Gestión de Almacenamiento   Sistemas de Archivos                        Julio 2011
Archivos.    Consideraciones   Utilizados para la entrada a un programa .   La salida de una aplicación es salvada en un...
Archivos.    Términos Usados   Campo (Field)     Elemento básico de datos     Contiene un solo valor     Caracterizado...
Archivos.    Términos Usados   Archivo (File)     Colección de registros similares     Tratado como una sola entidad   ...
Archivos.Sistema de AdministraciónLa manera en la que el usuario puede acceder a losarchivosEl programador no necesita des...
Archivos.Sistema de AdministraciónObjetivos   Cumplir las necesidades de gestión de datos y con  los requisitos del usuar...
Archivos.Sistema de AdministraciónObjetivos   Minimizar o eliminar la posibilidad de pérdida o  destrucción de datos   O...
Arquitectura del Sistema de Archivos                               User Program                                   Indexed ...
Arquitectura del Sistema de Archivos                                User Program                                      Inde...
Arquitectura del Sistema de Archivos                                    User Program              I/O físico            ...
Arquitectura del Sistema de Archivos                                    User Program         Responsable de la iniciación...
Arquitectura del Sistema de Archivos                                  User Program                                       ...
Arquitectura del Sistema de ArchivosMétodo de Acceso                                          User Program    Proporciona...
Funciones de la Gestión de Archivos Identificar y localizar un archivo seleccionado Usar un directorio para describir la...
Criterios para la Organización deArchivos Acceso   rápido para la recuperación eficaz de información     Necesitado cuan...
Criterios para la Organización deArchivos   Economía de almacenamiento para reducir costos     Redundancia mínima en los...
Organización de archivosLa mayor parte de las estructuras empleadas en lossistemas reales, se encuentran en una de 5 categ...
Organización de archivos.Pila  Los datos son recolectados en el orden en el cual ellosllegan El propósito es acumular un...
Organización de archivos.Pila No se adapta a la mayoría de las aplicaciones Registros de longitud variable Conjunto var...
Organización de archivos.Pila
Organización de archivos.Archivos secuenciales Forma más común de estructura de archivo Formato fijo usado para los regi...
Organización de archivos.Archivos secuenciales   Un campo es el campo clave     • Unívocamente identifica el registro    ...
Organización de archivos.Archivos secuenciales  Campo clave  (Key Field)
Organización de archivos. Archivos SecuencialesIndexadosEl índice proporciona una capacidad de búsqueda parallegar rápidam...
Comparación de sec. y sec. IndexadoEjemplo   Un archivo contiene 1 millón de registros  En promedio se exigen 500.000 acce...
Archivos Secuenciales IndexadosLos nuevos registros son añadidos a un archivo deoverflowEl registro en el archivo principa...
Archivos Secuenciales Indexados               n  Index  Levels           2      1             Main File                   ...
Organización de archivos.Archivos Indexados Usa múltiples índices, uno por cada tipo de campo quepueda ser objeto de la b...
Organización de archivos.Archivos Indexados   Exhaustive   Exhaustive   Partial   Index        Index        Index
Archivos directos o de dispersiónCapacidad para acceder directamente a cualquier bloque dedirección conocidaCampo clave re...
Archivos directos o de dispersión      Hash      FunctionKey              f                       Primary                 ...
Directorios de archivos.   Contiene información sobre los archivos     Atributos     Estado     Propietario El direct...
Directorios de archivos.Elementos de información   Información Básica     Nombre del archivo        Nombre elegido por e...
Directorios de archivos.Elementos de informaciónInformación de direccionamiento   1. Volumen: Dispositivo donde se almacen...
Directorios de archivos.Elementos de informaciónInformación de Control de Acceso   Propietario      Usuario con control s...
Directorios de archivos.Elementos de informaciónInformación de Uso  1. Fecha de creación: Cuando se añadió al directorio e...
Directorios de archivos.Elementos de informaciónInformación de Uso  6. Identidad del último modificador: Usuario que hizo ...
Estructura simple para un DirectorioLista de entradas, una para cada archivoArchivo secuencial con el nombre del archivo q...
Estructura simple para un Directorio Un directorio sencillo para todos los usuarios   Problemas de Nombres   Problemas de ...
Esquema dos-niveles para unDirectorioUn directorio para cada usuario y un directorio maestroEl directorio maestro contiene...
Esquema dos-niveles para unDirectorioDirectorio separado para cada usuario   Nombre del Camino   Diferentes usuarios pue...
Directorio jerárquico o estructuradoen árbolDirectorio maestro con directorios de usuario debajode ésteCada directorio de ...
