PDF de programación - 6. Organización física de los datos - Ficheros y bases de datos

Ficheros y bases de datos

6.1.

6.2.



Contenido:

6. Organización física de los datos...........................................................................................................1
Visión general de los sistemas de ficheros .............................................................................1
6.1.1. Conceptos......................................................................................................................1
6.1.2. Sistemas de gestión de ficheros.....................................................................................2
6.1.3. Arquitectura de los sistemas de ficheros .......................................................................2
6.1.4. Funciones de la gestión de ficheros...............................................................................3
6.1.5. Directorios.....................................................................................................................3
6.1.6. Medios de almacenamiento ...........................................................................................5
6.1.7. Memoria intermedia ......................................................................................................9
Compartimiento de ficheros .................................................................................................10
6.2.1. Derechos de acceso......................................................................................................10
6.2.2. Accesos simultáneos....................................................................................................11
Agrupación de registros........................................................................................................11
6.3.1. Aspectos fundamentales de bloques ............................................................................11
6.3.2. Agrupación en bloques................................................................................................11
6.3.3. Asignación de memoria secundaria para ficheros .......................................................12
Organización de ficheros y métodos de acceso ....................................................................14
6.4.1. Heaps (montones)........................................................................................................14
6.4.2. Ficheros secuenciales ..................................................................................................14
6.4.3. Ficheros con correspondencia directa (hash) ..............................................................15
6.4.4. Ficheros con índices ....................................................................................................15
6.4.5. Tipos de índices...........................................................................................................19
Operaciones sobre ficheros...................................................................................................29
6.5.1. Operaciones básicas.....................................................................................................29
6.5.2. Filtrado ........................................................................................................................29
6.5.3. Ordenación ..................................................................................................................29
Bibliografía ........................................................................................................................................30

6.5.

6.3.

6.4.



6. Organización física de los datos

6.1. Visión general de los sistemas de ficheros

6.1.1. Conceptos

• Campo:

• Registro:

Def.: Elemento básico de datos.
Contiene un valor único.
Ejemplos: Nombre, Primer apellido, Segundo apellido
Caracterizado por su tamaño y tipo. El tamaño puede ser fijo o variable (nada habitual).

Def.: Colección de campos relacionados que se tratan como unidad en programas de
aplicación.
Ejemplo: Registro Persona, compuesto por los campos Nombre, Primer apellido, Segundo
apellido
• Fichero:

Def.: Colección de registros
Entidad única para los programas y usuarios. Nombre único, pero pueden tener alias.
Hay diferentes tipos de ficheros caracterizados por su organización de acceso.
En sistemas dotados de seguridad, el acceso se puede limitar al fichero completo, a registros
o a campos.

• Base de datos

• Funciones

Colección de datos relacionados.
Implementada con uno o varios ficheros del mismo o diferente tipo.

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Ficheros y bases de datos

Crear, Borrar, Cambiar nombre, Copiar, Trasladar (mover), Abrir, Cerrar

- Registros de un fichero:

Recuperar todo *. Recuperar todos los registros de un fichero. Equivalente a un

acceso secuencial ya que los datos se recuperan uno a uno de esta forma.



- Ficheros:

Recuperar uno.
Recuperar siguiente.
Recuperar previo *.

Borrar uno*.
Actualizar uno.
Recuperar varios.

Insertar uno *.

6.1.2. Sistemas de gestión de ficheros

Sistema software que proporciona a los usuarios servicios relativos al uso de ficheros, evitando
el diseño propio de software específico para el acceso a disco.
Servicios básicos:
1. Capacidad para cumplir con las operaciones básicas de ficheros:

1.1 Crear, borrar y modificar ficheros
1.2 Acceso controlado a los ficheros de otros usuarios
1.3 Reestructuración adecuada de los ficheros
1.4 Movimiento de datos dentro del fichero
1.5 Copias de seguridad y recuperación
1.6 Acceso mediante nombres simbólicos

2. Garantizar la validez de los datos.
3. Optimizar el rendimiento [productividad + tiempos de acceso]
4. Ofrecer soporte a los diversos tipos de dispositivos de almacenamiento.
5. Garantizar la fiabilidad [minimizar pérdidas o destrucción de datos]
6. Ofrecer un conjunto estándar de rutinas de entrada/salida.
7. [Sistemas multiusuario] Proporcionar acceso múltiple.


