informe sistema de archivos
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UNIVERSIDAD DE CARABOBO
FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍA
DEPARTAMENTO DE COMPUTACIÓN
SISTEMAS OPERATIVOS
Integrantes:
Ilimar Vásquez
Lisset Orozco
Isabel Nieto
Luandry PérezOrlando Pandares
Prof.: Mirella Herrera Bárbula, Julio 2011
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Implantación de Archivos
El aspecto clave de la implantación del almacenamiento de archivos es el registro
de los bloques asociados a cada archivo.
Algunos de los métodos utilizados son los siguientes:
• Asignación contigua o adyacente:Los archivos son asignados a áreas contiguas de almacenamiento secundario.
Las principales ventajas son:
Facilidad de implantación, ya que solo se precisa el número del bloque de
inicio para localizar un archivo.
Rendimiento excelente respecto de la e / s.
Las principales desventajas son:
Se debe conocer el tamaño máximo del archivo al crearlo.
Produce una gran fragmentación de los discos.
• Asignación no contigua:
Son esquemas de almacenamiento más dinámicos donde destaca la asignación
encadenada orientada hacia el sector, en esta el disco se considera compuesto de
sectores individuales y los archivos constan de varios sectores que pueden estar
dispersos por todo el disco donde los sectores que pertenecen a un archivo común
contienen apuntadores de uno a otro formando una “lista encadenada”, una “lista
de espacio libre” contiene entradas para todos los sectores libres del disco. Las
ampliaciones o reducciones en el tamaño de los archivos se resuelven actualizando
la “lista de espacio libre” y no hay necesidad de condensación.
Las principales desventajas son:
Debido a la posible dispersión en el disco, la recuperación de registros
lógicamente contiguos puede significar largas búsquedas.
El mantenimiento de la estructura de “listas encadenadas” significa unasobrecarga en tiempo de ejecución.
Los apuntadores de la estructura de lista consumen espacio en disco.
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Asignación Por Bloques
• Es más eficiente y reduce la sobrecarga en ejecución.
• Es una mezcla de los métodos de asignación contigua y no contigua.
• Se asignan bloques de sectores contiguos en vez de sectores individuales.
• El sistema trata de asignar nuevos bloques a un archivo eligiendo bloques
libres lo más próximos posible a los bloques del archivo existentes.
• Las formas más comunes de implementar la asignación por bloques son:
Encadenamiento de bloques.
Encadenamiento de bloques de índice.
Transformación de archivos orientada hacia bloques.
Encadenamiento De Bloques O Lista Ligada:
• No tiene fragmentación externa.
• Sólo es razonablemente óptimo con acceso secuencial; para los demás es
lento.
• Las entradas en el directorio de usuarios apuntan al primer bloque de cada
archivo.
• Cada uno de los bloques de longitud fija que forman un archivo contiene
dos partes:
Un bloque de datos.
Un apuntador al bloque siguiente.
• Cada bloque contiene varios sectores.
• Frecuentemente el tamaño de un bloque se corresponde con el de una pista
completa del disco.
• Localizar un registro determinado requiere:
Buscar en la cadena de bloques hasta encontrar el bloque apropiado.
Buscar en el bloque hasta encontrar el registro.
• El examen de la cadena desde el principio puede ser lento ya que debe
realizarse de bloque en bloque, y pueden estar dispersos por todo el disco.
• La inserción y el retiro son inmediatos, dado que se deben modificar los
apuntadores del bloque precedente.• Se pueden usar “listas de encadenamiento doble”, hacia adelante y hacia
atrás, con lo que se facilita la búsqueda.
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FAT (Tabla De Asignación De Ficheros): Es una modificación a la
asignación enlazada.
• Contiene una entrada por
cada bloque de disco.
• Está ordenada por número
de Bloque.
• Cada entrada almacena el
número del siguiente
bloque en el que continúa
el fichero.
• Los bloques libres
aparecen marcados con 0.
