Sistemas de Archivos Implementación. Módulo 11. Departamento de Informática Facultad de Ingeniería Universidad Nacional de la Patagonia San Juan Bosco

Transcripción

1 Sistemas de Archivos Implementación Módulo 11 Departamento de Informática Facultad de Ingeniería Universidad Nacional de la Patagonia San Juan Bosco Objetivos Describir los detalles locales de la implementación del sistema de archivos y estructuras de directorios Describir la implementación de sistemas de archivos remotos Discutir algoritmos de alocación de bloques y bloques libres y compromisos

2 Estructura del Sistema de Archivos Estructura de Archivo Unidad Lógica de almacenamiento Colección de información relacionada El sistema de archivos reside en almacenamiento secundario (discos). El sistema de archivo está organizado en capas. File control block estructura de almacenaje consistente de información sobre el archivo. Sistema de Archivos en General Sistema de Archivos Estructura de Archivos Registros Bloques Físicos en Memoria Principal, buffers Bloques Físicos en Almacenaje Secundario Manejo de Directorios Métodos de Acceso Planificación de Disco Comandos de Usuario y Programas Operación Nombres Funciones de manipulación de archivos Bloqueo E/S Manejo Libre Control de acceso Alocación de Archivos Manejo de Archivos Sistema Operativos

3 Un Bloque de Control de Archivos Típico FCB: File Control Block Bloques Físicos Estructuras de Archivo Registros Lógicos Fragmentación Bloques físicos Registros lógicos

4 Estructuras del Sistema de Archivos en Memoria a) Apertura de un archivo b) Lectura de un archivo Implementación de Directorio Lista lineal de nombres de archivos con punteros a los bloques de datos. simple de programar consume mucho tiempo en la ejecución Tabla hash Lista lineal con estructura de datos hash. Decrece el tiempo de búsqueda en el directorio colisiones situaciones donde dos nombres de archivos van a la misma locación Tamaño fijo

5 Métodos de Alocación Un método de alocación se refiere a cómo los bloques de disco de un archivo son ubicados: Alocación Contigua Alocación Enlazada Alocación Indexada Alocación Contigua Cada archivo ocupa un conjunto de bloques contiguos en el disco. Simple solo se necesita la locación de comienzo (block #) y la longitud (número del bloques). Acceso aleatorio. Desperdicio de espacio (problema de alocación dinámica). Los archivos no pueden crecer. Mapeo de lógico a físico. Dirección Lógica/512 Q R Bloque a ser accedido = Q + dirección de comienzo Desplazamiento dentro del bloque = R

6 Alocación Contigua Alocación Contigua El archivo es definido por base y longitud Soporta el acceso secuencial y directo Dificultad para alocar el espacio o incrementar el tamaño del archivo

7 Alocación Enlazada Cada archivo es una lista enlazada de bloques de disco: los bloques pueden estar en cualquier lugar del disco. Alocación Enlazada El archivo es definido por primero y último Resuelve el problema de almacenaje - cualquier bloque libre servirá No soporta (eficientemente) el acceso directo Simple necesita solo la dirección inicial Sistema de administración del espacio libre no malgasta espacio No hay acceso aleatorio

8 Alocación Enlazada (Cont.) File-Allocation Table (FAT) alocación de espacio de disco usado en MS-DOS y OS/2. entrada de directorio test nombre bloque inicial eof N de bloques del disco - 1 Alocación Indexada Pone todos los punteros juntos en bloque índice. Vista lógica. Tabla de índices

9 Ejemplo de Alocación Indexada Alocación Indexada Mapeo (Cont.) M índice externo tabla de índices archivo

10 Esquema Combinado: UNIX (4K bytes por bloque) Administración de Espacio Libre Vector de Bits bit map (n bloques) n-1 1 bloque[i] libre bit[i] ={ 0 bloque[i] ocupado Cálculo del número de bloque (número de bits por palabra) * (número de palabras con valor 0) + offset del primer bit 1

11 Administración de Espacio Libre (Cont.) El bit map requiere espacio extra. Ejemplo: tamaño bloque = 2 12 bytes tamaño disco = 2 30 bytes (1 gigabyte) n = 2 30 /2 12 = 2 18 bits (o 32K bytes) Fácil de obtener archivos contiguos Lista enlazada (lista de libres) No es fácil obtener espacio contiguo No malgasta espacio Agrupamiento Cuenta Administración de Espacio Libre (Cont.) Necesidad de proteger: Puntero a la lista de libres Bit map Debe mantenerse en disco Copia en memoria y disco puede diferir. No se puede permitir para bloque[i] tener una situación donde bit[i] = 1 en memoria y bit[i] = 0 en el disco. Solución: Poner bit[i] = 1 en el disco. Alocar el bloque[i] Poner bit[i] = 1 en memoria

12 Administración de Espacio Libre (Cont.) Eficiencia y Desempeño La eficiencia depende de: alocacion en el disco y algoritmos de directorio tipos de datos mantenidos en la entrada de directorio del archivos Desempeño caché de disco sección separada de memoria principal para bloques frecuentemente usados free-behind y read-ahead técnicas para optimizar el acceso secuencial mejora del desempeño de la PC dedicando una sección de la memoria como disco virtual, o disco RAM.

13 Distintas Locaciones del Caché de Disco Caché de Páginas Un caché de páginas toma páginas en lugar de bloques de disco usando técnicas de memoria virtual. E/S mapeadas en memoria usa un caché de páginas. Las rutinas de E/S del sistema de archivos usa el caché como buffer.

14 Recuperación Verificador de Consistencia compara datos en la estructura de directorio con bloques de datos en el disco, y trata de reparar inconsistencias. Uso de programas de sistema para respaldar (back up) datos del disco a otro dispositivo de almacenaje (floppy disk, cinta magnética, optical, etc). Se recuperan archivos perdidos o disco por restauración de datos del backup. El Sistema de Archivos de Red de Sun (NFS) Es una implementación y una especificación de un sistema de software para acceder a archivos remotos a través de LANs (o WANs). La implementación es parte de los sistema operativos Solaris y SunOS que corre sobre estaciones de trabajo Sun usando un protocolo no confiable datagrama (protocolo UDP/IP) y Ethernet.

15 Vista Esquematica de la Arquitectura NFS Fin Módulo 11 Departamento de Informática Facultad de Ingeniería Universidad Nacional de la Patagonia San Juan Bosco