Sistema de archivos
Concepto 1:
Son los algoritmos y estructuras lógicas utilizadas para poder acceder a la información que tenemos en el disco. Cada uno de los sistemas operativos crea estas estructuras y logaritmos de diferente manera independientemente del hardware.
El desempeño de nuestro disco duro, la confiabilidad, seguridad, capacidad de expansión y la compatibilidad, estará en función de estas estructuras lógicas.
Fat 12:
Es el sistema de archivos de DOS, y es con el que formateamos los disquetes. Fue muy utilizado en las primeras PCs.
Fat 16:
Este sistema de archivos tenia muchas limitaciones, por ejemplo si el disco duro era mayor de 2 GB, era imposible particionarlos y no usaba nombre largos en los archivos, solo 8 caracteres.
Fat 32:
Fue utilizado a partir de 1997, y pudo ser utilizado en Windows 98, pero a medida que el tamaño de los discos duros se incrementaba, surgieron nuevas limitaciones. Se llamo Fat32, por que utiliza números de 32 bits para representar a los clusters en lugar de los 16 en los sistemas anteriores.
NTFS
Fig. 5.1.1 Archivos NTFS
Especialmente creado para usarlo en Windows NT, es mas complejo que los FAT. El propósito era satisfacer la demanda y necesidades de de seguridad y eficacia para servidores y otras aplicaciones en red. No tiene limitaciones de tamaño clusters y en general en el disco. Una ventaja de este sistema de archivos es que tiene un sistema antifragmentación.
Linux:
Fig. 5.1.2 Logo Linux
Este sistema de archivos trabaja de manera totalmente distinta, las particiones del disco se colocan en el directorio raíz. Podemos incluso tener diferentes particiones y cada una de ellas tener su propio sistema de archivos.
Concepto 2 :
En computación, un sistema de archivos es un método para el almacenamiento y organización de archivos de computadora y los datos que estos contienen, para hacer más fácil la tarea encontrarlos y accederlos. Los sistemas de archivos son usados en dispositivos de almacenamiento como discos duros y CD-ROM e involucran el mantenimiento de la localización física de los archivos.
Más formalmente, un sistema de archivos es un conjunto de tipo de datos abstractos que son implementados para el almacenamiento, la organización jerárquica, la manipulación, el acceso, el direccionamiento y la recuperación de datos. Los sistemas de archivos comparten mucho en común con la tecnología de las bases de datos.
Los sistemas de archivos pueden ser representados de forma textual (ej.: el shell de DOS) o gráficamente (ej.: Explorador de archivos en Windows) utilizando un gestor de archivos.
El software del sistema de archivos se encarga de organizar los archivos (que suelen estar segmentados físicamente en pequeños bloques de pocos bytes) y directorios, manteniendo un registro de qué bloques pertenecen a qué archivos, qué bloques no se han utilizado y las direcciones físicas de cada bloque.
Los sistemas de archivos pueden ser clasificados en tres categorías: sistemas de archivo de disco, sistemas de archivos de red y sistemas de archivos de propósito especial.
Ejemplos de sistemas de archivos son: FAT, UMSDOS, NTFS, UDF, ext2, ext3, ext 4, ReiserFS, XFS, etc.
Concepto 3 :
Fig. 5.1.3 Administración de archivos por el sistema operativo
Los archivos son administrados por el sistema operativo como se muestra en la Fig. 5.1.3. Su estructura, nombre, forma de acceso, uso, protección e implantación son temas fundamentales en el diseño de un sistema operativo. Aquella parte del sistema operativo que trabaja con los archivos se conoce, como un todo, como el sistema de archivos.
Concepto 4 :
Debido a su importancia, es necesario que un sistema operativo tenga la capacidad de leer, escribir, acceder y mantener la integridad de un sistema de archivos. Un sistema de archivos provee al usuario con una abstracción que le permitirá crear con facilidad colecciones de datos llamados archivos. Estas colecciones deberán tener los siguientes requisitos o propiedades:
- Existencia a largo tiempo: Los archivos deberán ser almacenados sobre una unidad de almacenamiento y deberán permanecer allí aun cuando el usuario apague el ordenador.
- Deberán tener la capacidad de ser compartidos: Los archivos tendrán nombres que los identifique y deberán poseer permisos de acceso los cuales permitirán el compartimiento controlado entre procesos.
- Deberán poseer una estructura definida: Dependiendo del tipo de sistema de archivos, un archivo deberá poseer una estructura definida y conveniente; permitiendo que los archivos puedan ser organizados en orden jerárquico o en cualquier otro orden para reflejar su relación con otros archivos.
