

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Archivos y directorios
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Métodos de acceso al contenido de un archivo

Considerando un archivo como una secuencia de datos de
longitud fija y diferente en cada archivo, ¿cómo acceder a un
dato concreto?
Los sistemas operativos pueden proporcionar uno o varios
métodos de acceso
Formas de acceso básicas:

Acceso secuencial
Acceso indexado: MVS
Acceso directo: UNIX

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Protección de archivos

Archivos y directorios
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Puede ser necesario controlar el acceso a la información
Los sistemas operativos modernos proporcionan mecanismos
de protección y control de acceso a los archivos:

Esquemas de privilegios por usuarios o grupos por archivo para
determinadas operaciones:

Lectura, escritura, ejecución...

Listas de control de acceso (ACLs)
Cifrado de sistemas de archivo

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Directorios

Archivos y directorios
Sistemas de archivos remotos

Sistema de organización de los archivos que permiten al
usuario acceder y localizar los archivos fácilmente
Presentan una visión lógica simple al usuario, muy diferente
del modo de almacenamiento real
Un directorio es un objeto o estructura de datos compuesto de
los elementos que agrupa, denominados entradas
Cada entrada contiene información acerca del archivo al que
referencia (MS-DOS) o un puntero a una estructura de datos
que contenga dicha información (UNIX)

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Archivos y directorios
Sistemas de archivos remotos

Estructuras de directorios (1/2)

Sistema de directorios de un nivel:

Existe un único directorio (CP/M)
No hay clasificación, cada archivo debe tener un nombre
diferente

Sistema de directorios de dos niveles:

Existe un directorio maestro (directorio raíz) del que cuelgan
otros directorios, uno por usuario
Las operaciones de un usuario sobre los archivos están
restringidas a su directorio
Es posible que exista un directorio accesible a todos los
usuarios que contenga ejecutables comunes:

Concepto de PATH

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Archivos y directorios
Sistemas de archivos remotos

Estructuras de directorios (2/2)

Estructura jerárquica en árbol:

Complejidad de nombrado a nivel de usuario ⇒ estructura
jerárquica más general
Permite a los usuarios clasificar sus archivos en subdirectorios.
Ejemplos: MS-DOS, UNIX, Windows
Representación de directorios y subdirectorios desde el
directorio raíz
Existe un camino único (path o ruta) desde la raíz hasta cada
archivo:

Concepto de directorio de inicio o conexión
Concepto de directorio de trabajo o actual
Concepto de ruta absoluta y ruta relativa

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Organización de los sistemas de archivos
Casos de estudio

Sistemas de archivos remotos

Archivos y directorios
Sistemas de archivos remotos

Existen diferentes sistemas de archivos que permiten acceder a
archivos ubicados en servidores, por distintos usuarios
conectados en puestos remotos
El sistema operativo debe ser capaz de gestionar los
protocolos de red e integrar las unidades remotas como parte
del sistema de archivos local
Algunos de estos sistemas son:

NFS
SMB - CIFS / SAMBA
CODA
AFS

FTP
SCP

No confundir con sistemas de transferencia de archivos como:

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Servicios del sistema de archivos
Organización de los sistemas de archivos
Casos de estudio

Utilización de archivos desde procesos
Servicios para archivos
Servicios para directorios
Proyección de archivos en memoria

Acceso a archivos desde procesos

Existen diferentes tablas de control de acceso para gestionar la
comunicación de los procesos con los archivos

Tabla de descriptores de archivos

Existe una ún