6.1.3. Arquitectura de los sistemas de ficheros

Montón
(Heap)

Correspondencia

directa
(Hash)

Controlador de disco

Controlador de cinta

• Controladores (software) de dispositivos: Comunicación entre el controlador hardware del

dispositivo y el sistema operativo.



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Ficheros y bases de datos



• Sistema básico de ficheros (Nivel físico de E/S): Trata con las transferencias de bloques de

datos entre el almacenamiento principal y secundario.

• Supervisor básico de E/S: Inicio y terminación de las operaciones de E/S. Realiza la
selección del dispositivo dependiendo del fichero requerido. Planifica las operaciones para
mejorar el rendimiento. Se asignan los buffers de E/S y la memoria secundaria.

• E/S Lógica: Permite el acceso a los registros.
• Método de acceso: Interfaz estándar entre las aplicaciones y el sistema de ficheros.

6.1.4. Funciones de la gestión de ficheros
Esquema básico de interacción con el sistema de ficheros:

1. Usuario o programa demanda una operación básica (eliminación, movimiento)

sobre un fichero.

2. El sistema de ficheros identifica y localiza el fichero en cuestión
3. El sistema verifica los permisos sobre el ficheros

La operación se solicita en términos de registros, pero ésta no es la organización del sistema de
E/S.


Estructura de

archivo

Identificación y
Localización

Órdenes de
usuarios y
programas

Asignación de

archivos

Funciones del

sistema operativo

Funciones del

sistema de ficheros



6.1.5. Directorios

El directorio asociado a un conjunto de ficheros contiene información sobre los ficheros.
Es un fichero al que no pueden acceder usuarios ni programas de aplicación directamente (sólo
a través de rutinas del sistema operativo).
•

Información básica
- Nombre del fichero
- Tipo de fichero
- Organización del fichero

• Direccionamiento

- Volumen
- Dirección de inicio
- Tamaño asignado
- Tamaño utilizado

• Control de acceso

- Propietario
-
- Acciones permitidas

Información de acceso

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Ficheros y bases de datos



•

Id Creador

Id último lector

Información de uso
- Fecha de creación
-
- Fecha última lectura
-
- Fecha última modificación
-
- Utilización actual

Id Ultimo modificador

Designación de ficheros
Nombres únicos de ficheros
Clasificación de ficheros:
Directorios. Estructuras jerárquicas o grafos en cuyos nodos se clasifican los ficheros. Los
nodos son ubicaciones lógicas de los ficheros en un sistema de clasificación.
• Ordenadores personales (MS-DOS,Windows). Estructura en árbol de directorios (o

carpetas) y ficheros

• Estaciones de trabajo (UNIX). Estructura de red de directorios y ficheros
• Grandes sistemas centralizados (mainframes) . Estructura jerárquica de calificadores


MS-DOS/Windows

A:

…

…

C:

…

Archivo

Directorio

Archivo

Archivo

Directorio

Archivo

Archivo Archivo

Directorio

Archivo Archivo

Directorio

Archivo

Archivo

Ej: C:\Windows\System\Win.ini



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Ficheros y bases de datos

UNIX

/

…

Directorio

Directorio

dev

Archivo Archivo

Directorio

rmt0

cdrom

Archivo

Ej: /usr/local/bin/grep

MVS

…

Calificador

Calificador



Calificador

…
Calificador

Calificador

Calificador

…
Calificador

Calificador

Calificador Calificador

Calificador

Calificador Calificador

Calificador

Calificador

Calificador

Ej: mae.expl.sys.catalog



6.1.6. Medios de almacenamiento

Jerarquía (simplificada) de memoria:

6-5



• Almacenamiento primario: memoria volátil (caché y RAM)
• Almacenamiento secundario: discos magnéticos, memoria no volátil (flash)
• Almacenamiento terciario: discos ópticos y cintas


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