7 Aula SO Sistemas Arquivos 2012 2 Pansani

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Sistemas Operacionais

Gerência de

Sistemas de Arquivos

Sistemas Operacionais

19 de novembro de 2012 1

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Todas as aplicações precisam armazenar grandes quantidades de informações.

Além disso, todos os processos precisam armazenar informações e recuperá-las posteriormente, independente da vida do processo.

Introdução

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Um terceiro problema é que muitas vezes é necessário que múltiplos processos tenham acesso a informação ao mesmo tempo. Sendo assim a informação tem de ser independente de processo.

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Sendo assim podemos elencar três requisitos

essenciais para o armazenamento de

informação a longo prazo:

1. Deve ser possível armazenar uma

quantidade muito grande de informação;

2. A informação deve sobreviver ao término

do processo que a usa;

3. Múltiplos processos têm de ser capazes de

acessar a informação concorrentemente.

Introdução

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Arquivos: são unidades lógicas de

informação criadas por processos.

A informação armazenada em arquivos deve ser persistente, isto é, não pode ser afetada pela criação ou término do processo.

Definições

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Arquivos são gerenciados pelo SO.

O modo como são estruturados, nomeados, acessados, usados, protegidos e implementados são tarefas de uma parte do sistema operacional conhecida por

Sistema de arquivos.

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NOMEAÇÃO DE ARQUIVOS

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Arquivo é um mecanismo de abstração. Ele oferece meios de armazenar informações no disco e lê-las depois. Isso deve ser feito de um modo que isole o usuário dos detalhes sobre como e onde a informação está armazenada e como os discos na verdade funcionam.

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As regras para dar nomes aos arquivos variam de um sistema operacional para outro, mas em geral os nomes são formados por cadeias de caracteres (strings) com tamanhos até 255 caracteres.

Arquivos

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Alguns sistemas de arquivos distinguem letras maiúsculas de minúsculas (como o UNIX e o Linux) e outros não (como o Windows).

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A maioria dos sistemas operacionais modernos permitem que os nomes sejam compostos por duas partes separadas por um ponto. Como por exemplo:

Aula-SO.pdf

Arquivos

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A parte antes do ponto é o nome do

arquivo e a parte após o ponto é a extensão do arquivo. A extensão do

arquivo normalmente significa algo sobre o arquivo.

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EXTENSÕES

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Nos sistemas baseados em UNIX o tamanho da extensão fica a critério do usuário, sendo que as extensões não são impostas pelo sistema operacional, elas servem apenas para lembrar o usuário do conteúdo do arquivo.

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Já nos sistemas baseados em Windows o tamanho da extensão é padronizado em três caracteres e o sistema operacional atribui significado a elas, sendo que cada arquivo deve ser aberto pelo programa que “possui” aquela extensão.

Arquivos

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ESTRUTURA DE ARQUIVOS

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Os arquivos podem ser estruturados de várias maneiras, porém a estratégia que os sistemas Windows e Linux utilizam é a que o arquivo é uma sequência desestruturada de bytes.

O SO não sabe o que o arquivo contém ou simplesmente não se interessa por isso.

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Qualquer significado deve ser imposto pelos programas em nível de usuário.

Isso garante uma maior flexibilidade pois os programas de usuário podem colocar o que quiserem em seus arquivos.

Os SOs não ajudam mas também não atrapalham.

Estrutura de arquivos

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Muitos sistemas operacionais dão suporte a vários tipo de arquivos. O Windows, por exemplo apresenta arquivos regulares e

diretórios já o UNIX apresentam além

destes os arquivos especiais de caracteres

e de blocos.

Tipos de arquivos

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Arquivos regulares: são os que contém

informação do usuário.

Diretórios: são arquivos do sistema que mantém a

estrutura do sistema de arquivos.

Arquivos especiais de caracteres: são

relacionados a entrada/saída e usados para modelar dispositivos de E/S como impressoras por exemplo.

Arquivos especiais de blocos: são usados para

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ACESSO AOS ARQUIVOS

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Os primeiros sistemas operacionais forneciam apenas um tipo de acesso aos arquivos, o acesso sequencial. Onde um processo poderia ler todos os bytes de um arquivo partindo do início mas nunca saltando fora da ordem.

