5.2 - Armazenamento em Disco

CEFETRS - Eletrônica

CEFET-RS

Curso de Eletrônica

5.2

5.2

-

_-

Armazenamento em Disco

_{Armazenamento em Disco}

Aspectos L

Aspectos L

ó

ó

gicos

gicos

Formata

Formata

ç

ç

ão e Sistemas de Arquivos

ão e Sistemas de Arquivos

Organiza

Organiza

ç

ç

ão de Computadores

ão de Computadores

Profs. Roberta Nobre & Sandro Silva

Formatação

Formata

Formataçção Fão Fíísica: diz respeito à organização física do sica

disco, ou seja, as regiões onde podem ser armazenados os bits.

• Posição das trilhas (cilindros);

• Quantidade de setores por trilha Æ ZBR;

• Tamanho de cada setor (normalmente 512 bytes); • Interleave;

• Parking Zone;

Formata

Formataçção Lão Lóógica: diz respeito aos valores armazenados gica

no disco. É feita pelo sistema operacional; • Setor de boot;

• Organização dos arquivos no disco;

Interleave

Interleave

Um setor

Tamanho t

Tamanho típico (bytes)ípico (bytes) NomeNome DescriçDescriçãoão

13 (todos em 00H) VFO Sync Sincroniza o clock 1 Sync Byte Indica a existência de dados

1 Address Mark Indica a existência de endereço de setor 2 Cylinder Number Define o cilindro

1 Head Number Define a cabeça de leitura/gravação 1 Sector Number Define o setor

2 CRC Código de correção de erros no endereço 3 (todos em 00H) Write Turn On Gap Para chaveamento de leitura para escrita 13 (todos em 00H) Data VFO Sync Sincroniza o clock

1 Sync Byte Indica a existência de dados 1 Data Mark Indica a existência de dados

512 Data Dados

4 ECC Código de correção de erros nos dados 13 (todos em 00H) Write Turn On Gap Para chaveamento de escrita para leitura 15 (todos em 00H) Inter-record Gap Para compensação de desvios de

velocidade

Formatação Lógica

FAT

•FAT12

•FAT16

•FAT32

NTFS

É a Formataa Formataçção feita pelo sistema operacional;ão

• setor de boot Æ carga do sistema operacional;

• sistema de arquivos Æ como os arquivos são organizados no disco e como são encontrados;

Sistemas de arquivos:

EXT3

HFS

OS2

Sistema por FAT

FAT : File AllocationAllocation TableTable

Setor de BOOT (FAT)

Corresponde ao primeiro setor l

Corresponde ao primeiro setor lóógico do disco;gico do disco; Possui:

Possui:

•

• Parâmetros do disco lParâmetros do disco lóógico;gico;

offset tamanho Descrição

03H 8 bytes String de identificação do sistema

0BH 1 word Número de bytes por setor

0DH 1 byte Número de setores por cluster

0EH 1 word Número de setores na área reservada

10H 1 byte Número de cópias da FAT

11H 1 word Número de entradas no diretório raiz

13H 1 word Número total de setores

15H 1 byte Descritor DOS (media descriptor)

16H 1 word Número de setores por FAT

18H 1 word Número de setores por trilha

1AH 1 word Número de cabeças

1CH 1 word Número de setores escondido

Setor de BOOT (FAT)

Corresponde ao primeiro setor l

Corresponde ao primeiro setor lóógico do disco;gico do disco; Possui:

Possui:

•

• Parâmetros do disco lParâmetros do disco lóógico;gico; •

• Programa de carga do sistema operacional;Programa de carga do sistema operacional; •

• ou programa de identificaou programa de identificaçção do sistema operacional;ão do sistema operacional;

Setor de ROOT DIR (FAT)

Diret

Diretóório raiz do discorio raiz do disco

Possui n entradas de arquivos. Cada entrada apresenta:

Possui n entradas de arquivos. Cada entrada apresenta:

offset tamanho Descrição

00H 8 bytes Nome do arquivo (ASCII)

08H 3 bytes Extensão do nome do arquivo (ASCII)

0BH 1 byte atributos

0CH 10 bytes Reservado

16H 1 word Hora

18H 1 word Data

1AH 1 word Cluster inicial

1CH 1 Dword Tamanho do arquivo

Em FAT16

Em FAT16 ÆÆ 512 entradas de arquivos.512 entradas de arquivos.

