PDF de programación - El sistema de archivo de UNIX - Programación de sistemas

Programación de sistemas

El sistema de archivo de UNIX

Prof: Sergio Bemposta
Dpto: DACA – E.Politecnica
[email protected]

Indice

 Concepto de archivo

 El i-nodo

 Tablas de control de archivos

 Los directorios

 Los archivos compartidos

 Los dispositivos

 Algunos archivos especiales

Pag: 2

1

Concepto de archivo

 El archivo es una unidad lógica de

almacenamiento de la información que utiliza
el S.O para dar una visión uniforme del
sistema de almacenamiento.

 Un archivo tiene una serie de atributos o de

propiedades como su nombre y ubicación, su
tipo, su fecha de creación, su dueño, etc..

 El S.O es el encargado de la gestión del
sistema de archivo y es el que ofrece los
servicios básicos para los usuarios y las
aplicaciones.

Pag: 3

Concepto de archivo:
Tipos de ficheros en UNIX

 Fichero regular: Un conjunto de datos guardados en

una entidad lógica llamada fichero. El S.O no distingue
si es de texto o binario.

 Directorio: Un fichero que contiene nombres de otros

ficheros y punteros a la información de los mismos.

 Ficheros especiales: Son archivos que se utilizan solo

para el manejo de dispositivos (Carácter o Bloque).
 FIFO: Ficheros que se comportan como tuberías y
residen en el sistema de archivo. Los datos que se
leen se borran del archivo de forma automática.

 Enlaces: Un tipo de fichero que apunta a otro fichero.

Pag: 4

2

El i-nodo

 Todo archivo tiene asociado un i-nodo.
 Es una estructura de datos que reside en el disco y

contiene toda la información necesaria para la gestión
del archivo.

• Tipo de fichero y protección (permisos),

• Propietario y Grupo,

• Fechas de creación y última fecha de acceso,

• Numero de enlaces,

• Tamaño del archivo,

• Direcciones de los bloques de datos en el disco.

 Cuando se abre un fichero, el sistema carga en

memoria el i-nodo del fichero correspondiente.

Pag: 5

El i-nodo:
Asignación de bloques de datos

 Un archivo en el disco es un conjunto de bloques
de datos que no están necesariamente contiguos.

 Es una forma de optimizar el espacio del disco

frente a los bloques únicos que crean mucha
fragmentación.

 Cada bloque de (512 o 1024 bytes) tiene asociado
un número que representa su dirección en el disco.

 El número de bloques de un fichero depende de su

tamaño.

 El i-nodo de un fichero tiene una tabla de todos los

bloques en el disco.

Pag: 6

3

El i-nodo:
Indexación

• Los 10 primeros punteros apuntan
directamente a Bloques de Datos
(BD). Son los punteros directos. Si
un fichero tiene más de 10
bloques, se usan uno o más
niveles de indexación

• Puntero 11 o indexación simple:

Apunta a un bloque de 256
punteros a BD

• Puntero 12 o indexación doble:

Apunta a un bloque de 256
punteros a bloques de indexación
simple.

• Puntero 13 o indexación triple:

Apunta a un bloque de 256
punteros a bloques de indexación
doble.

Pag: 7

El i-nodo:
Indexación

 Algunos sistemas tienen bloques de

indexación de 128 punteros en vez de 256.

 Ejemplo: Capacidad de un archivo en

UNIX con bloques de 512 bytes y bloques
de indexación de 256 punteros.

• Directo:

10 Bloques de 512b

•

•

•

Indexación simple:

256 Bloques

Indexación doble:

256*256 Bloques

Indexación triple:

256*256*256 Bloques

5Kb

128Kb

32Mb

8Gb

Pag: 8

4

El i-nodo:
Ventajas del esquema i-nodo.

 La información del i-nodo es relativamente

pequeña y se guarda en memoria.

 Se puede acceder a archivos pequeños

con indexación directa, reduciendo así el
tiempo de acceso a disco.

 El tamaño máximo teórico es

suficientemente grande como para
satisfacer a casi todas las aplicaciones.

Pag: 9

Tablas de control de acceso a
ficheros

 El Núcleo mantiene 3 tablas de información para

la gestión de archivos.

• Tabla de los i-nodos:

• Tabla de los ficheros:

• Tabla de los descriptores:

Pag: 10

5

Tablas de control de acceso a ficheros:
Tablas de ficheros.

 Es una tabla global a todo el sistema y tiene

la siguiente información:

• Derechos de acceso (rwx),

• Estado actual del fichero (abierto, bloqueado, ..),

• Contador de enlaces.

• Desplazamiento de lectura o escritura,

• ….

 Cada entrada de la tabla de ficheros apunta a

una entrada de la tabla de i-nodos.

Pag: 11

Tablas de control de acceso a ficheros:
Tabla de descriptores.

 Es una tabla local a cada proceso y sirve para

gestionar los ficheros abiertos por el proceso.

 Cada entrada de la tabla (descriptor) referencia a

una entrada de la tabla de ficheros.

 Las llamadas al sistema como read() o

write(), operan sobre los descriptores y no
sobre los ficheros.

 Cuando se crea un proceso, el sistema le asigna 3

descriptores que ocupan las 3 primeras entradas.
• Descriptor 0 (Entrada estándar):

Teclado

• Descriptor 1 (Salida estándar):

Terminal

• Descriptor 2 (Salida error estándar): Terminal

Pag: 12

6

Tablas de control de acceso a ficheros:
Asignación y liberación de descriptores.