Directorio jerárquico o estructuradoen árbol
Directorio jerárquico o estructuradoen árbolPuede tener varios archivos con el mismo nombre dearchivo, con tal de que ello...
Directorios de Grafos Aciclicos Tienen subdirectorios y archivos compartidos
Directorio de Grafo General
Montaje de Sistemas de ArchivosUn sistema de Archivo debe ser montado antes deque pueda ser accedidoUn sistema de archivo ...
(a) Partición Montada(b) Partición No Montada
Punto de Montaje
Compartición de archivosManera de controlar el acceso a un archivo particularSe conceden a usuarios o grupos de usuarios, ...
Derechos de accesoNinguno   El usuario no puede conocer la existencia del  archivo, ni mucho menos acceder al mismo   Al...
Derechos de accesoEjecución  El usuario puede cargar y ejecutar un programa pero no  puede copiarloLectura  El usuario pue...
Derechos de accesoActualización   El usuario puede modificar, borrar y agregar datos al   archivo.    Esto incluye creació...
Derechos de accesoPropietarios   Tiene todos los derechos previamente listados   Puede conceder derechos a otros usando la...
Acceso simultáneoEl usuario puede bloquear (lock) el archivo entero cuandolo vaya a actualizarEl usuario puede bloquear (l...
Listas de Acceso y GruposModos de Acceso: lectura (read), escritura (write), ejecución (execute)Tres clases de usuarios   ...
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  1. 1. Gestión de Almacenamiento Sistemas de Archivos Julio 2011
  2. 2. Archivos. Consideraciones Utilizados para la entrada a un programa . La salida de una aplicación es salvada en un archivo parasu almacenamiento a largo plazo y, para accesos posteriorespor parte del usuario y de otros programas. Un sistema de administración de archivos necesita comomínimo algunos servicios especiales del SO. Como máximo el sistema de administración de archivospor completo se considerará parte SO
  3. 3. Archivos. Términos Usados Campo (Field)  Elemento básico de datos  Contiene un solo valor  Caracterizado por su longitud y tipo de dato Registro (Record)  Colección de campos relacionados  Tratado como una unidad Ejemplo: Registro de Empleado
  4. 4. Archivos. Términos Usados Archivo (File)  Colección de registros similares  Tratado como una sola entidad  Tienen nombres únicos  Pueden restringir el acceso de ciertos usuarios Base de Datos (Database)  Colección de datos relacionados  Existen relaciones entre los elementos  Generalmente se dispone de un sistema de gestión de base de datos separado, aunque dichos sistemas puedan hacer uso de algunos programas de gestión de archivos
  5. 5. Archivos.Sistema de AdministraciónLa manera en la que el usuario puede acceder a losarchivosEl programador no necesita desarrollar el software degestión de archivos
  6. 6. Archivos.Sistema de AdministraciónObjetivos  Cumplir las necesidades de gestión de datos y con los requisitos del usuario  Garantizar en lo posible, que los datos en los archivos son válidos  Optimizar el rendimiento (productividad global, tiempo de respuesta)  Ofrecer soporte de I/O para la variedad de tipos de dispositivos de almacenamiento
  7. 7. Archivos.Sistema de AdministraciónObjetivos  Minimizar o eliminar la posibilidad de pérdida o destrucción de datos  Ofrecer un conjunto estándar de rutinas de I/O  Proporcionar soporte de I/O para múltiples usuarios, en el caso de sistema multiusuario
  8. 8. Arquitectura del Sistema de Archivos User Program Indexed Pile Sequential Indexed Hashed Sequential Logical I/O Basic I/O Supervisor Basic File System Disk Device Driver Tape Device Driver
  9. 9. Arquitectura del Sistema de Archivos User Program Indexed Pile  Nivel de abstracción más bajo Sequential Sequential Indexed Hashed  Se comunica directamente con los dispositivos periféricos  Logical I/O Responsable de comenzar las operaciones de I/O en un dispositivo  Responsable de procesar la terminación de una petición de I/O Basic I/O Supervisor  Son considerados generalmente como parte del SO Basic File System Disk Device Driver Tape Device Driver
  10. 10. Arquitectura del Sistema de Archivos User Program  I/O físico  Trata con bloques de datos que son intercambiados con sistemas de disco o cinta  Se preocupa de ubicar dichos bloques en el dispositivo de Indexed Pile almacenamiento secundario Sequential Sequential Indexed Hashed  Tiene que ver con el al almacenamiento intermedio en memoria principal de los bloques referenciados con anterioridad Logical I/O  A menudo se considera parte del OS Basic I/O Supervisor Basic File System Disk Device Driver Tape Device Driver
  11. 11. Arquitectura del Sistema de Archivos User Program  Responsable de la iniciación y terminación de todo el I/O con archivos  Mantiene estructuras de control para encargarse del I/O con los dispositivos, la planificación y el estado de los archivos Indexed Pile Sequential Indexed Hashed  Sequential Concierne a la planificación del acceso para optimizar el performance  Es parte del sistema operativo Logical I/O Basic I/O Supervisor Basic File System Disk Device Driver Tape Device Driver
  12. 12. Arquitectura del Sistema de Archivos User Program  Indexed Permite a usuarios y aplicaciones acceder a los registros Pile Sequential Indexed Hashed  Sequential Mantiene datos básicos sobre los archivos Logical I/O Basic I/O Supervisor Basic File System Disk Device Driver Tape Device Driver
  13. 13. Arquitectura del Sistema de ArchivosMétodo de Acceso User Program Proporciona una interfaz estándar entre las aplicaciones y los sistemas de archivo y dispositivos que guarden datos Refleja las distintas estructuras de archivo Refleja las diferentes formas de almacenar y procesar los datos Indexed Pile Sequential Indexed Hashed Sequential Logical I/O Basic I/O Supervisor Basic File System Disk Device Driver Tape Device Driver
  14. 14. Funciones de la Gestión de Archivos Identificar y localizar un archivo seleccionado Usar un directorio para describir la localización detodos los archivos más sus atributos En un sistema compartido, describir el control deacceso de usuario Manejar el bloqueo para el acceso a los archivos Asignar archivos para liberar bloques Gestionar almacenamiento libre para los bloquesdisponibles
  15. 15. Criterios para la Organización deArchivos Acceso rápido para la recuperación eficaz de información  Necesitado cuando se accede a un registro  No necesitado para el modo batch Facilidad de actualización para ayudar a mantener lainformación al día  Un archivo en CD-ROM nunca será actualizado y la facilidad de actualización no se considera
  16. 16. Criterios para la Organización deArchivos Economía de almacenamiento para reducir costos  Redundancia mínima en los datos  Redundancia puede ser usada para acelerar el acceso tal como un índice Mantenimiento simple para reducir costos y la posibilidadde errores Fiabilidad para asegurar la confianza en los datos
  17. 17. Organización de archivosLa mayor parte de las estructuras empleadas en lossistemas reales, se encuentran en una de 5 categorías opuede implantarse como una combinación de estasorganizacionesLas cinco organizaciones son:  Pila  Archivos secuenciales  Archivos secuenciales indexados  Archivos indexados  Archivos directos o de dispersión (hash)
  18. 18. Organización de archivos.Pila Los datos son recolectados en el orden en el cual ellosllegan El propósito es acumular una masa de datos y guardarla Los registros pueden tener campos diferentes o campossimilares en un orden distinto Ninguna estructura  Acceso al registro es por búsqueda exhaustiva (es necesario examinar cada registro hasta encontrar el registro deseado o, se haya recorrido el archivo completo)
  19. 19. Organización de archivos.Pila No se adapta a la mayoría de las aplicaciones Registros de longitud variable Conjunto variable de campos Orden cronológico
  20. 20. Organización de archivos.Pila
  21. 21. Organización de archivos.Archivos secuenciales Forma más común de estructura de archivo Formato fijo usado para los registros Los registros son de la misma longitud Todos los campos tienen el mismo orden y la mismalongitud Nombre de campos y las longitudes son atributos delarchivo La organización secuencial de archivos es la única quese puede guardar tanto en cinta como en disco
  22. 22. Organización de archivos.Archivos secuenciales Un campo es el campo clave • Unívocamente identifica el registro • Los registros son almacenados en secuencia de la clave Nuevos registros son almacenados en un archivo delog o archivo de transacción Actualización batch es realizada para mezclar (merge)el archivo de log con el archivo maestro • Para aplicaciones interactivas, archivos secuenciales ofrecen un rendimiento pobre
  23. 23. Organización de archivos.Archivos secuenciales Campo clave (Key Field)
  24. 24. Organización de archivos. Archivos SecuencialesIndexadosEl índice proporciona una capacidad de búsqueda parallegar rápidamente a las proximidades de un registrodeseadoContiene un campo clave y un apuntador al archivoprincipalPara encontrar un campo específico, se busca en elíndice hasta encontrar el valor mayor de la clave que esigual o menor que el valor de clave deseadaLa búsqueda continúa en el archivo principal, a partir dela posición indicada por el apuntador