• El final de fichero con un
EOF (-1).
• La entrada de directorio es como la mostrada en la figura.
• La FAT está almacenada en el disco.
Para optimizar se copia en memoria principal cuando se monta la
unidad.
• Mejora el tiempo de búsqueda en acceso aleatorio frente al enlazado puro.
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Encadenamiento De Bloques De Índices:• Los apuntadores son colocados en
varios bloques de índices separados:
Cada bloque de índices contiene
un número fijo de elementos.
Cada entrada contiene un
identificador de registros y un
apuntador a ese registro.
Si es necesario utilizar más de
un bloque de índices para
describir un archivo, se
encadena una serie de bloques
de índices.
• La gran ventaja es que la búsqueda
puede realizarse en los propios bloques
de índices.
• Los bloques de índices pueden
mantenerse juntos en el almacenamiento secundario para acortar la
búsqueda, pero para mejor performance podrían mantenerse en el
almacenamiento primario.
• La principal desventaja es que las inserciones pueden requerir la
reconstrucción completa de los bloques de índices:
Una posibilidad es dejar vacía una parte de los bloques de índices
para facilitar inserciones futuras y retardar las reconstrucciones.
• Es suficiente que el dato del directorio contenga el número de bloque inicial
para localizar todos los bloques restantes, sin importar el tamaño del
archivo
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Transformación De Archivos Orientada Hacia Bloques:
• Se utilizan números de bloques en vez de apuntadores.
• Los números de bloques
se convierten fácilmente
a direcciones de bloques
gracias a la geometría
del disco.
• Se conserva un mapa
del archivo, conteniendo
una entrada para cada
bloque del disco.
• Las entradas en el
directorio del usuario
apuntan a la primera
entrada al mapa del
archivo para cada
archivo.
• Cada entrada al mapa
del archivo contiene el
número del bloque
siguiente de ese archivo.
• La entrada al mapa del
archivo correspondiente
a la última entrada de
un archivo determinado
se ajusta a algún valor
“centinela” (“nil”) para indicar que se alcanzó el último bloque de un
archivo.
• El sistema puede mantener una lista de bloques libres.
• La principal ventaja es que las cercanías físicas del disco se reflejan en el
mapa del archivo
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Nodos-I (Nodos Índices):
• Se asocia a cada archivo una pequeña tabla, llamada nodo-i (nodo índice):
Contiene los atributos y direcciones en disco de los bloques del
archivo.
Se traslada del disco a la memoria principal al abrir el archivo.
En rigor, almacena solo las primeras direcciones en disco:
Si el archivo es pequeño, toda la información está en el nodo-i.
Si el archivo es grande, una de las direcciones en el nodo-i es la
dirección de un bloque en el disco llamado bloque simplemente
indirecto:
Contiene las direcciones en disco adicionales.
Si resulta insuficiente, otra dirección en el nodo-i, el bloque
doblemente indirecto, contiene la dirección de un bloque que
presenta una lista de los bloques simplemente indirectos:
Cada bloque simplemente indirecto apunta a un grupo
de bloques de datos.
De ser necesario se pueden utilizar bloques triplemente
indirectos
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Implementación de Directorios
La selección de los algoritmos de asignación de directorios y gestión de
directorios afecta significativamente a la eficiencia, las prestaciones y la fiabilidad
del sistema de archivos. En esta sección vamos a ver los compromisos existentes a
la hora de seleccionar uno de los algoritmos.
Lista lineal
El método más simple para implementar un directorio consiste en utilizar
una lista lineal de nombres de archivos, con punteros a los bloques de datos. Este
método es simple de programar, pero requiere mucho tiempo de ejecución. Para
crear un nuevo archivo, debemos primero explorar el directorio para asegurarnos
de que no haya ningún archivo existente con el mismo nombre. Después,
añadiremos una nueva entrada al final del directorio.