 Cuando se abre un fichero con las

llamadas create() o open(), el sistema
devuelve siempre el primer descriptor libre
de la tabla comenzando desde 0.

 Cuando se cierra un archivo mediante
close(), la entrada correspondiente
queda libre.

 Cuando un proceso crea un hijo mediante
fork(), el hijo hereda automáticamente
todos los descriptores del padre.

Tablas de control de acceso a ficheros:
Ejemplo:

Paso 1: Un proceso A abre

los siguientes ficheros:

f1=open("/etc/passwd",O_RDONLY)

f2=open(".cshrc", O_RDWR)

f3=open("/etc/passwd",O_WRONLY)

Paso 2: Un proceso B abre

un archivo ya abierto:

f1=open("/etc/passwd",O_RDONLY)

Pag: 13

Pag: 14

7

Directorios

 Un directorio es un archivo y tiene asociado un i-

nodo.

 Se distingue de otros ficheros por un campo de su

i-nodo que especifica que es un directorio.

 Una entrada típica de un directorio: Es una

estructura que contiene el nombre del fichero y el
numero del i-nodo correspondiente.

Directorios

• Relación entre una

entrada de un
directorio, su i-nodo y
los bloques de datos.

Pag: 15

i-nodo

nombre

12345 Fichero1

i-nodo
12345

......

1

......

23567

......

Bloque
23567

Datos....

Pag: 16

8

Los archivos compartidos

 El sistema UNIX permite a los usuarios

compartir ficheros y directorios.

 Los archivos compartidos aparecen en el
sistema de archivo de cada usuario como
si fueran locales.

 Esto se consigue mediante enlaces y UNIX

tiene 2 tipos

• Enlaces duros

• Enlaces simbólicos

Pag: 17

Los archivos compartidos:
Enlace duro.

 Se crea una entrada nueva en el sistema de
archivos del usuario con un nombre diferente.
 El numero del i-nodo al que apunta el archivo

es el mismo que el archivo original.

 Los i-nodos tienen un contador de enlaces.
 Cuando se borra el archivo original, en

realidad no se borra el i-nodo
correspondiente. Solo se borra, la entrada
correspondiente en el directorio.

 Se elimina definitivamente el archivo si el

contador de enlaces o vínculos llega a cero.

Pag: 18

9

Los archivos compartidos:
Enlace duro.

i-nodo nombre

12345

Nombre1

Archivo original

i-nodo nombre

12345

Nombre2

Enlace duro

i-nodo
12345

......

2

......

23567

......

Bloque
23567

Datos.....

Desventajas:
• No se puede enlazar archivos de sistemas de archivos diferentes.
• No se puede crear un enlace a un directorio, [ el superusuario si ].

19

Los archivos compartidos:
Enlace simbólico.

 Los enlaces simbólicos resuelven los

problemas inherentes a los enlaces duros.

• Se puede enlazar archivos de sistemas diferentes

• Se puede enlazar directorios.

 El archivo original y su enlace tienen i-nodos
diferentes, por lo que son archivos diferentes.

 El enlace es un archivo (especial) que

contiene la ruta al archivo original.

Pag: 20

10

Los archivos compartidos:
Enlace simbólico.

Entrada en directorio dirA

Enlace simbólico a un archivo.

i-nodo nombre

12345 Nombre1

i-nodo nombre

13579 Nombre2

i-nodo
12345

......

1

......

23567

......

Bloque
23567

Datos....

i-nodo
13579

......

1

......

15213

......

Bloque
15213

/dirA/Nom
bre1

Pag: 21

Los Dispositivos

 Un manejador de dispositivo es un conjunto de

rutinas para acceder a un periférico o dispositivo
determinado.

 El S. O oculta las detalles del hardware,

permitiendo que el usuario pueda acceder a los
dispositivo a través de una interfaz estandarizada.

 Los manejadores de dispositivos no pueden ser

accedidos directamente por los procesos de
usuario, sino el acceso se realiza a través de
ficheros.

 Ejemplo: Reproducir un sonido, se vuelca el

contenido audio en un archivo especial.

Pag: 22

11

Los Dispositivos

 La interfaz con los dispositivos son “ficheros especiales”, que

residen en el directorio /dev.

 Los procesos acceden al dispositivo utilizando llamadas al
sistema sobre ficheros (No hay llamadas al sistema sobre
dispositivos, con la excepción del terminal).

 Los dispositivos pueden ser de los siguientes tipos:

• Carácter: los datos se transfieren de byte en byte, como el

puertos serie, paralelo, el monitor, etc..

• Bloques: los datos se transfieren en bloques, a través de un

buffer, como las operaciones sobre el disco.

 En general, una maquina puede tener varios dispositivos del

mismo tipo (2 puertos serie, 3 USB, 2 lp, ..)

Pag: 23

Los Dispositivos

 Para referenciar correctamente los dispositivos, se

utilizan 2 números:

• Un número mayor: identifica al tipo de dispositivo. El

sistema lo usa para decidir qué manejador utilizar

• Un número menor: identifica al dispositivo concreto.

 Ejemplo :

$ ls -l /dev/lp*

crw-rw-rw- 1 root root 6, 0 April 23 2003 /dev/lp0

 La salida indica que lp0 es un dispositivo de tipo

carácter, el número mayor es 6 y el menor es 0

Pag: 24

12

Los Dispositivos:
Ejemplos, algunos dispositivos

 /dev/hda, /dev/hdb, /dev/hdc, /dev/hdd,

 /dev/sda:

 /dev/fd0: