Gerência de Armazenamento: Interface do Sistema de Arquivos

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Explicar a função do sistema de arquivos …

Explicar a função do sistema de arquivos
Descrever as interface com os sistemas de arquivos
Discutir decisões de projeto de sistemas de arquivos, incluindo métodos de acesso, compartilhamento, bloqueio e estruturas de diretórios
Explorar o conceito de proteção em sistemas de arquivos

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  • 1. Sistemas Operacionais I Gerência de Armazenamento: Interface do Sistema de Arquivos Prof. Alexandre Duarte : http://alexandrend.com Centro de Informática | Universidade Federal da Paraíba Estes slides são baseados no material que acompanha o livro Operating Systems Concepts de Silberschatz, Galvin and Gagne
  • 2. Objetivos  Explicar a função do sistema de arquivos  Descrever a interface dos sistemas de arquivos  Discutir decisões de projeto de sistemas de arquivos, incluindo métodos de acesso, compartilhamento, bloqueio e estruturas de diretórios  Explorar o conceito de proteção em sistemas de arquivos
  • 3. O conceito de arquivo  Espaço de endereçamento lógico contínuo  Tipos:  Dados  número  caracteres  binário  Programas
  • 4. Estrutura de um arquivo  Sem estrutura: - sequência de palavras, bytes  Estrutura de registro simples  Linhas  Tamanho fixo  Tamanho variável  Estruturas complexas  Quem decide:  Sistemas operacional  Programa
  • 5. Atributos de um arquivo  Nome – única informação mantida em formato legível  Identificador – chave numérica única que identifica um arquivo em todo o sistema de arquivos  Tipo – necessário para sistemas que suportam diferentes tipos de arquivos  Localização – ponteiro para a localização do arquivo no dispositivo de armazenamento  Tamanho – tamanho do arquivo em bytes  Proteção – controla quem pode ler, escrever ou executar um arquivo  Hora, data e identificação do usuário – dados para proteção, segurança e monitoramento do uso
  • 6. Operações com arquivos  Criação  Escrita  Leitura  Reposicionamento  Remoção  Truncagem  Open(Fi) – procura o arquivo Fi na estrutura de diretórios e move o conteúdo da entrada para a memória  Close (Fi) – move o conteúdo da entrada de Fi da memória para a estrutura de diretórios no disco
  • 7. Abrindo arquivos  Varias informações são necessárias para lidar com arquivos abertos  Ponteiro de arquivo: aponta para a última posição lida/escrita pelo processo que abriu o arquivo  Contador de aberturas: conta quantas vezes um arquivo foi aberto – permite a remoção de dados da tabela de arquivos abertos quando o último processo fechar o arquivo  Localização do arquivo no disco: cache das informações para acesso ao arquivo  Permissões de acesso: permissões de acesso ao arquivo pelo processo
  • 8. Bloqueio de arquivos abertos  Fornecido pelo sistema de arquivos de alguns sistemas operacionais  Modera o acesso aos arquivos  Obrigatório ou Recomendado:  Obrigatório – o acesso é negado dependendo do bloqueio  Recomendado – os processos podem consultar o estado de um bloqueio e decidir o que fazer
  • 9. Métodos de acesso  Acesso sequêncial  read next  write next  reset  Acesso direto  read n  write n  position to n  read next  write next
  • 10. Acesso sequencial
  • 11. Simulando acesso sequencial com arquivos de acesso direto
  • 12. Exemplo de arquivo de índice e arquivos relacionados
  • 13. Estrutura de disco  Discos podem ser subdivididos em partições  Discos ou partições podem ser protegidos de falhas por um RAID  Discos e partições podem ser utilizadas tanto em modo raw – sem um sistema de arquivos, quanto formatados com um sistema de arquivos  A entidade que contem um sistema de arquivos é conhecida como volume  Cada volume mantem informações sobre o sistema de arquivos em um diretório de dispositivos ou tabela de conteúdo de volumes  Assim como existem sistemas de arquivo de propósito geral, existem vários sistemas de arquivos de propósito específico, frequentemente convivendo em um mesmo sistema operacional ou computador
  • 14. Organização típica de um sistema de arquivos
  • 15. Operações em diretórios  Localizar um arquivo  Criar um arquivo  Remover um arquivo  Listar o conteúdo de um diretório  Renomear um arquivo  Percorrer o sistema de arquivos
  • 16. Diretório de nível único  Um único diretório para todos os usuários
  • 17. Estrutura de dois níveis  Um diretório separado para cada usuário
  • 18. Estrutura de árvore
  • 19. Estrutura de grafo acíclico  Apresenta arquivos e diretórios compartilhados
  • 20. Estrutura geral de grafo
  • 21. Montagem de sistemas de arquivos  Um sistema de arquivos precisa ser montado antes de ser acessado
  • 22. Compartilhamento de arquivos  É desejável poder compartilhar arquivos em sistemas com múltiplos usuários  Esse compartilhamento pode ser obtido por meio de um esquema de proteção  Em sistema distribuídos os arquivos podem ser compartilhados através de uma rede
  • 23. Compartilhamento de arquivos: múltiplos usuários  Os usuários possuem identificadores, permitindo que sejam definidas permissões de acesso por usuário  Identificadores de grupo permitem que sejam definidas permissões de acesso para grupos de usuários
  • 24. Compartilhamento de arquivos: sistemas de arquivos remotos  Permite acesso ao sistema de arquivos através da rede  Manualmente, através de programas como o FTP  Automaticamente e de forma transparente utilizando sistemas de arquivos distribuídos  O modelo cliente-servidor permite que clientes montem sistemas de arquivos remotos disponibilizados por servidores  Um servidor pode server múltiplos clientes  NFS é o protocolo cliente-servidor padrão do UNIX  CIFS é o protocolo padrão no Windows  Operações padrão do sistema de arquivos são mapeadas em chamadas remotas
  • 25. Compartilhamento de arquivos: modelo de falhas  O uso de sistemas de arquivos remotos implica em um novo modelo de falhas devido a falhas na rede e nos servidores  A recuperação de uma falha pode envolver a obtenção de informações de estado sobre todas as requisições remotas  Protocolos stateless como o NFS incluem em cada requisição toda a informação de estado, facilitando a recuperação
  • 26. Compartilhamento de arquivos: semântica de consistência  A semântica de consistência especifica como múltiplos usuários podem acessar simultaneamente um arquivo compartilhado  Bastante semelhante aos algoritmos de sincronização de processos  Geralmente menos complexo devido as latências de disco e de rede  O sistema de arquivo do Unix implementa a seguinte semântica:  Escreve imediatamente em um arquivo aberto visível por outros usuários  Ponteiro de arquivo compartilhado para permitir que múltiplos usuários possa ler e escrever de forma concorrente
  • 27. Proteção  O dono/criador do arquivo deve ser capaz de controlar:  o que pode ser feito  por quem  Tipos de acesso  Leitura  Escrita  Execução  Acréscimo  Remoção  Listagem
  • 28. Listas de acesso e de grupo  Modo de acesso: leitura, escrita e execução  Três classes de usuário RWX a) acesso de dono 7 ⇒ 1 1 1 RWX b) acesso de grupo 6 ⇒ 1 1 0 RWX c) acesso público 1 ⇒ 0 0 1  O gerente pode criar um grupo (nome único), digamos G, e adicionar usuários ao grupo.  Para um artigo ou diretório em particular (digamos game), definir uma forma de acesso apropriada. owner group public chmod 761 game Adicionar um artigo ao grupo chgrp G game