Sistemas Operacionais

1. Sistemas Operacionais Prof. Edivaldo Serafim Curso: Tecnólogo em Análise e Desenvolvimento de Sistemas - 2013 IFSP – Campus Capivari

2. Sistema de arquivos 05/11/2013

3. Introdução • Aplicações necessitam buscar e gravar grande volume de informações para a sua execução; • Essas informações podem estar em armazenamento secundário, como fitas magnéticas, HD pen drives, etc. • A forma como o SO implementa e organiza essas informações é através do sistema de arquivos; • A manipulação de arquivos deve ser de forma uniforme e independente da mídia de armazenamento. Prof. Edivaldo Serafim Sistemas OperacionaisIFSP 2013

4. Arquivos • Os arquivos são constituídos de informações logicamente relacionadas: • Arquivos executáveis possuem instruções que o processador compreende; • Arquivos de dados podem ser estruturados livremente, como arquivos de texto e arquivos de banco de dados; • Para o SO, arquivo é um conjunto de registros definidos pelo sistema de arquivos; • Independente da mídia, esses registros são transparentes para o usuário, que visualiza somente o arquivo em si. Prof. Edivaldo Serafim Sistemas OperacionaisIFSP 2013

5. Arquivos • Os arquivos são identificados por nome: • Uma sequência de caracteres; • Alguns SOs são case sensitive, diferindo caracteres maiúsculos de minúsculos; • Dependendo do SO podem ter tamanho de nome diferentes, e tipos de caracteres válidos para o nome; • Alguns SOs separam o nome do arquivo por um ponto em duas partes: • Nome e Extensão: • Extensão tem por função identificar o tipo de conteúdo do arquivo. Prof. Edivaldo Serafim Sistemas OperacionaisIFSP 2013

6. Organização de Arquivos • A organização de arquivos consiste em como os dados estão dentro do arquivo; • Essa organização varia em função do tipo de arquivo: • Arquivos executáveis possuem propósitos diferentes de arquivos de texto; • Suas estruturas são organizadas para otimizar seu uso; • Na criação do arquivo, define-se sua organização, feita pelo SO ou pela aplicação. Prof. Edivaldo Serafim Sistemas OperacionaisIFSP 2013

7. Organização de Arquivos • A maneira mais simples de organização de arquivos é uma sequencia não estruturada de bytes; • O sistema de arquivos não impões nenhuma estrutura lógica para o arquivo; • A aplicação é responsável por organizar logicamente o arquivo e estabelecer seus critérios; • É mais fácil de implementar, porém todo o controle do arquivo fica sob responsabilidade da aplicação. Prof. Edivaldo Serafim Sistemas OperacionaisIFSP 2013

8. Organização de Arquivos • Alguns SOs podem ter diferentes formas de organizar os arquivos; • Cada arquivo criado deve seguir o modelo suportado pelo SO: • As organizações mais comuns variam em função do método de acesso e podem ser: • Sequencial; • Relativa; • Indexada; Prof. Edivaldo Serafim Sistemas OperacionaisIFSP 2013

9. Método de acesso • Método de acesso é a forma como o sistema de arquivo recupera os registros de um arquivo; • A primeira implementação foi a sequencial: • Utilizada em fitas magnéticas; • Leitura na ordem em que foram gravados; • Gravação de registros era feita no final do arquivo; Prof. Edivaldo Serafim Sistemas OperacionaisIFSP 2013

10. Método de acesso • Com o surgimento de discos magnéticos, métodos mais eficientes de acesso foi possível; • A implementação de acesso direto foi a primeira para discos magnéticos: • Leitura e gravação diretamente em posição específica do disco, independente de local; • Leitura fora da ordem em que foram gravados; • Leitura e Gravação de registros feita através do número de registro do arquivo: • Posição relativa ao início do arquivo. • Arquivos são definidos com número de registros de tamanho fixos; Prof. Edivaldo Serafim Sistemas OperacionaisIFSP 2013

11. Método de acesso • Uma variação do método de acesso direto é o acesso indexado, ou acesso por chave; • Para acessar o arquivo existe uma tabela de índice; • Na tabela existem ponteiros para os diversos registros do arquivo; • Depois de resolvido esses índices, o sistema de arquivos acessam os registros; • Implementado quando volume e tamanho de arquivos aumentou; Prof. Edivaldo Serafim Sistemas OperacionaisIFSP 2013