El sistema de archivos como hemos dicho, posee una abstracción que permite realizar varias operaciones sobre los archivos. Entre estas operaciones tenemos:
- Crear un archivo: El usuario o un proceso podrá crear un nuevo archivo el cual tomará una posición dentro de la estructura del sistema de archivos.
- Borrar un archivo: Un archivo podrá ser borrado de la estructura.
- Abrir un archivo: Un proceso podrá abrir un archivo permitiendo el acceso a la información contenida por dicho archivo. El proceso podrá ejecutar varias funciones sobre la información del archivo como leer, escribir, reemplazar, etc.
- Cerrar un archivo: Un proceso puede cerrar el archivo dejando atrás los privilegios de acceder a dicho archivo.
- Leer: Un proceso podrá leer parte de la información contenida en un archivo
- Escribir: Un proceso podrá añadir o reemplazar información en un archivo.
Los sistemas de archivos también mantienen una estructura de atributos asociada con cada uno de los archivos la cual provee información sobre la situación actual de un archivo, quien es su dueño, el tamaño del archivo, cuando fue creado, cuando fue modificado, privilegios de acceso, entre otros.
Organizacion de Archivos
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Se refiere a las diferentes maneras en las que puede ser organizada la información de los archivos, así como las diferentes maneras en que ésta puede ser accesada. Dado que hay 2 niveles de visión de los archivos (físico y lógico), se puede hablar también de 2 aspectos de organización de archivos: Organización de archivos lógicos y de archivos físicos.
Fig. 5.4.1 Organización de un sistema de archivos utilizando directorios. El sistema de archivos está relacionado especialmente con la administración del espacio de almacenamiento secundario, fundamentalmente con el almacenamiento de disco. Una forma de organización de un sistema de archivos puede ser la siguiente:
Esta forma de organización se muestra en la Fig. 5.4.1. Los nombres de archivos solo necesitan ser únicos dentro de un directorio de usuario dado. El nombre del sistema para un archivo dado debe ser único para el sistema de archivos. En sistemas de archivo “jerárquicos” el nombre del sistema para un archivo suele estar formado como el “nombre de la trayectoria” del directorio raíz al archivo. Organización lógica. La mayoría de las computadoras organizan los archivos en jerarquías llamadas carpetas, directorios o catálogos . (El concepto es el mismo independientemente de la terminología usada.) Cada carpeta puede contener un número arbitrario de archivos, y también puede contener otras carpetas. Las otras carpetas pueden contener todavía más archivos y carpetas, y así sucesivamente, construyéndose un estructura en árbol en la que una «carpeta raíz» (el nombre varía de una computadora a otra) puede contener cualquier número de niveles de otras carpetas y archivos. A las carpetas se les puede dar nombre exactamente igual que a los archivos (excepto para la carpeta raíz, que a menudo no tiene nombre). El uso de carpetas hace más fácil organizar los archivos de una manera lógica. La mayor parte de las estructuras de organizaciones alternativas de archivos se encuentran dentro de estas cinco categorías: Pilas
Fig. 5.4.2 Archivo de pilas:Registro de longitud variable. Conjunto variable de campos. Orden cronologico. Es la forma más fácil de organizar un archivo. Los datos se recogen en el orden en que llegan. Su objetivo es simplemente acumular una masa de datos y guardarla. Los registros pueden tener campos diferentes o similares en un orden distinto. Cada campo debe ser autodescriptivo, incluyendo tanto un campo de nombre como el valor. La longitud de cada campo debe indicarse implícitamente con delimitadores, explícitamente incluidos como un subcampo más. El acceso a los registros se hace por búsquedas exhaustiva y son fáciles de actualizar. Si se quiere encontrar un registro que contiene un campo particular y un valor determinado, es necesario examinar cada registro de la pila hasta encontrar el registro deseado. Si se quieren encontrar todos los registros que contienen un campo particular o que tienen un valor determinado para ese campo, debe buscarse el archivo entero. Se aplica cuando los datos se recogen o almacenan antes de procesarlos o cuando no son fáciles de organizar. Esta clase de archivo aprovecha bien el espacio cuando los datos almacenados varían en tamaño y estructura. Fuera de estos usos limitados, este tipo de archivos no se adapta a la mayoría de las aplicaciones. Archivos secuenciales
