PDF de programación - Sistemas operativos: Sistemas de ficheros - Directorios

SISTEMAS OPERATIVOS:
SISTEMAS DE FICHEROS

Directorios

Objetivos

2

¨ Conocer los conceptos de fichero y directorio así

como sus características.

¨ Utilizar los servicios de gestión de Ficheros y
directorios ofrecidos por el sistema operativo.

¨ Comprender la estructura de un sistema de ficheros.
¨ Comprender los mecanismos en los que se apoya un

servidor de ficheros y aplicarlos a ejercicios
sencillos.

Sistemas Operativos - Directorios

Contenido

3

¨ Directorios.
¨ Alternativas de estructura.
¨ Interpretación de nombres.
¨ Manipulación de directorios.

Sistemas Operativos - Directorios

Organización de ficheros

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¨ Un sistema de ficheros puede almacenar gran

cantidad de ficheros.

¨ Se necesita algún mecanismo para organizar y

localizar los ficheros.

¨ Extensiones: Organización por tipo de fichero.
¨ Directorio: Metáfora de la carpeta con documentos.

Sistemas Operativos - Directorios

Concepto de directorio

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¨ Directorio: Objeto que relaciona de forma unívoca un nombre

de usuario de fichero con su descriptor interno.

¨ Organizan y proporcionan información sobre la estructuración

de los sistemas de ficheros.

¨ Un directorio tiene entrada por cada fichero que alberga.

¨ Información de la entrada:

¤ Descriptor interno del fichero.
¤ Posiblemente, algunos atributos del fichero.

Sistemas Operativos - Directorios

Ejemplo: Explorador de Windows

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Sistemas Operativos - Directorios

Directorios: visión lógica

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¨ Esquema jerárquico.
¨ Cuando se abre un fichero el SO busca el nombre en la

estructura de directorios.

¨ Operaciones sobre un directorio:

¤ Crear (insertar) y borrar (eliminar) directorios.
¤ Abrir y cerrar directorios.
¤ Renombrar directorios.
¤ Leer entradas de un directorio.

¨ La organización jerárquica de un directorio

¤ Simplifica el nombrado de ficheros (nombres únicos)
¤ Proporciona una gestión de la distribución => agrupar

ficheros de forma lógica (mismo usuario, misma aplicación)

Sistemas Operativos - Directorios

Contenido

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¨ Directorios.
¨ Alternativas de estructura.
¨ Interpretación de nombres.
¨ Manipulación de directorios.

Sistemas Operativos - Directorios

Alternativas de estructura

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¨ Directorio de un único nivel.
¨ Directorio de dos niveles.
¨ Directorio con estructura de árbol.
¨ Directorio con estructura de grafo acíclico.
¨ Directorio con forma de grafo generalizado.

Sistemas Operativos - Directorios

Directorio de un nivel

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¨ Un único directorio para todos los usuarios.
¨ Problemas con el nombrado de los ficheros.
¤ Alta probabilidad de coincidencia de nombres.

carta.doc

listado.xls

notas.txt

foto.jpg

Sistemas Operativos - Directorios

Directorio de dos niveles

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¨ Un directorio por cada usuario.
¨ Camino de acceso automático o manual
¨ El mismo nombre de fichero para varios usuarios
¨ Búsqueda eficiente, pero problemas de agrupación

daniel

carlos

carta.doc

listado.xls

notas.txt

foto.jpg

foto.jpg

foto.jpg

Sistemas Operativos - Directorios

Directorio con estructura de árbol

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¨ Búsqueda eficiente y agrupación
¨ Nombres relativos y absolutos -> directorio de trabajo

tmp

home

...

Directorio

raíz

...

usr

marivi miguel

...

elvira

datos

lista.c

claves

test

agenda

claves

bin

include

mail

stdio.h

buzon

correo

agenda

mio.o

Sistemas Operativos - Directorios

sh

rm

vi

Directorio con estructura de árbol

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¨ Los nombres absolutos contienen todo el camino
¨ Los nombres relativos parten del directorio de trabajo o

actual

¨ Cambio de directorio:

cd /spell/mail/prog
cd prog

¨ Borrar un fichero: rm <nombre-fichero>
¨ Crear un subdirectorio: mkdir <nombre_dir>
¨ Ejemplo:

cd /spell/mail
mkdir count
ls /spell/mail/count

¨ Borrar un subdirectorio: rm -r mail

Sistemas Operativos - Directorios

Directorio de grafo acíclico

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¨ Tienen ficheros y subdirectorios compartidos
¨ Este concepto no es visible para el usuario en

Windows.

tmp

home

...

Directorio

raíz

...

usr

marivi miguel

...

elvira

datos

lista.c

claves

test

agenda

claves

bin

include

mail

stdio.h

buzon

correo

agenda

claves

sh

rm

vi

Sistemas Operativos - Directorios

Directorio de grafo acíclico

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¨ link: Un fichero con varios nombres -> control de enlaces

¤ un único fichero con contador enlaces en descriptor (e. Físicos)
¤ ficheros nuevos con el nombre destino dentro (e. simbólicos)

¨ Borrado de enlaces:

¤ a) decrementar contador; si 0 borrar fichero
¤ b) recorrer los enlaces y borrar todos
¤ c) borrar únicamente el enlace y dejar los demás

¨ Problema grave: existencia de bucles en el árbol. Soluciones:

¤ Permitir sólo enlaces a ficheros, no subdirectorios
¤ Algoritmo de búsqueda de bucle cuando se hace un enlace

¨ Limitación de implementación en UNIX: sólo enlaces físicos dentro del mismo

sistema de ficheros.