Setor de ROOT DIR (FAT)

offset tamanho Descrição

00H 8 bytes Nome do arquivo (ASCII)

08H 3 bytes Extensão do nome do arquivo (ASCII)

0BH 1 byte atributos

0CH 10 bytes Reservado

16H 1 word Hora

18H 1 word Data

1AH 1 word Cluster inicial

1CH 1 Dword Tamanho do arquivo

Nome iniciado por E5H indica arquivo deletado Nome iniciado por

00H indica fim da lista de arquivos

Hora = hora*2048+min*32+seg/2 Data = ((ano-1980)*512+mês*32+dia

Bit 0 – read only Bit 1 – hidden Bit2 – system Bit 3 – disc label Bit 4 – directory label Bit 5 - archive

Diret

Diretóório raiz do discorio raiz do disco

Possui n entradas de arquivos. Cada entrada apresenta:

Possui n entradas de arquivos. Cada entrada apresenta:

FAT

É

É uma tabela utilizada para mostrar o encadeamento dos uma tabela utilizada para mostrar o encadeamento dos arquivos na

arquivos na áárea de dados.rea de dados. A

A áárea de dados rea de dados éé dividida em clusters e um cluster sempre dividida em clusters e um cluster sempre éé um m

um múúltiplo de 1 setor;ltiplo de 1 setor;

Cada entrada na FAT pode ter 12 bits, 16 bits ou 32 bits;

Cada entrada na FAT pode ter 12 bits, 16 bits ou 32 bits;

FAT12

FAT12 ÆÆ 221212_{--11 entradas = 211 entradas = 2}1212_{--11 clusters = 4.085 clusters11 clusters} FAT16

FAT16 ÆÆ 221616_{--11 entradas = 65.525 clusters11 entradas =} FAT32

FAT32 ÆÆ 223232_{--11 entradas = 11 entradas = 4.294.967.285 clusters}

Cada cluster pode ter 1, 2, 4, 8, 16, 32 ou 64 setores;

Limitações ocasionadas pela FAT

64 setores

64 setores

Æ

Æ

32KB

32KB

FAT12

FAT12

Æ 4.085 clusters Æ 32K * 4085 = 127,6 MB

Æ

FAT16

FAT16

Æ 65.525 clusters Æ 2 GB

Æ

FAT32

FAT32

Æ 4.294.967.285 clusters Æ 128 TB

Æ

Funcionamento da FAT

Nome do arquivo TESTE

Extensão Cluster inicial txt 005 Tamanho 5033 003 004 FFF 006 FFF 000 000 000 FF7 000 000 000 000 000 000 000 000H – cluster livre FF7H – bad cluster FFFH – fim de arquivo 002 003 004 005 006 007 008 009 00A 00B 00C 00D 00E 00F 010 011 Cada cluster na

Cada cluster na áárea de dados possui uma correspondente rea de dados possui uma correspondente entrada na FAT.

entrada na FAT.

exemplo: FAT12 com clusters de 4Kbytes;

exemplo: FAT12 com clusters de 4Kbytes;

FAT

área de dados do disco

Funcionamento da FAT

Nome do arquivo TESTE

Extensão Cluster inicial txt 005 Tamanho 5033 006 FFF 008 009 FFF FF7 000 000 000 000 000 000 000 000H – cluster livre FF7H – bad cluster FFFH – fim de arquivo

Nome do arquivo ARQ1

Extensão Cluster inicial txt 007 Tamanho 10000 002 003 004 005 006 007 008 009 00A 00B 00C 00D 00E 00F 010 011 003 004 FFF Cada cluster na

Cada cluster na áárea de dados possui uma correspondente rea de dados possui uma correspondente entrada na FAT.

entrada na FAT.

exemplo: FAT12 com clusters de 4Kbytes;

exemplo: FAT12 com clusters de 4Kbytes;

FAT

área de dados do disco

Funcionamento da FAT

Nome do arquivo TESTE

Extensão Cluster inicial txt 005 Tamanho 12343 002 003 004 005 006 007 008 009 00A 00B 00C 00D 00E 00F 010 011 006 00B 008 009 FFF FF7 00C FFF 000 000 000 000 000 000H – cluster livre FF7H – bad cluster FFFH – fim de arquivo

Nome do arquivo ARQ1

Extensão Cluster inicial txt 007 Tamanho 10000 003 004 FFF Cada cluster na

Cada cluster na áárea de dados possui uma correspondente rea de dados possui uma correspondente entrada na FAT.

entrada na FAT.

exemplo: FAT12 com clusters de 4Kbytes;

exemplo: FAT12 com clusters de 4Kbytes;

FAT

área de dados do disco

Problemas da FAT

A FAT

A FAT éé a a áárea com as informarea com as informaçções mais sensões mais sensííveis do disco. veis do disco. Qualquer manipula

Qualquer manipulaçção indevida pode causar vão indevida pode causar váários tipos de rios tipos de erros.

erros.

