PDF de programación - Sistemas operativos - Ficheros

SISTEMAS OPERATIVOS:
SISTEMAS DE FICHEROS

Ficheros

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 - Ficheros

Contenido

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¨ Fichero.
¨ Atributos y operaciones.
¨ Vista lógica.
¨ Semántica de compartición.
¨ Representación.

Sistemas Operativos - Ficheros

Almacenamiento

4

¨ Memoria principal.

¤ Memoria volátil à datos no persistentes.
¤ Datos accedidos por el procesador.

¨ Memoria secundaria.

¤ Memoria no volátil à datos persistentes.
¤ Organizada en bloques de datos.
¤ Se necesita una abstracción para simplificar las

aplicaciones: Fichero.

Sistemas Operativos - Ficheros

Fichero

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Secuencia  de  bytes

bloque

1

2

3

1

2

Sistemas Operativos - Ficheros

4

4

3

El sistema de ficheros

6

¨ Ofrece al usuario una visión lógica simplificada del manejo de los

dispositivos periféricos en forma de ficheros.

¨ Proporciona un mecanismo de abstracción que oculta los detalles

relacionados con el almacenamiento y distribución de la información
en los periféricos.

¨ Constituye la parte del S.O. que gestiona los ficheros.
¨ Funciones:

¤ Organización
¤ Almacenamiento
¤ Recuperación
¤ Gestión de nombres
¤ Implementación de la semántica de Coutilización
¤ Protección

Sistemas Operativos - Ficheros

Función principal

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¨ El SF establece una correspondencia entre los

ficheros y los dispositivos lógicos.

o
s
e
c
c
a

 

e
d

 
z
a
f
r
e

t

n

I

SISTEMA

DE

FICHEROS

Protección

Sistemas Operativos - Ficheros

Sistema de ficheros: Visión del usuario

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¨ Visión lógica:

¤ Ficheros
¤ Directorios
¤ Sistemas de Ficheros y particiones

¨ Visión física:

¤ Bloques o bytes ubicados en dispositivos

Sistemas Operativos - Ficheros

Características para el usuario

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¨ Almacenamiento permanentes de información.
¤ No desaparece aunque se apague el computador.

¨ Conjunto de información estructurada de forma lógica

según criterios de aplicación.

¨ Nombres lógicos y estructurados.
¨ No están ligados al ciclo de vida de una aplicación

particular.

¨ Abstraen los dispositivos de almacenamiento físico.
¨ Se acceden a través de llamadas al sistema operativo

o de bibliotecas de utilidades.

Sistemas Operativos - Ficheros

Contenido

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¨ Fichero.
¨ Atributos y operaciones.
¨ Vista lógica.
¨ Semántica de compartición.
¨ Representación.

Sistemas Operativos - Ficheros

Atributos de un fichero

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¨ Nombre: Identificador en formato legible por una persona.
¨ Identificador: Etiquetan unívoca del archivo

¤ Suele ser numérico.

¨ Tipo de fichero: necesario en sistemas que proporcionan distintos

formatos de Ficheros. Como mínimo se suele diferenciar el atributo
de ejecutable.

¨ Ubicación: Identificación del dispositivo de almacenamiento y la

posición dentro del dispositivo.

¨ Tamaño del fichero: número de bytes en el fichero, máximo tamaño

posible, etc.

¨ Protección: control de accesos y de las operaciones sobre el fichero.
¨ Información temporal: de creación, de acceso, de modificación, etc.

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Nombres de fichero y extensión

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¨ Muy importante para los usuarios. Es característico de cada sistema

de Ficheros.

¨ Problema: usar nombre lógicos basados en tiras de caracteres.
¨ Motivo: los usuarios no recuerdan el nombre 001223407654
¨ Tipo y longitud cambian de un sistema a otro:

¤ Longitud: fija en MS-DOS o variable en UNIX, Windows.
¤ Extensión: obligatoria o no, más de una o no, fija para cada tipo de

Ficheros, etc.

¨ Sensibles a tipografía. Ejemplo: CATALINA y catalina son el mismo

fichero en Windows pero distintos en LINUX.

¨ El sistema de ficheros trabaja con descriptores internos, sólo

distingue algunos formatos (ejecutables, texto, ...). Ejemplo: número
mágico UNIX.

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Nombres de fichero y extensión

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¨ Los directorios relacionan nombres lógicos y descriptores

internos de ficheros

¨ Las extensiones son significativas para las aplicaciones (html,

c, cpp, etc.)

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Operaciones sobre ficheros

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¨ Creación: Asignación de espacio inicial y

metadatos.

¨ Borrado: Liberación de recursos asociados.
¨ Escritura: Almacena información en el fichero.
¨ Lectura: Recupera información del fichero.

Operaciones  adicionales  dependiendo  de  la
semántica  concreta  de  acceso  a  ficheros

Sistemas Operativos - Ficheros

Sistema de Ficheros

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¨ El acceso a los dispositivos es:

¤ Incómodo

n Detalles físicos de los dispositivos
n Dependiente de las direcciones físicas

¤ No seguro

n Si el usuario accede a nivel físico no tiene restricciones

¨ El sistema de Ficheros es la capa de software entre

dispositivos y usuarios.