Para borrar un archivo, exploraremos el directorio en busca del archivo
especificado y liberaremos el espacio asignado al mismo. Para reutilizar la entrada
del directorio, podemos hacer varias cosas: podemos marcar la entrada como no
utilizada, o podemos insertarla en una lista de entradas libres de directorio. Una
tercera alternativa consiste en copiar la última entrada del directorio en la
ubicación que ha quedado libre y reducir la longitud del directorio. También puede
utilizarse una lista enlazada para reducir el tiempo requerido para borrar un
archivo.
La principal desventaja de una lista lineal de entradas del directorio es que,
para localizar un archivo, se requiere realizar una búsqueda lineal. La información
de directorio se utiliza frecuentemente y los usuarios notaran inmediatamente que
el acceso a esa información es muy lento.
Tabla Hash
Otro tipo de estructura de datos utilizado para los directorios de archivosson las tablas hash. Con este método, se método, se almacenan las entradas de
directorio en una lista lineal, pero también se utiliza una estructura de datos hash.
La tabla hash toma un valor calculado a partir del nombre del archivo y
devuelve un puntero a la ubicación de dicho nombre de archivo dentro de la lista
lineal. Por tanto, puede reducir enormemente el tiempo de búsqueda en el
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directorio. La inserción y el borrado son también bastante sencillas, aunque es
necesario tener en cuenta la posible aparición de colisiones, que son aquellas
situaciones en las que dos nombres de archivo proporcionan, al aplicar la función
hash, la misma ubicación dentro de la lista.
Las principales dificultades asociadas con las tablas hash son que su tamaño
es, por regla general, fijo y que la función hash depende de dicho tamaño.
Alternativamente, podemos usar una tabla hash con desbordamiento encadenada.
Cada entrada hash puede ser una lista enlazada en lugar de un valor individual y
podemos resolver las colisiones añadiendo la nueva entrada a esa lista enlazada.
Este mecanismo puede ralentizar algo las entradas de la tabla que se
mapeen sobre el mismo valor hash. De todos modos, este método será
normalmente mucho más rápido que una búsqueda lineal a atreves de todo el
directorio. Archivos Compartidos
Frecuentemente conviene que los archivos compartidos aparezcan
simultáneamente en distintos directorios de distintos usuarios.
El propio sistema de archivos es una gráfica dirigida acíclica en vez de un árbol.
La conexión entre un directorio y un archivo de otro directorio al cual comparten
se denomina enlace.
Si los directorios realmente contienen direcciones en disco:
• Se debe tener una copia de las direcciones en disco en el directorio que
accede al archivo compartido al enlazar el archivo.
• Se debe evitar que los cambios hechos por un usuario a través de un
directorio no sean visibles por los demás usuarios, para lo que se
consideraran dos soluciones posibles.
Primera solución:
• Los bloques del disco no se enlistan en los directorios, sino en una pequeña
estructura de datos asociada al propio archivo.• Los directorios apuntarían solo a esa pequeña estructura de datos, que
podría ser el nodo-i.
Segunda solución:
• El enlace se produce haciendo que el sistema cree un nuevo archivo de tipo
“link”.
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• El archivo “link”:
o Ingresa al directorio del usuario que accede a un archivo de otro
directorio y usuario.
o Solo contiene el nombre de la ruta de acceso del archivo al cual se
enlaza.
• Este criterio se denomina enlace simbólico.
Desventajas de la primera solución:
• La creación de un enlace:
o No modifica la propiedad respecto de un archivo.
o Aumenta el contador de enlaces del nodo-i: El sistema sabe el número
de entradas de directorio que apuntan en cierto momento al archivo.
• Si el propietario inicial del archivo intenta eliminarlo, surge un problema
para el sistema:
o Si elimina el archivo y limpia el nodo-i, el directorio que enlazo al
archivo tendrá una entrada que apunta a un nodo-i no válido.
o Si el nodo-i se reasigna a otro archivo el enlace apuntará al archivo
incorrecto.
o El sistema puede ver por medio del contador de enlaces en el nodo-i
que el archivo sigue utilizándose pero no puede localizar todas las entradas
de directorio asociadas a ese archivo para eliminarlas.
