Revisión del Sistema de Archivos

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1 Sesión 2 Revisión del Sistema de Archivos Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 1

2 Introducción: definiciones Archivo estructura básica del sistema LINUX que puede contener cualquier clase de información que se pueda representar como una secuencia de bytes. Linux no da estructura a los archivos. Son las aplicaciones las que interpretan su contenido. Estructura de un archivo: Secuencia o tira de bytes (UNIX, POSIX) Posición Registros (de tamaño fijo o variable) Registro 1 Registro 2 Registro 3 Registro 4 C1 C1 C1 C1 C2 C2 C2 C2 C3 C4 C3 C3 C3 C4 C4 C4 C5 C5 C5 C5 Registro 1 Registro 2 Registro 3 Registro 4 C1 C1 C1 C1 C2 C3 C2 C2 C4 C3 C3 C3 C5 C4 C4 C5 Registro n C1 C2 C3 C4 C5 Registro n C1 C3 C4 Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 2

3 Visión física de un archivo Conjunto de bloques ubicados en un dispositivo Archivo Bytes Bloques Visión Lógica Visión Física Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 3

4 Introducción: definiciones El S. A. establece una correspondencia entre los archivos y los dispositivos físicos. Objetivos: Suministrar una visión lógica de los dispositivos Ofrecer primitivas de acceso cómodas e independientes de los detalles físicos Mecanismos de protección Visión lógica de un Sistema de Archivos: Ficheros Directorios Particiones lógicas Visión física de un Sistema de Archivos: Bloques o bytes ubicados en dispositivos Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 4

5 Sistema de Archivos: Conceptos Los S. de Archivos son particiones lógicas del disco. Cada disco físico se considera como un dispositivo lógico. Cada dispositivo lógico tiene asociados dos números: major number: identifica el tipo de dispositivo. Minor number: instancia del dispositivo, dentro de ese tipo. El manejador de dispositivo transforma las direcciones lógicas del S. Archivos en direcciones físicas del disco. El S. Archivos se compone de una secuencia de bloques lógicos de igual tamaño, múltiplo de 512 bytes. Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 5

6 Estructura general de un S.A. En general, cualquier S. de Archivos LINUX ( Unix ) contiene: Bloque de arranque o boot: primer sector del disco duro con el código de arranque. Superbloque: estructura que describe el estado del S. de Archivos. Lista de nodos-i: localiza los bloques de datos de un archivo. Bloques de datos: contenido de los archivos. Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 6

7 Superbloque Es una estructura, cuyo contenido describe las características y el estado del S. de Archivos. Cuando se accede a un archivo, internamente siempre hay que consultar el Superbloque y la Lista de nodos-i. El Sistema mantiene en memoria una copia del Superbloque. Las actualizaciones del Superbloque se hacen en memoria. Periódicamente el sistema, a través de un demonio, lo actualiza sobre disco. * Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 7

8 Lista de nodos-i Cada archivo tiene asociado un nodo-i. El nodo-i se identifica por un número que indica su posición en la Lista de nodos-i. El nodo-i contiene la información necesaria para que un proceso pueda acceder a un archivo. Al arrancar el núcleo carga la Lista de nodos-i en memoria y esa copia se llama Tabla de nodos-i. Las actualizaciones se hacen sobre la Tabla de nodos-i, y periódicamente se actualizan en la Lista, sobre disco. $ stat nombre_archivo información sobre el nodo-i El nodo-i tiene un tamaño de 128 bytes. Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 8

9 Estructura UNIX del nodo-i Tipo de archivo y Protección Número de Nombres Propietario Grupo del Propietario Tamaño Instante de creación Instante del último acceso Instante de la última modificación Puntero a bloque de datos 0 Puntero a bloque de datos 1 Puntero a bloque de datos 9 Puntero indirecto simple Puntero indirecto doble Puntero indirecto triple nodo-i Punteros a Bloques de Datos Punteros a Bloques de Datos Punteros a Bloques de Datos Punteros a Bloques de Datos Punteros a Bloques de Datos Punteros a Bloques de Datos Tamaño máximo del fichero: 10TB+(TB/4)TB +(TB/4) 2 TB +(TB/4) 3 TB Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 9