  25. 25. Comparación de sec. y sec. IndexadoEjemplo Un archivo contiene 1 millón de registros En promedio se exigen 500.000 accesos para encontrar un registro en un archivo secuencial Si un índice contiene 1.000 entradas, este tomará un promedio de 500 accesos para encontrar la clave, seguido por 500 accesos en el archivo principal. Ahora el tamaño medio de la búsqueda se reduce de 500.000 a 1000
  26. 26. Archivos Secuenciales IndexadosLos nuevos registros son añadidos a un archivo deoverflowEl registro en el archivo principal que precede a éste (elnuevo añadido), es actualizado para contener unapuntador al nuevo registroEl archivo de overflow se combina con el archivoprincipal durante una actualización batchPara aumentar la eficacia en el acceso, se pueden usarmúltiples niveles de indexación
  27. 27. Archivos Secuenciales Indexados n Index Levels 2 1 Main File Overflow File
  28. 28. Organización de archivos.Archivos Indexados Usa múltiples índices, uno por cada tipo de campo quepueda ser objeto de la búsqueda Se suelen utilizar dos tipos de índice  Un índice exhaustivo que contiene una entrada para cada registro en el archivo principal. El índice se organiza en sí mismo como un archivo secuencial para facilidad de la búsqueda  Un índice parcial el cual contendrá entradas a los registros donde esté el campo de interés
  29. 29. Organización de archivos.Archivos Indexados Exhaustive Exhaustive Partial Index Index Index
  30. 30. Archivos directos o de dispersiónCapacidad para acceder directamente a cualquier bloque dedirección conocidaCampo clave requerido para cada registroNo existe el concepto de ordenación secuencialEl archivo hace uso de las técnicas de dispersión sobre elvalor de la clave
  31. 31. Archivos directos o de dispersión Hash FunctionKey f Primary File Overflow File
  32. 32. Directorios de archivos. Contiene información sobre los archivos  Atributos  Estado  Propietario El directorio es propiamente un archivo, poseído porel sistema operativo y accesible a través de diversasrutinas de gestión de archivos Provee mapping entre nombres de archivo y losarchivos propiamente
  33. 33. Directorios de archivos.Elementos de información Información Básica  Nombre del archivo Nombre elegido por el creador Debe ser único  Tipo de archivo (texto, binario, etc.)  Organización del archivo (para sistemas que soportan varias organizaciones)
  34. 34. Directorios de archivos.Elementos de informaciónInformación de direccionamiento 1. Volumen: Dispositivo donde se almacena el archivo 2. Dirección de comienzo: Dirección física de inicio en memoria secundaria (cilindro, pista y número del bloque en disco) 3. Tamaño usado: Tamaño actual del archivo en bytes, palabras o bloques 4. Tamaño asignado:Tamaño máximo del archivo
  35. 35. Directorios de archivos.Elementos de informaciónInformación de Control de Acceso  Propietario Usuario con control sobre el archivo El propietario puede otorgar o denegar acceso a otros usuarios y cambiar estos privilegios  Información de acceso Una versión simple de este elemento incluye el nombre del usuario y la contraseña para cada usuario autorizado  Acciones permitidas Controla la lectura, escritura, ejecución y transmisión por una red
  36. 36. Directorios de archivos.Elementos de informaciónInformación de Uso 1. Fecha de creación: Cuando se añadió al directorio el archivo 2. Identidad del creador: Normalmente pero no siempre el propietario 3. Fecha última lectura: Fecha de la última vez que se leyó un registro 4. Identidad del último lector: Usuario que hizo la última lectura 5. Fecha última modificación: Fecha de la última actualización
  37. 37. Directorios de archivos.Elementos de informaciónInformación de Uso 6. Identidad del último modificador: Usuario que hizo la modificación 7. Fecha de la última copia de seguridad: Fecha de la última vez que el archivo fue copiado en otro medio de almacenamiento 8. Utilización actual: Información sobre la actividad actual sobre el archivo (procesos que tienen abierto el archivo, si está bloqueado por un proceso, si se actualizó en memoria pero no en disco)
  38. 38. Estructura simple para un DirectorioLista de entradas, una para cada archivoArchivo secuencial con el nombre del archivo que sirvecomo claveNo proporciona ayuda en la organización de los archivosObliga al usuario a tener cuidado de no usar el mismonombre para dos archivos diferentes (archivo de texto, hojade cálculo etc.)