12. Operação de I/O • Todo sistema de arquivos disponibiliza rotinas para operações de I/O: • Tradução de nomes em endereços; • Leitura e gravação; • Criação e exclusão; • A função das rotinas é possibilitar uma interface amigável para aplicações e dispositivos. Prof. Edivaldo Serafim Sistemas OperacionaisIFSP 2013

13. Atributos • Atributos de arquivos são informações de controle e variam de acordo com o sistema de arquivos; • Alguns são comuns na maioria dos sistemas de arquivos: • Tamanho, identificação do criador, proteção e data da criação; • Alguns atributos não podem ser alterados, como data da criação e organização; • Outros são alterados pelo SO, como tamanho e data de acesso; Prof. Edivaldo Serafim Sistemas OperacionaisIFSP 2013

14. Atributos Windows Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

15. Atributos Linux Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

16. Diretórios • A estrutura de diretórios é como o sistema de arquivos organiza logicamente a mídia; • Essa organização lógica possui informações como: • Localização física do arquivo; • Nome; • Organização; • Outros atributos. • As informações dos atributos de arquivos abertos ficam em uma tabela armazenada na memória principal. Prof. Edivaldo Serafim Sistemas OperacionaisIFSP 2013

17. Diretórios • Existem várias implementações para a estrutura de diretórios; • A mais simples é chamada de nível único; • Todos os arquivos ficam em um mesmo diretório, ou seja, o sistema de arquivos possui apenas um único diretório; • Modelo bastante limitado: • No é possível ter dois arquivos com o mesmo nome; Prof. Edivaldo Serafim Sistemas OperacionaisIFSP 2013

18. Diretórios Prof. Edivaldo Serafim Sistemas OperacionaisIFSP 2013

19. Diretórios • Uma evolução é o modelo de diretório para cada usuário, o User File Directory(UFD); • Essa estrutura possui um diretório raiz, o Master File Directorycom os UFD dentro; • Este nível é indexado pelo nome do usuário, onde cada entrada aponta para o diretório do usuário; • Implementa a ideia igual a de árvore, com diretório raiz e ramificações; • O nome do arquivo é composto pelo patch (caminho); • Cada SO tem sua sintaxe para determinar o caminho Prof. Edivaldo Serafim Sistemas OperacionaisIFSP 2013

20. Diretórios Prof. Edivaldo Serafim Sistemas OperacionaisIFSP 2013 Master File Directory(MFD)

21. Diretórios • Outro modelo é o de estrutura de diretório em árvore, que permite melhor organização dos arquivos; • É adotado na maioria dos sistemas; • Cada usuário pode criar vários níveis de diretórios, os subdiretórios; • Cada diretório pode ter arquivos ou outros diretórios; • Cada SO possui suas regras para subdiretórios; • Diretórios também são tratados como arquivos, com atributos e identificação. Prof. Edivaldo Serafim Sistemas OperacionaisIFSP 2013

22. Diretórios Prof. Edivaldo Serafim Sistemas OperacionaisIFSP 2013

23. Path Prof. Edivaldo Serafim Sistemas OperacionaisIFSP 2013

24. Gerência de espaço livre em disco • O sistema de arquivos deve manter os espaços livres no disco para a organização dos arquivos; • Geralmente isso é feito por uma lista ou tabela que contém os blocos livres; • Quando o sistema cria um arquivo, esse bloco é removido da tabela e vice versa; Prof. Edivaldo Serafim Sistemas OperacionaisIFSP 2013

25. Gerência de alocação de espaço em disco • Basicamente existem três maneiras do sistema de arquivos gerenciar o uso de espaços ocupados: • Alocação contígua; • Alocação encadeada; • Alocação indexada. Prof. Edivaldo Serafim Sistemas OperacionaisIFSP 2013