10 Estructura UNIX del nodo-i Un nodo-i tiene los siguientes campos: Identificador del propietario del archivo: UID y GID. Tipo de archivo: ordinario, directorio, especial dedisp. y tubería. Permisos Fecha en la que el nodo-i fue modificado por última vez ( ctime). Fecha en la que el contenido del archivo fue modificado por última vez ( mtime ). Fecha en la que el objeto fue accedido por última vez ( atime ). Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 10

11 Estructura UNIX del nodo-i Nº de enlaces ( duro ) del archivo: referencias diferentes para un mismo archivo, es decir, mismo nodo-i y, por tanto, iguales bloques de datos. Entradas para los bloques de dirección de los datos del archivo. Tamaño del archivo ( en bytes ): es el desplazamiento a partir de la dirección de inicio ( desplaz. 0 ). Luego: tamaño del archivo = desplazamiento del byte más alto + 1. Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 11

12 Entradas de dirección En el System V de Unix, el campo Entradas del nodo-i es una tabla con 13 entradas. Entradas directas las 10 primeras. Son punteros a los 10 primeros bloques de datos del archivo. Indirecto simple Esta entrada contiene la dirección de un bloque de datos, que, en realidad, es una tabla de punteros a bloques de datos. Indirecto doble Esta entrada contiene la dirección de un bloque de datos cuyo contenido es una tabla, en la que cada una de sus entradas es la dirección de un bloque, que, a su vez contiene direcciones de bloques de datos. Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 12

13 Bloques de Datos Ocupan el resto del espacio del S. de Archivos. Un bloque solo puede ser asignado a un archivo. Un archivo, al menos, ocupa 1 bloque. Los bloques de disco tienen asociada una dirección. Cada nodo-i contiene unas entradas de direcciones para localizar los bloques de datos del archivo sobre el disco. El almacenamiento en disco es en bloques no consecutivos. Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 13

14 El sistema de archivos ext2fs Durante 8 años ha sido el estándar de facto de LINUX. Trabaja con un tamaño de bloque fijo. La asignación de bloques desperdicia entre un 5-10% del espacio en disco. Esquema de un disco inicializado con LINUX con formato ext2fs: Trasparencia 2 Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 14

15 Conceptos En LINUX se diferencia entre: Zona: unidad de transferencia del Sistema Operativo para el Sistema de Archivos ( como mínimo 1K o más ). Se define como un conjunto de bloques de datos. Bloque: unidad mínima de asignación ( 1K, 2K, 4K ). Cada Zona puede contener 2 n bloques de disco. Cada Bloque puede contener 2 n sectores de disco. Sector unidad de transferencia del Hardware ( 512 bytes). Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 15

16 El sistema de archivos reiserfs Aparece en Creado por Hans Reiser. Ahora desarrollado por Namesys. No pierde la consistencia al apagar mal el ordenador. No necesita de la herramienta fsck para reparar el sistema de archivos y mantener la integridad de los datos. Utiliza una técnica de journaling. El espacio para los nodos-i se asigna dinámicamente Hace una utilización más eficiente del espacio en disco. Bloques de tamaño fijo, pero puede empaquetar varios archivos pequeños, o los finales de varios archivos grandes. Ahorra espacio 5%. Buen S.A leyendo archivos pequeños o medianos. Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 16

17 El sistema de archivos reiserfs Está incluido en el kernel a partir de la versión Para kerneles anteriores habrá que recompilar el kernel con el parche adecuado. Las ordenes se ejecutan sobre él de forma más rápida. Reiserfs se presenta como el S.A. del futuro para LINUX: por los avances y mejoras que presenta y por su rendimiento. Página principal en: Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 17

18 El sistema de archivos ext3 ext3 es ext2 más un archivo de registro.journal ( en el dir. raíz del S.A.). Si el S.A no está montado el archivo.journal se ocultará. ext3 garantiza la consistencia de los datos. La estructura es la misma que en ext2, por lo tanto el paso de ext2 a ext3 y viceversa es posible. Si queremos migrar una partición a ext3 habrá que: desmontar la partición ejecutar: # tune2fs -j /dev/hda3 editar /etc/fstab y modificar la línea /dev/hda3 a ext3. Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 18

19 El sistema de archivos ext3 Formatear una partición ext3: # mkfs.ext3 /dev/hdax Reparar un S.A. ext3 dañado: # e2fsck -fy /dev/hdax Una vez reparado ya podemos montarlo como ext2. ext3 puede ser montado siempre como ext2, con la condición de que se haya desmontado correctamente. Esto es importante ya que el modo rescue no soporta ext3. Las últimas versiones de mount montan automáticamente los S.A. ext3. Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 19