Fig. 5.4.3 Archivo secuencial: Registro de longitud fija. Conjunto fijo de campos en orden constante. Orden secuencial por el campo clave. Es la forma más común de estructura de archivos. Se emplea un formato fijo para los registros, son de la misma longitud y constan del mismo número de campos de tamaño fijo con un orden determinado. Se necesita almacenar los valores de cada campo; el nombre del campo y la longitud de cada uno son atributos de la estructura del archivo. Cada registro tiene un campo clave que lo identifica (generalmente es el primero de cada registro). Los registros se almacenan en secuencia por la clave. Se utilizan normalmente en aplicaciones de procesos por lotes, ya que es la única organización de archivos que se puede guardar tanto en cintas como en discos. Para las aplicaciones interactivas que incluyen peticiones o actualizaciones de registros individuales, los archivos secuenciales no son óptimos. El acceso requiere una búsqueda secuencial de correspondencias con la clave. Si el archivo entero o gran parte de él pueden traerse a la memoria principal de una sola vez, se podrán aplicar técnicas de búsquedas más eficientes. Al acceder un registro de un archivo secuencial grande, se produce un procesamiento extra y un retardo considerable. La organización física del archivo en una cinta o disco se corresponde exactamente con la organización lógica del archivo, por lo tanto el procedimiento habitual es ubicar los nuevos registros en un archivo de pila separado, es llamado archivo de registro o archivo de transacciones . Una alternativa es organizar físicamente el archivo secuencial como una lista enlazada, en cada bloque físico se almacena uno o más registros y cada bloque del disco contiene un puntero al bloque siguiente. La inserción de un nuevo registro implica la manipulación de puntero, pero no requiere que el nuevo registro ocupe una posición particular del bloque físico. Archivos secuenciales indexados
Fig. 5.4.4 Archivo secuancial indexado. Los registros se organizan en una secuencia basada en un campo clave presentando dos características, un índice del archivo para soportar los accesos aleatorios y un archivo de desbordamiento. El índice proporciona una capacidad de búsqueda para llagar rápidamente al registro deseado y el archivo de desbordamiento es similar al archivo de registros usado en un archivo secuencial, pero está integrado de forma que los archivos de desbordamiento se ubiquen siguiendo un puntero desde su registro predecesor. La estructura más simple tiene como índice un archivo secuencial simple, cada registro del archivo índice tiene dos campos, un campo clave igual al del archivo principal y un puntero al archivo principal. Para encontrar un campo especifico se busca en el índice hasta encontrar el valor mayor de la clave que es iguale o precede al valor deseado de la clave, la búsqueda continua en el archivo principal a partir de la posición que indique el puntero. Cada registro del archivo principal tiene un campo adicional que es un puntero al archivo de desbordamiento. Cuando se inserta un nuevo registro al archivo, también se añade al archivo de desbordamiento. El registro del archivo principal que precede inmediatamente al nuevo registro según la secuencia lógica se actualiza con un puntero del registro nuevo en el archivo de desbordamiento, si el registro inmediatamente anterior está también en el archivo de desbordamiento se actualizará el puntero en el registro. Para procesar secuencialmente un archivo completo los registros del archivo principal se procesarán en secuencia hasta encontrar un puntero al archivo de desbordamiento, el acceso continua en el archivo de desbordamiento hasta que encuentra un puntero nulo, entonces renueva el acceso donde se abandonó en el archivo principal. Archivos indexados
Fig. 5.4.5 Archivo indexado. A los registros se accede solo a través de sus índices. No hay resticción en la ubicación de los registros, al menos un índice contiene un puntero a cada registro y pueden emplearse registros de longitud variable. Se suelen utilizar dos tipos de índices, uno exhaustivo que contiene una entrada para cada registro del archivo principal y se organiza como un archivo secuencial para facilitar la búsqueda, el otro índice es parcial que contiene entrada a los registros donde esté el campo de interés. Con registro de longitud variable, algunos registros no contendrán todos los campos y cuando se añade un registro al archivo principal, todos los archivos de índices deben actualizarse. Archivos directos o de dispersión Explotan la capacidad de los discos para acceder directamente a cualquier bloque de dirección conocida. Se requiere un campo clave en cada registro. Los archivos directos son muy usados donde se necesita un acceso muy rápido, donde se usan registros de longitud fija y donde siempre se accede a los registros de una vez. Organización física. Los datos son arreglados por su adyacencia física, es decir, de acuerdo con el dispositivo de almacenamiento secundario. Los registros son de tamaño fijo o de tamaño variable y pueden organizarse de varias formas para constituir archivos físicos. |
