PDF de programación - Capítulo 8 Gestión de Archivos y Directorios - Diseño de Sistemas Operativos

Diseño de Sistemas Operativos

Capítulo 8

Gestión de Archivos y Directorios

Extraído de “Sistemas operativos: una visión aplicada”
© J. Carretero, F. García, P. de Miguel, F. Pérez

Sistema de archivos

• Requisitos de un sistema de archivos
• Archivos/directorios: Tipos e Información
• Visión lógica  visión física: (sistemas de archivos)

– MS-DOS FAT
– UFS: Unix File System

• Diseño interno de un sistema de archivos
• Servidor de bloques
• Elementos especiales:

– Cerrojos
– Redundancia
– Recuperación (journaling)

Sistemas operativos: una visión aplicada
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Características para el usuario

• Almacenamiento permanente de información. No desaparecen

aunque se apague el computador.

• Conjunto de información estructurada de forma lógica según

criterios de aplicación.

• Nombres lógicos y estructurados.
• No están ligados al ciclo de vida de una aplicación particular.
• Abstraen los dispositivos de almacenamiento físico.
• Se acceden a través de llamadas al sistema operativo o de

bibliotecas de utilidades.

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Características para el SSOO

• El sistema de archivos es un servicio para los usuarios.
• El acceso a los dispositivos es:

• Detalles físicos de los dispositivos
• Dependiente de las direcciones físicas

– Incómodo

– No seguro

• Objetivos:

• Si el usuario accede a nivel físico no tiene restricciones

– Proporcionar mecanismos de nombrado y localización de

datos no volátiles.

– Ofrecer primitivas de acceso cómodas e independientes de

los detalles de los dispositivos físicos

– Mecanismos de protección

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Sistema de archivos: Objetivos

Cómo se
identifica y

localiza

Estructura lógica
para almacenar

información

Cómo se
almacena y
recupera

Esquema de
nombrado

Mecanismo de
almacenamiento

Directorios y

archivos

Gestión de
dispositivos

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Estructura de los sistemas de archivos

1. Visión del usuario:

– Archivos
– Directorios
– Utilidades
– Protección

2. Servidor de Archivos:
– Estructura lógica
– Eficiencia
– Consistencia

3. Servidor de Bloques:

– Gestión de dispositivos
– Caché y buffering

Usuarios y
Aplicaciones

Servidor de Archivos

Caché de Bloques

Servidor de Bloques

Dispositivos

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Visión externa del sistema de archivos

Servicios lógicos
(archivos y directorios)

Usuarios y
Aplicaciones

Servidor de Archivos

Caché de Bloques

Servidor de Bloques

Dispositivos

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Servidor de archivos

• Para proporcionar un acceso eficiente y sencillo a los

dispositivos de almacenamiento, todos los sistemas operativos
tienen un servidor de archivos que permite almacenar, buscar y
leer datos fácilmente.

• Dicho servidor de archivos tiene dos tipos de problemas de

diseño muy distintos entre sí:
– Definir la visión de usuario del sistema de entrada/salida,
incluyendo servicios, archivos, directorios, sistemas de
archivos, etc.

– Definir los algoritmos y estructuras de datos a utilizar para
hacer corresponder la visión del usuario con el sistema
físico de almacenamiento secundario.

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Atributos del archivo

• Nombre: la única información en formato legible por una persona.
•

Identificación única del archivo y del usuario: descriptor interno del
archivo, dueño y grupo del archivo

• Tipo de archivo: necesario en sistemas que proporciona distintos formatos de

• Tamaño del archivo: número de bytes en el archivo, máximo tamaño

archivos.

posible, etc.

• Protección: control de accesos y de las operaciones sobre archivos
•
•
• Atributos extendidos:

Información temporal: de creación, de acceso, de modificación, etc.
Información de control: archivo oculto, de sistema, normal o directorio, etc.

– Opciones especiales de escritura (append only)
– Resource fork: Información para la aplicación con la que se crea o se

manipula.

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Concepto de directorio

• Objeto que relaciona de forma unívoca un nombre de archivo

(dado por el usuario) con su descriptor interno

• Organizan y proporcionan información sobre la estructuración

de los sistemas de archivos

• Una colección de listados que contienen información acerca de

los archivos

• Es una unidad de organización que proporciona el SO. Por lo

tanto son datos con un formato que el propio SO utiliza para
localizar archivos.



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Directorios: Visión lógica

• Esquema jerárquico.
• Operaciones sobre un directorio:

– Crear (insertar) y borrar (eliminar) directorios.
– Abrir y cerrar directorios.
– Renombrar directorios.
– Leer entradas de un directorio.
– Montar (combinar)

• Cuando se pide abrir un archivo el SO busca el nombre en la

estructura de dicho directorio.

• La organización jerárquica de un directorio

– Simplifica el nombrado de archivos (nombres únicos)
– Proporciona una gestión de la distribución => agrupar

archivos de forma lógica (mismo usuario, misma aplicación)

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Directorios: estructura e implementación

• Tanto la estructura del directorio como los archivos residen en

discos

• Los directorios se suelen implementar como archivos (que el

SO gestiona de forma particular)
Información en un directorio: nombre, tipo, dirección, longitud
máxima y actual, tiempos de acceso y modificación, dueño, etc.

•

• Hay estructuras de directorio muy distintas. La información

depende de esa estructura.

• Dos alternativas principales:

– Almacenar atributos de archivo en entrada directorio
– Almacenar <nombre, identificador>, con datos archivo en

una estructura distinta. Ésta es mejor opción.

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Organización del directorio

• Eficiencia: localizar un archivo rápidamente
• Nombrado: conveniente y sencillo para los usuarios

– Dos usuarios pueden tener el mismo nombre para archivos

distintos

– Los mismos archivos pueden tener nombres distintos
– Nombres de longitud variable

• Agrupación: agrupación lógica de los archivos según sus
propiedades (por ejemplo: programas Pascal, juegos, etc.)

• Estructurado: operaciones claramente definidas y ocultación
• Sencillez: la entrada de directorio debe ser lo más sencilla

posible.

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Archivos: Semántica de coutilización

• Cualquier forma de acceso tiene problemas cuando varios

usuarios trabajan con el archivo simultáneamente.

• Semántica de coutilización: especifica el efecto de varios

procesos accediendo de forma simultánea al mismo archivo y
cuando se hacen efectivas las modificaciones.

• Tipos de semánticas:

– Semántica UNIX (POSIX)

• Las escrituras son inmediatamente visibles para todos los

procesos con el archivo abierto.

• Los procesos pueden compartir archivos. Si existe relación de

parentesco pueden compartir el puntero. La coutilización afecta
también a los metadatos.

• Costoso computacionalmente. SO ha de secuenciar accesos.

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Archivos: Semántica de coutilización (II)

– Semántica de sesión

• Las escrituras que hace un proceso no son inmediatamente visibles

para los demás procesos con el archivo abierto.

• Cuando se cierra el archivo los cambios se hacen visibles para las

futuras sesiones.

• Un archivo puede asociarse temporalmente a varias imágenes.
• Se hace necesario sincronizar los procesos explicitamente.

– Semántica de versiones

• Las actualizaciones se hacen sobre copias con