20 Tipos de Archivo LINUX define cuatro tipos de archivos: Ordinario (-) Directorio (d) Especial (b) Modo bloque (c) Modo carácter Tubería (p) Archivo ordinario: es una secuencia de bytes con acceso secuencial y directo no tienen ningún formato interno pueden crecer dinámicamente se identifican por su número de nodo-i Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 20

21 Directorios Es un archivo cuyos datos están organizados como una secuencia de entradas ( enlaces ). Cada entrada contiene nº de nodo-i y nombre. Su función es establecer la relación entre el nombre del archivo y su nodo-i correspondiente. Un mismo archivo puede tener varios nombres. Cada una de las entradas hará referencia al mismo nodo-i. Diremos que el archivo tiene varios enlaces. (1) tamaño total de la entrada, (2) tamaño solo nombre. nº nodo-i (1) (2) nombre archivo 4 bytes a 250 bytes ( ampliable a 1024) Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 21

22 Búsqueda de archivos Buscamos el archivo /usr/user1/mbox Directorio / Nodo-i 6 Informació 1. n bin 7 dev 14 6 lib usr 132 Nodo-i 26 Informació n Bloque user1 user2 user3 Bloque Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud dir1 60 mbox

23 Directorios Enlace par nodo-i / nombre archivo. Puede haber varios nombres de archivos enlazados con un mismo nodo-i. Nº de enlaces del archivo nº de entradas de directorio que mantienen un nombre para ese archivo. Esto solo afecta al contador de enlaces que existe en el nodo-i. Crear enlaces: ln arch_al_que_se_enlaza arch_que_se_enlaza Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 23

24 Enlaces Permite que dos o más nombres hagan referencia al mismo archivo. Dos tipos: Enlace físico: Genera una nueva referencia en disco para el mismo nodo-i. El archivo sólo se elimina cuando se borran todos los enlaces Sólo se permiten enlazar archivos (no directorios) de la misma partición. Enlace simbólico: Genera un nuevo archivo con su nodo-i, que es un puntero. El archivo se elimina cuando se borra el enlace físico. Si permanece el enlace simbólico provoca errores al tratar de accederlo. Se puede hacer con archivos y directorios. Se puede hacer entre archivos de diferentes volúmenes. Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 24

25 Enlace físico usr / lib datos.txt user1... datos.txt prog.c user Home prog.c user2 prueba.txt user prueba.txt 60 usr / lib datos.txt user1... datos.txt prog.c user home prog.c user2 prueba.txt datos2.txt user nodo-i prueba.txt 60 enlaces = 2 datos2.txt 28 descripción del archivo ln /home/user1/datos.txt /home/user2/datos2.txt Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 25

26 Enlace simbólico / usr lib home user1 user2 datos.txt prog.c prueba.txt user1... datos.txt prog.c user prueba.txt nodo-i 28 enlaces = 1 descripción del archivo usr / lib user1 home user2 datos.txt prog.c prueba.txt datos2.txt user1... datos.txt prog.c user prueba.txt datos2.txt nodo-i 130 enlaces = 1 /user/user1/ datos.txt ln -s /home/user1/datos.txt /home/user2/datos2.txt Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 26

27 Estructura jerárquica / bin usr sbin home boot etc dev lib bin etc man user1 user2 Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 27

28 Archivos especiales Permiten a los procesos comunicarse con los dispositivos periféricos (discos, cintas, impresoras, terminales,... ). Están en /dev. Pueden ser archivos de dispositivo en: modo bloque: el dispositivo contiene un array de bloques de tamaño fijo ( múltiplo de 512 bytes ). La transferencia de información entre el dispositivo y el núcleo se hace mediante un buffer caché. Ejemplo: disco duro, disquette,... modo carácter: el dispositivo contiene una secuencia lineal de bytes. No hay buffer caché. Velocidad menor. Ejemplo: puerto serie, puerto paralelo, tj de sonido,... Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 28

29 Tuberías con nombre Similares a los archivos ordinarios. Los datos de una tubería son transitorios. Es decir, cuando un dato es leído de una tubería, desaparece de ella, y no podrá ser leído nunca más. Se utilizan para comunicar 2 procesos. Es FIFO. En el nodo-i de una tubería, el núcleo solo utiliza las entradas directas para los bloques de datos. El tamaño máximo de la tubería ( bloque = 1024 bytes ) será de 10K. El acceso en Lectura ó Escritura sobre una tubería es una operación atómica, es decir indivisible ó ininterrumpible. Se crean con la orden mknod. Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 29