  39. 39. Estructura simple para un Directorio Un directorio sencillo para todos los usuarios Problemas de Nombres Problemas de Agrupación
  40. 40. Esquema dos-niveles para unDirectorioUn directorio para cada usuario y un directorio maestroEl directorio maestro contiene una entrada para cadadirectorio de usuarioCada directorio de usuario es una lista simple de archivospara ese usuarioAún no proporciona ayuda a los usuarios para estructurarsus colecciones de archivos (los nombres deben ser únicossólo dentro de la colección de archivos de cada usuario)
  41. 41. Esquema dos-niveles para unDirectorioDirectorio separado para cada usuario  Nombre del Camino  Diferentes usuarios pueden tener el mismo nombre de archivo  Busquedas eficientes  Sin facilidades de Agrupamiento
  42. 42. Directorio jerárquico o estructuradoen árbolDirectorio maestro con directorios de usuario debajode ésteCada directorio de usuario puede tener subdirectoriosy archivos como entradasLos archivos pueden ser localizados siguiendo uncamino desde la raíz (maestro), descendiendo porvarias ramas hasta que se alcance el archivo Este es el nombre del camino (pathname) para el archivo
  43. 43. Directorio jerárquico o estructuradoen árbol
  44. 44. Directorio jerárquico o estructuradoen árbolPuede tener varios archivos con el mismo nombre dearchivo, con tal de que ellos tengan únicos nombres delcaminoEl directorio actual es el directorio de trabajo (workingdirectory)Los archivos son referenciados relativos al directorio detrabajo
  45. 45. Directorios de Grafos Aciclicos Tienen subdirectorios y archivos compartidos
  46. 46. Directorio de Grafo General
  47. 47. Montaje de Sistemas de ArchivosUn sistema de Archivo debe ser montado antes deque pueda ser accedidoUn sistema de archivo no montado (unmounted) esmontado (mounted) en un punto de montaje (mountpoint)
  48. 48. (a) Partición Montada(b) Partición No Montada
  49. 49. Punto de Montaje
  50. 50. Compartición de archivosManera de controlar el acceso a un archivo particularSe conceden a usuarios o grupos de usuarios, ciertosderechos de acceso a un archivoDos cuestiones surgen Derechos de acceso Gestión de los accesos simultáneos
  51. 51. Derechos de accesoNinguno  El usuario no puede conocer la existencia del archivo, ni mucho menos acceder al mismo  Al usuario no se le permite leer el directorio del usuario que incluye el archivoConocimiento  El usuario sólo puede determinar que el archivo existe y quién es su dueño. El usuario es capaz de solicitar derechos adicionales al propietario
  52. 52. Derechos de accesoEjecución El usuario puede cargar y ejecutar un programa pero no puede copiarloLectura El usuario puede leer el archivo para cualquier propósito incluyendo copia y ejecución. Algunos sistemas son capaces de hacer valer la distinción entre visualizar y copiarAdición El usuario puede agregar datos al archivo (generalmente al final), pero no puede modificar o borrar el contenido del mismo
  53. 53. Derechos de accesoActualización El usuario puede modificar, borrar y agregar datos al archivo. Esto incluye creación del archivo, reescritura y eliminación de todos o parte de los datosCambio de protección El usuario puede cambiar el derecho de acceso concedidos a otros usuarios.Borrado El usuario puede borrar el archivo
  54. 54. Derechos de accesoPropietarios Tiene todos los derechos previamente listados Puede conceder derechos a otros usando las clases siguientes de usuarios  Usuario específico (usuarios individuales designados por su ID de usuario)  Grupos de usuarios (conjunto de usuarios no definidos individualmente)  Todos (todos los usuarios que tengan acceso al sistema. Estos serán archivos públicos)
  55. 55. Acceso simultáneoEl usuario puede bloquear (lock) el archivo entero cuandolo vaya a actualizarEl usuario puede bloquear (lock) los registros individualesdurante la actualizaciónLa exclusión mutua e interbloqueo son problemas deacceso compartido
  56. 56. Listas de Acceso y GruposModos de Acceso: lectura (read), escritura (write), ejecución (execute)Tres clases de usuarios RWX a) acceso de propietario (owner) 7  111 RWX b) acceso de grupo (group) 6  110 RWX c) acceso publico (public) 1  001Por ejemplo, cree un grupo con un nombre único, digamos G y agreguealgunos usuarios al grupo.Para un archivo particular, digamos game o un subdirectorio, defina el accesoapropiado. owner group public chmod 761 game Agregue un grupo al archivo chgrp G game
  57. 57. Windows XP Access-control ListManagement
  58. 58. A Sample UNIX Directory Listing

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