¨ Objetivos:

¤ Suministrar una visión lógica de los dispositivos.
¤ Ofrecer primitivas de acceso cómodas e independientes de los

detalles físicos.

¤ Mecanismos de protección.

Sistemas Operativos - Ficheros

Contenido

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¨ Fichero.
¨ Atributos y operaciones.
¨ Vista lógica.
¨ Semántica de compartición.
¨ Representación.

Sistemas Operativos - Ficheros

Estructura del fichero

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¨ Ninguna - secuencia de palabras o bytes (UNIX)
¨ Estructura sencilla de registros

¤ Líneas
¤ Longitud fija
¤ Longitud variable

¨ Estructuras complejas

¤ Documentos con formato (HTML, postscript)
¤ Fichero de carga reubicable (módulo de carga)

¨ Se puede simular estructuras de registro y complejas con

una estructura plana y secuencias de control

¨ ¿Quién decide la estructura?
¤ Interna: El sistema operativo
¤ Externa: Las aplicaciones

Sistemas Operativos - Ficheros

Ficheros: visión lógica

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¨ Conjunto de información relacionada que ha sido

definida por su creador
¨ Estructura de un fichero:

¤Secuencia o tira de bytes (UNIX, POSIX)

Posición

Sistemas Operativos - Ficheros

Métodos de acceso

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¨ Acceso secuencial

¤ Basado en el modelo de acceso a datos en una cinta

magnética.

¤ Utilizable en dispositivos de acceso secuencial o

directo.

¤ Operaciones orientadas a bytes o a registros.

Rebobinar  (ir  al  principio) Leer/escribir

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Posición  actual

Métodos de acceso

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¨ Acceso directo

¤ Basado en el modelo de acceso a dispositivo de disco.
¤ Fichero dividido en registros de longitud fija.
¤ Se puede especificar el número de registro para las

operaciones de lectura y escritura.

¤ Se puede utilizar un puntero de posición para evitar

tener que especificar la posición en todas las
operaciones.

¤ Permite construir sobre él otros métodos de acceso más

complejos (ejemplo: secuencial indexado).

Sistemas Operativos - Ficheros

Contenido

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¨ Fichero.
¨ Atributos y operaciones.
¨ Vista lógica.
¨ Semántica de compartición.
¨ Representación.

Sistemas Operativos - Ficheros

Compartición de ficheros

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¨ Varios procesos pueden acceder simultáneamente

aun fichero

¨ Es necesario definir una semántica de coherencia.

¤ ¿Cuándo son observables por otros procesos las

modificaciones a un fichero?

¨ Opciones:

¤ Semántica UNIX.
¤ Semántica de sesión.
¤ Semántica de archivos inmutables.

Sistemas Operativos - Ficheros

Semántica UNIX

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¨ Las escrituras en un archivo son inmediatamente visibles

a todos los procesos.

¨ Un archivo abierto tiene asociado un puntero de

posición.

¨ Alternativas en cuanto al puntero.

¤ Cada proceso mantiene su propio puntero de posición.
¤ Posibilidad de que dos procesos puedan compartir el

puntero de posición.

¨ Implicación:

¤ El sistema operativo debe mantener una imagen única del

fichero.

¤ Problemas de contención por acceso exclusivo a la imagen.

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Semántica de sesión

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¨ Las escrituras sobre un archivo abierto no son

visibles por otros procesos con el archivo abierto.

¨ Cuando se cierra un fichero los cambios son visibles

por otros procesos que abran el fichero
posteriormente.

¨ Un fichero puede estar asociado con varias

imágenes distintas.
¨ No hay contención.
¨ Caso de utilización: AFS (Andrew File System).

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Semántica inmutable

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¨ Un archivo puede ser declarado como compartido.

¤ A partir de ese momento no se puede modificar.

¨ Un archivo inmutable no admite modificación de

¤ Nombre.
¤ Contenido.

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Semántica de versiones

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¨ Las actualizaciones se hacen sobre copias con nº

versión.

¨ Sólo son visibles cuando se consolidan versiones.
¨ Sincronización explícita si se requiere actualización

inmediata.

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Control de acceso

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¨ Listas de control de acceso.

¤ Definen la lista de usuarios que pueden acceder a un

fichero.

¤ Si hay diferentes tipos de acceso una lista por tipo de

control de acceso.

¨ Permisos.

¤ Versión condensada.
¤ Tres tipos de acceso (rwx).
¤ Permisos para tres categorías (usuario, grupo, otros).

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Contenido

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¨ Fichero.
¨ Atributos y operaciones.
¨ Vista lógica.
¨ Semántica de compartición.
¨ Representación.

Sistemas Operativos - Ficheros

Representación del fichero

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¨ El sistema operativo debe mantener información

sobre el fichero: metadatos.

¨ Los metadatos son dependientes del sistema de

ficheros.

¨ Importante: Un sistema operativo puede admitir

varios sistemas de ficheros.
¤ Ejemplo: en Linux se pueden montar particiones Ext2,

NTFS, …

Sistemas Operativos - Ficheros

Asignación de espacio en disco

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¨ Gestión de espacio libre y ocupado del disco.
¨ Asignación de espacio a cada fichero.

¨ Aspectos:

¤ Ficheros nuevo