Sistemas Operativos - Directorios

Estructura de los directorios

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¨ Tanto la estructura del directorio como los ficheros

residen en discos.

¨ Alternativas de implementación de directorios:
¤ Utilizar bloques especiales con la información del

directorio.

¤ Utilizar un fichero cuyo contenido es el directorio.

¨ Información en un directorio: nombre, tipo, dirección,

longitud máxima y actual, tiempos de acceso y
modificación, dueño, etc.
¤ En caso de usar un fichero la mayoría son metadatos

de dicho fichero.

Sistemas Operativos - Directorios

Estructura de directorio: Alternativas

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¨ Directorios para ficheros contiguos.

¤ Asumen que todos los ficheros se almacenan con asignación

contigua.

¨ Directorios para ficheros enlazados.

¤ Asumen que todos los ficheros se almacenan con asignación

no contigua y los bloques se representan como una lista
enlazada.

¨ Directorios para ficheros indexados.

¤ Asumen que todos los ficheros se almacenan con asignación
no contigua y los bloques o extents se representan mediante
una estructura indexada

Sistemas Operativos - Directorios

Directorio para ficheros contiguos

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¨ Entrada de directorio:

¤ Atributos del fichero en entrada de directorio.
¤ Identificador del primer bloque del fichero.
¤ Tamaño del fichero.

¨ Ejemplo: Formato ISO-9660 de CD-ROM

Ubicación

Fecha

Nombre

Longitud

Tamaño

Sistemas Operativos - Directorios

Directorio para ficheros enlazados

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¨ Entrada de directorio:

¤ Atributos de fichero.
¤ Número del primer bloque.
¤ Tamaño del fichero.

¨ Ejemplo: FAT

Tipo

Hora Fecha

Tamaño

Nombre

Atributos

Nro Primer
bloque
Sistemas Operativos - Directorios

Directorio para ficheros indexados

20

¨ Alternativa más usada.
¨ Entrada de directorio:

¤ Nombre.
¤ Identificador de metadatos de fichero (nodo-i, entrada

MFT, …).

Id nodo-i

Nombre

Sistemas Operativos - Directorios

Directorios para ficheros indexados

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¨ Ventajas:

¤ No hay que modificar el directorio para cambiar los

atributos de un fichero.

¤ No hay que modificar el directorio cuando un fichero

cambia de longitud.

¤ Un nodo-i puede representar un directorio o un fichero.

n Sencillez en la construcción de sistemas jerárquicos.

¤ La longitud de los nombres no está predeterminada.
¤ Fácil creación de sinónimos para el nombre de un

fichero.

Sistemas Operativos - Directorios

Organización del directorio

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¨ Eficiencia: localizar un fichero rápidamente
¨ Nombrado: conveniente y sencillo para los usuarios

¤ Dos usuarios pueden tener el mismo nombre para ficheros

distintos

¤ Los mismos ficheros pueden tener nombres distintos
¤ Nombres de longitud variable

¨ Agrupación: agrupación lógica de los ficheros según sus

propiedades (por ejemplo: programas Pascal, juegos, etc.)
¨ Estructurado: operaciones claramente definidas y ocultación
¨ Sencillez: la entrada de directorio debe ser lo más sencilla

posible.

Sistemas Operativos - Directorios

Nombres jerárquicos

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¨ Nombre absoluto: especificación del nombre respecto a

la raíz (/ en LINUX, \ en Windows).

¨ Nombre relativo: especificación del nombre respecto a

un directorio distinto del raíz
¤ Ejemplo: (Estamos en /users/) miguel/claves
¤ Relativos al dir. de trabajo o actual: aquel en el se está al

indicar el nombre relativo. En Linux se obtiene con pwd

¨ Directorios especiales:

¤ . Directorio de trabajo. Ejemplo: cp / users/miguel/claves .
¤ .. Directorio padre. Ejemplo: ls ..
¤ Directorio HOME: el directorio base del usuario

Sistemas Operativos - Directorios

Contenido

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¨ Directorios.
¨ Alternativas de estructura.
¨ Interpretación de nombres.
¨ Manipulación de directorios.

Sistemas Operativos - Directorios

Interpretación de nombres en UNIX

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¨ Cada directorio se almacena como un fichero con paras

<número de i-nodo, nombre de fichero>.

¨ Inicialmente en memoria el directorio /.

¨ ¿Cuantos bloques de disco ocupa un directorio?

¤ Depende del número de ficheros en el directorio y de la

longitud de los nombres.

¨ La búsqueda en un directorio es secuencial.

Sistemas Operativos - Directorios

Interpretación de nombres en UNIX

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¨ Localizar el i-nodo del fichero /users/daniel/notas.txt.

El  recorrido  de  cada  directorio  puede  implicar  
más  de  una  lectura  a  disco.

.
..
carlos
daniel

80
2
88
121

.
..
proy
notas.txt

88
80
21
33

Daniel 10.0

.
..
tmp
users
bin

2
2
25
80
37

lectura

i-nodo 2

i-nodo 80

i-nodo 121

i-nodo 33

Sistemas Operativos - Directorios

Jerarquía de directorios

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¨ ¿Árbol único de directorios?

¨ Ventajas: imagen única del sistema y ocultan el tipo de

¨ Desventajas: complican la traducción de nombres,

problemas para enlaces físicos entre ficheros

Sistemas Operativos - Directorios

¤ Por dispositivo lógico en Windows (c:\users\miguel\claves,

¤ Para todo el sistema en UNIX (/users/miguel/claves,

¨ Hacen falta servicios para construir la jerarquía:

j:\pepe\tmp, ...)

/pepe/tmp, ...).

mount y umount.
¤ mount /dev/hda /users
¤ umount