• La solución podría ser:
Eliminar la entrada del directorio inicialmente propietario del archivo y dejar intacto
el nodo-i y se daría el caso que el directorio que posee el enlace es el único que
posee una entrada de directorio para un archivo de otro directorio, para el cual
dicho archivo ya no existe, esto no ocurre con los enlaces simbólicos ya que solo el
propietario verdadero tiene un apuntador al nodo-i, los usuarios enlazados al
archivo solo tienen nombres de rutas de acceso y no apuntadores a nodo-i y
cuando el propietario elimina un archivo, este se destruye.
Desventajas de la segunda solución:
• El principal problema es su costo excesivo, especialmente en accesos a
disco, puesto que se debe leer el archivo que contiene la ruta de acceso,
analizarla y seguirla componente a componente hasta alcanzar el nodo-i.
• Se precisa un nodo-i adicional por cada enlace simbólico y un bloque
adicional en disco para almacenar la ruta de acceso.
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• Los archivos pueden tener dos o más rutas de acceso, debido a lo cual, en
búsquedas genéricas se podría encontrar el mismo archivo por distintas
rutas y tratárselo como si fueran archivos distintos.
Los enlaces simbólicos tienen la ventaja de que se pueden utilizar para enlazar
archivos en otras máquinas, en cualquier parte del mundo; se debe proporcionar
solo la dirección de la red de la máquina donde reside el archivo y su ruta de
acceso en esa máquina.
Administración de Bloques Libres
Al igual que el espacio asignado a los archivos, se debe gestionar el espacio que
no queda asignado actualmente a ningún archivo. Para llevar a cabo cualquiera de
las técnicas de asignación que se han descrito, es necesario saber que bloques deldisco están disponibles. Por tanto, hace falta una tabla de asignación de disco
además de una tabla de asignación de archivos. Tres técnicas son de uso común:
Las tablas de bits, las secciones libres encadenadas y la indexación.
Tablas de Bits:
El método de las tablas de bits utiliza un vector que contiene un bit por cada
bloque del disco. Cada entrada de igual a 0 corresponde a u bloque libre y cada 1
corresponde a un bloque en uso. Las tablas de bits tienen la ventaja de que esrelativamente fácil encontrar un bloque o un grupo continuo de bloques libres. Las
tablas de bits trabajan bien con cualquiera de los métodos de asignación de
archivos. Otra ventaja es que puede ser tan pequeña como sea posible y puede
mantenerse en memoria cada vez que se realice una asignación.
Secciones libres encadenadas:
Las secciones libres pueden encadenarse juntas mediante un puntero y un valor de
longitud en cada sección libre. Este método tiene un gasto mínimo porque no hay
necesidad de tabla de asignación de disco, sin simplemente un puntero alcomienzo de la cadena y la longitud de la primera sección. Este método sirve para
todas las técnicas de asignación de archivos.
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Indexación:
El método de indexación trata el espacio libre como si fuera un archivo y utiliza
una tabla índice. Por razones de eficiencia, el índice debe trabajar con secciones de
tamaño variable mejor que con bloques. De este modo, habrá una entrada en la
tabla para cada sección libre del disco. Este procedimiento ofrece un soporte eficaz
para todos los métodos de asignación de archivos.
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Bibliografía
Introducción a los Sistemas Operativos
H. M. Deitel.. Addison-Wesley Iberoamericana, México, 1987.
Sistemas Operativos Modernos
A. S. Tanenbaum. Prentice Hall Hispanoamericana, S.A., México, 1993
De la Web:
http://exa.unne.edu.ar/depar/areas/informatica/SistemasOperativos/SO4.htm
http://sistemas.itlp.edu.mx/tutoriales/sistemasoperativos2/unidad4.htm