30 Tabla de descriptores de archivo Tabla de descriptores de archivo stdin stdout stderr... Nivel de usuario Tabla de archivos Nivel del núcleo Tabla de nodos-i minor number major number manejadores para /dev/tty RS-232 Nivel del hardware Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 30

31 Orden - ls - En general, ls ( list ) lista por pantalla el contenido de los directorios y las características de los archivos que contiene. Sintaxis: ls [opciones] nombre Sin argumentos, lista el contenido del directorio actual, en orden alfabético y en columna. $ ls arch1 arch2 dir1 dir2 Opción -a : lista los archivos ocultos ( empiezan por. ). $ ls -a Opción -l : listado largo, incluye más información. $ ls -l Visualizar archivos seleccionados $ ls -l arch1 arch2 Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 31

32 Orden ls Se pueden combinar opciones: $ ls -ld dir1 drwxr-xr-x 2 user1 users Apr 10 15:40 dir1 -i : visualizar números de nodo-i $ ls -i --color: indica tipos de archivos mostrándolos en colores diferentes. -R ( recursive ): listado recursivo del directorio con subdirectorios y contenido. -r ( reverse ): listado en orden alfabético inverso. Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 32

33 Orden mkdir La orden mkdir ( make directory ) crea un directorio, que cuelga del directorio actual en ese momento. Si se le da camino completo, lo creará al final del camino. Sintaxis: mkdir nombre_directorio Ejemplo: $ mkdir dir3 $ mkdir /home/usr1/dir4 Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 33

34 Orden rmdir La orden rmdir ( remove directory ) elimina un directorio. Sintaxis: rmdir nombre_directorio Ejemplo: $ rmdir dir4 $ ls arch1 arch2 dir1 dir2 dir3 El directorio debe estar vacío antes de borrarlo $ rmdir dir1 rmdir: dir1 not empty Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 34

35 Orden cat La orden cat ( concatenate ) visualiza por la salida estándar el contenido de uno o varios archivos. Sintaxis: cat [ nombre...] Visualizar un archivo: $ cat arch1 Comenzamos el curso de LINUX Presentar la entrada estándar: $ cat Presentar una combinación de archivos y la entrada estándar: $ cat - arch1 Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 35

36 Orden rm La orden rm ( remove ) elimina uno o varios archivos. Sintaxis: rm nombre_archivo [... ] La opción -r ( recursive ) elimina toda la estructura existente desde el punto que se lanza hacia abajo. Es peligrosa. $ rm -r dir1 Elimina el directorio dir1 y todos los archivos y directorios que hubiesen por debajo de él. La opción -f ( fast ) permite borrar sin pedir confirmación $ rm -f arch1 Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 36

37 Ordenes pwd - cd La orden pwd ( present working directory ) visualiza el directorio de trabajo actual. $ pwd /home/user1 La orden cd ( change directory ) modifica el directorio actual. $ cd dir1 $ pwd /home/user/dir1 $ cd.. $ pwd /home/user1 Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 37

38 Orden cp La orden cp ( copy ) crea nuevos archivos con igual contenido que los originales. Sintaxis: cp [ -opciones ] arch_fuente arch_destino Copiar un archivo: $ cp arch1 arch3 Copiar varios archivos sobre un directorio: $ cp arch1 arch2 arch3 dir3 Copiar directorios completos: $ cp -r dir1 dir4 Copiar con confirmación de borrado: $ cp -i arch1 arch3 cp: arch3 exists. Overwrite? n Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 38

39 Orden mv La orden mv ( move ) mueve o renombra archivos y directorios. Sintaxis: mv [-opciones ] fuente destino Renombrar un archivo: $ mv arch1 copia Renombrar un directorio: $ mv dir1 dirx Trasladar un archivo a otro directorio: $ mv copia dirx Trasladar un directorio a otro directorio $ mv dir1 dir2 Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 39