Ex:

Ex:

•

• Cadeia muito curta para o tamanho do arquivo;Cadeia muito curta para o tamanho do arquivo; •

• Cadeia muito longa para o tamanho do arquivo;Cadeia muito longa para o tamanho do arquivo; •

• Dois (ou mais) arquivos com clusters em comum (referência Dois (ou mais) arquivos com clusters em comum (referência cruzada);

cruzada);

•

• Cadeia de clusters na FAT que não pertencem a nenhum Cadeia de clusters na FAT que não pertencem a nenhum arquivo;

arquivo;

•

• 11ªª FAT com dados diferentes da 2FAT com dados diferentes da 2ªª FAT;FAT; •

• Etc...Etc...

Fragmentação de dados

4Kbytes

cluster

área de dados do disco

Arquivo fragmentado em duas porções

Solução: desfragmentação programada (defrag, Norton speed disk)

Arquivo de 200 bytes

ocupação utilização

Solução: utilizar clusters menores

B+ Tree

Cada nodo armazena os ponteiros para os outros nodos

Journaling

Journaling (ou journalling) file system

•Arquivo de log contendo todas as alterações que irá realizar. •Arquivo de log armazenado em uma área de alocação especial. •Durante inicialização:

•Verifica arquivo de log. •Atualiza arquivo de log.

•Sistemas de arquivos são estruturas de dados muito grandes •Atualização normalmente requerem muitas operações

individuais de escrita.

•Em caso de interrupção da operação do sistema (ex: falta de energia ou falha do sistema), o sistema de arquivos pode ficar em um estado intermediário inválido.

NTFS

NTFS - New Technology File System Intellectual

Property Licensing •Suporte a metadados

•Estrutura de dados avançada

•B+ Tree para indexação dos arquivos e diretórios •Maior complexidade

•Maior rapidez de acesso •Journaling

Tamanho máximo de arquivos 16 TiB

Número máximo de arquivos 4,294,967,295 (232-1)

Máximo tamanho do nome do arquivo 255 caracteres

Máximo tamanho do volume 256 TiB

Caracteres permitidos (nome do arquivo) Qualquer - exceto '\0' (NULL) e '/'

NTFS

MFT

MFT – Master File Table •Diretório raiz do sistema

•Contém os metadados sobre cada arquivo ou diretório Parâmetros: •Nome do arquivo •Data de criação •Localização •Tamanho •Permissões •Etc...

•Sistema de indexação de arquivos utilizando B+ tree •Maior complexidade

•Maior rapidez no acesso

Alternate data streams (ADS) Æ associa arquivos a data stream específicos (impede a leitura

sem o data stream específico)

Quotas de uso disco Æ cada usuário tem seu espaço em disco individual e limitado

Suporte a arquivos esparsos Æ suporte para arquivos contendo muitos zeros

Volume mount points Æ permite que outros sistemas de arquivos sejam montados sem a

necessidade de utilizar um drive separado (como c: ou d:)

Hierarchical Storage Management (HSM) Æ transfere arquivos não utilizados (por longos

períodos de tempo) para outros locais de armazenamento.

Native Structured Storage (NSS) Æ permite a transferência de arquivos em formato

multi-stream para volumes não formatados com NTFS

Volume Shadow Copy (VSC) Æ mantém versões anteriores de arquivos e pastas (.OLD)

File compression Æ utiliza uma variante do algoritmo LZ77 (utilizado no ZIP). Acesso a

arquivos comprimido é transparente ao usuário

Single Instance Storage (SIS) Æ vários arquivos idênticos podem ser convertidos em um

único arquivo instanciado em diversos diretórios.

Encrypting File System (EFS) Æ criptografia de arquivos e pastas de forma transparente.

Symbolic links Æ introduzidos no Windows Vista

Transactional NTFS Æ permite utilização simultânea de arquivos de grupos de usuarios

NTFS V3.0 - características