Esse meio era conveniente pois o meio de Acesso aos arquivos

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Com o surgimento dos discos tornou-se possível ler os bytes de um arquivo fora da ordem em que apareciam no disco, eram os chamados arquivos de acesso aleatório. Dois métodos poderiam ser utilizados para iniciar a leitura dos arquivos o read e o

seek.

Acesso aos arquivos

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O read usa a posição do início do arquivo para iniciar sua leitura. Já o seek usa somente o nome do arquivo, ele primeiro faz uma busca no disco para descobrir a localização do início do mesmo para depois começar a leitura. O Windows e o UNIX utilizam o segundo método.

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ATRIBUTOS DE ARQUIVOS

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Todo arquivo possui além de seu nome e dados outras informações, como data e horário em que foi criado e por qual usuário. Estes outros itens são chamados

atributos (ou metadados) do arquivo.

A lista de atributos varia de um sistema para outro.

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Atributos de arquivos

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A seguir uma breve lista com as operações mais comuns relacionadas aos arquivos.

• Create: o arquivo é criado sem dados. A finalidade dessa chamada é anunciar que o arquivo existe e definir alguns atributos.

• Delete: chamada usada para remover o arquivo e liberar espaço em disco.

Operações com arquivos

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• Open: Antes de usar um arquivo é necessário abri-lo. Essa chamada também faz com que o sistema busque e coloque na memória principal os atributos do arquivo e a lista de endereços do arquivo no disco.

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• Close: quando nenhum processo está usando mais o arquivo seus dados são removidos da memória principal.

• Rename: faz a alteração do nome do arquivo.

• Read: dados são lidos do arquivo na posição atual do ponteiro.

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• Write: os dados são escritos no arquivo na posição atual do ponteiro, se a posição estiver no meio do arquivo os dados serão sobrescritos.

• Append: é uma chamada a instrução

write porém com o ponteiro no final do

arquivo.

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• Seek: método para especificar onde estão os dados. Reposiciona o ponteiro para um local específico do arquivo.

• Get Attributes: faz a leitura dos atributos de um arquivo.

• Set Attributes: faz a alteração dos atributos do arquivo após sua criação.

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Para controlar os arquivos, os sistemas de arquivos têm, em geral, diretórios ou

pastas, que em muitos sistemas também

são arquivos.

Diretórios

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Sistemas de diretório em nível único: uma

maneira muito simples de organizar os arquivos era criar um único diretório com todos os arquivos dentre deste. Os primeiros computadores pessoais eram assim.

Ele possui a vantagem de ser mais simples Diretórios

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O sistema anterior tem um grave problema, se dois usuários tentarem criar um arquivo com o mesmo nome isso implicará em um erro. Além do que colocar milhares de arquivos em um único diretório tornaria a tarefa de encontrar qualquer coisa impossível.

Diretórios

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Devido a isso surgiram os sistemas de

diretórios hierárquicos que são capazes de

criar diretórios dentro de outros diretórios, ou uma árvore de diretórios.

Os sistemas operacionais modernos se utilizam deste método.

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NOMES DE CAMINHOS

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Quando o sistema de arquivos é organizado como uma árvore de diretórios, é preciso algum modo de especificar o nome dos arquivos.

São usados comumente dois métodos, no primeiro cada arquivo possui um nome de

caminho absoluto, formado pelo caminho

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Exemplo de nome de caminho absoluto: copy \C:\Trabalhos\Trabalho1.pdf

\C:\Backup\Trabalhos\Trabalho1.pdf

Nomes de caminhos

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O outro tipo de nome é o nome de

caminho relativo. Ele usa o conceito de diretório de trabalho (ou diretório atual),

neste esquema não é necessário informar sempre o caminho absoluto, é possível apenas informar o nome do arquivo considerando o diretório atual.

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Exemplo de nome de caminho relativo:

Considerando que o diretório de trabalho (atual) é C:\Trabalhos

copy Trabalho1.pdf

..\Backup\Trabalhos\Trabalho1.pdf

Nomes de caminhos

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As chamadas de sistema mais comuns para gerenciar diretórios são as seguintes:

• Create: cria um diretório vazio.

• Delete: remove um diretório, somente diretórios vazios podem ser removidos. • Opendir: Permite a leitura de diretórios.

Operações com diretórios

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• Readdir: esta chamada devolve a próxima entrada em um diretório aberto.

• Rename: altera o nome do diretório.