26. Gerência de alocação de espaço em disco • Alocação contígua: • Os arquivos são organizados de forma sequencial; • Localiza-se o primeiro bloco do arquivo e depois sua sequência de blocos; • O acesso aos arquivos contíguos são feitos de forma muito simples, tanto para acesso sequencial quanto direto; • O problema está na criação de novos arquivos, que podem não caber em espaços livres entre arquivos; • As estratégias para alocação de arquivos pode ser: • Firstfit, Best fite Worstfit. Prof. Edivaldo Serafim Sistemas OperacionaisIFSP 2013

27. Gerência de alocação de espaço em disco Prof. Edivaldo Serafim Sistemas OperacionaisIFSP 2013

28. Gerência de alocação de espaço em disco • Alocação encadeada: • Os blocos do arquivo estão espalhados no disco; • Dever haver ponteiros para localizar o próximo bloco do arquivo; • Ocorre a fragmentação de arquivos no disco; • A fragmentação aumenta o tempo de acesso e a desfragmentação deve ser periódica; • Depois de localizado o primeiro bloco, todos os outros são lidos sequencialmente. Prof. Edivaldo Serafim Sistemas OperacionaisIFSP 2013

29. Gerência de alocação de espaço em disco Prof. Edivaldo Serafim Sistemas OperacionaisIFSP 2013

30. Alocação encadeada • Desfragmentação

31. Gerência de alocação de espaço em disco • Alocação Indexada: • Os blocos do arquivo estão espalhados no disco; • Dever haver uma estrutura com todos os índices dos blocos do arquivo; • Possibilita acessar diretamente um bloco específico do arquivo; Prof. Edivaldo Serafim Sistemas OperacionaisIFSP 2013

32. Gerência de alocação de espaço em disco Prof. Edivaldo Serafim Sistemas OperacionaisIFSP 2013

33. Proteção de acesso • Proteção de acesso permite o uso compartilhado de recursos de forma segura; • Impede acessos não autorizados à arquivos e diretórios; • Geralmente consiste em concessões para usuários e grupos: • Leitura; • Gravação; • Execução; • Exclusão; Prof. Edivaldo Serafim Sistemas OperacionaisIFSP 2013

34. Grupo de usuários • Consiste no agrupamento de usuários para compartilhamento mais eficiente de recursos; • Usuários são atribuídos a um ou mais grupos, e as proteções de acesso são aplicadas para o grupo; • Geralmente possui três níveis de proteção: • Owner (Dono); • Group(Grupo); • All(Todos). • No momento da criação do arquivo, deve-se determinar a proteção para cada nível. Prof. Edivaldo Serafim Sistemas OperacionaisIFSP 2013

35. Grupo de usuários Prof. Edivaldo Serafim Sistemas OperacionaisIFSP 2013

36. Lista de controle de acesso • A Lista de controle de acessos ou AccessControlList (ACL) é uma lista associada a cada arquivo; • Toda vez que um usuário acessa um arquivo, o SO consulta a ACL do arquivo para verificar suas permissões; • Em alguns SOs pode existir tanto o controle por grupo de usuários quanto ACL; Prof. Edivaldo Serafim Sistemas OperacionaisIFSP 2013

37. Lista de controle de acesso Prof. Edivaldo Serafim Sistemas OperacionaisIFSP 2013

38. Implementação de caches • O acesso aos discos dependem de I/O, o que compromete o sistema; • Vários SOs deixam um espaço na memória principal que serve de buffercache; • Sempre que o SO precisa acessar o arquivo, verifica se o mesmo se encontra em cache; • Se não estiver, o sistema fará o I/O e buscará o arquivo no disco; • Caso contrário, o sistema terá o arquivo mais rapidamente; Prof. Edivaldo Serafim Sistemas OperacionaisIFSP 2013

39. Implementação de caches • Apesar de ser uma boa alternativa para resolver o problema de I/O, pode apresentar problemas; • Uma delas é o caso de falta de eletricidade, gerando perda de dados; • Duas maneiras de resolver esse problemas: • O sistema operacional periodicamente salva no disco os arquivos armazenados em cache; • Salvando imediatamente o arquivo em disco ao ser modificado na cache. Prof. Edivaldo Serafim Sistemas OperacionaisIFSP 2013

40. Atividades • Pg 228 livro • Pg 244 pdf. Prof. Edivaldo Serafim Sistemas OperacionaisIFSP 2013