40 Reglas de protección En LINUX el usuario que crea un archivo es el dueño ( owner o user ). Cada usuario pertenece a un grupo de usuarios y puede compartir sus archivos con ellos ( group ) y con usuarios de otros grupos ( other ). Identificación de usuarios y grupo: UID nº entero asociado a un nombre de usuario GID nº entero asociado a un nombre de grupo /etc/passwd tabla de usuarios reconocidos por el sistema /etc/group tabla de grupos existentes en el sistema Reglas de protección : establecen los derechos de acceso a los archivos que tienen los procesos. Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 40

41 Palabra de protección Cambiar el ID de usuario al ejecutar Cambiar el ID de grupo al ejecutar Stiky bit 15 0 Tipo de archivo U G S r w x r w x r w x ( u ) user ( g ) group ( o ) other Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 41

42 Reglas de protección Los derechos de acceso a un archivo se interpretan: Aplicados a archivos ordinarios o dispositivos: r permite lectura w permite la modificación del contenido X permite la ejecución como una orden ( solo a. ordinarios ) Aplicados a directorios: r permite listar las entradas del directorio w permite crear o eliminar entradas en el directorio x permite utilizar el nombre para formar un path. Buscar dentro. Permiso de acceso al directorio. Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 42

43 Bit Set_UID Set_UID : activado indica al núcleo que otorgue los derechos del propietario del archivo a quien lo ejecute, y solo durante la ejecución. Si un proceso ejecuta un archivo con el SETUID activo UID efectivo = UID del propietario del archivo El bit Set_UID está activado cuando aparece una s sobre el permiso de ejecución del dueño del archivo. Tiene además permiso de ejecución. Si aparece una S no tiene permiso de ejecución. Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 43

44 Bit Set_GID Set_GID : activado indica al núcleo que otorgue los derechos del grupo del propietario a quien lo ejecuta, durante la ejecución. Si un proceso ejecuta un archivo con el SETGID activo GID efectivo = GID del propietario del archivo El bit Set_GID está activado cuando aparece una s sobre el permiso de ejecución del grupo en el archivo. Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 44

45 Stiky Bit Stiky Bit o bit adosado: tiene sentido diferente según esté sobre un archivo o un directorio. Una t sobre other. Archivo : varios procesos comparten su segmento de código y este segmento debe permanecer en memoria o en swap, aún cuando algún proceso de los que lo utiliza deje de ejecutarse. Directorio :un usuario no puede eliminar o renombrar un archivo que no le pertenezca, aunque este directorio tenga permiso de escritura para los otros. Un directorio con stiky bit a 1 solo puede borrar: el propietario del archivo el propietario del directorio el superusuario Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 45

46 Orden chmod La orden chmod permite cambiar los permisos de acceso a un archivo. Sintaxis: argumento simbólico chmod [ tipo usuario ] operación permiso archivo [... ] argumento numérico chmod código archivo [... ] tipo usuario: u ( user ), g ( group ), o ( other ), a (all ) operación: + ( añadir ), - ( eliminar ), = ( asignar de nuevo) permiso: r ( lectura ), w ( escritura ), x ( ejecución ) código: numero octal que representa el permiso Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 46

47 Ordenes chown - chgrp La orden chown ( change owner ) permite ceder la propiedad de un archivo. Sintaxis: chown archivo ID_nuevo_propietario Ejemplo: $ chown arch1 user2 La orden chgrp (change group ) permite cambiar el grupo al que pertenece un archivo. Sintaxis: chgrp archivo GID_nuevo_grupo Ejemplo: $ chgrp arch1 users Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 47

48 Orden umask umask especifica los permisos que no deben ser asignados cuando se crea un archivo o directorio. Sintaxis: umask [ mascara ] La máscara es un argumento en octal. Cada bit activo ( 1 ) de la máscara indica que el permiso asociado no se establecerá al crear el archivo. Ejemplos de máscaras: drwx rw drwx r-xr-x - rw- r-- r-- $ umask 077 Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 48

49 Orden umask Sin argumentos visualiza la máscara actual. La máscara creada es activa hasta el fin de la sesión. umask efectúa una resta entre los permisos completos ( 777 para directorios, 666 para los archivos ) y la máscara dada. Si la resta es negativa asigna 0. Ejemplo: $ umask = 750 directorios con d rwxr-x = 640 archivos con - rw- r El archivo /etc/bashrc se establece la máscara utilizada en el sistema por defecto. El root 022, usuarios con UID>99 es 002. Cada usuario puede establecer su propia máscara. Revisión Sistema de Archivos E. Mifsud 49