Os sistemas de arquivos estão presentes em todos os sistemas operacionais atuais como ferramenta para organização do armazenamento e recuperação das informações. Neste trabalho temos como o principal objetivo desmistificar o funcionamento dos sistemas de arquivos juntamente como o detalhamento do seu modo de operação básico. Falaremos também nas funcionalidades existentes em alguns dos sistemas de arquivos existentes no sistemas operacionais atuais tais como Fat32, NTFS, Ext{2,3,4}, ZFS e complementaremos o conteúdo com melhoria na forma de acesso, redundância e recuperação dos arquivos com a utilização da tecnologia RAID (Redundant Array of Independent/Inexpensive Disks ou Conjunto Redundante de Discos Independentes/Econômicos).

1. SISTEMAS DE ARQUIVOS
Pedro José
Sistemas Operacionais

2. Roteiro
 Porque dos sistemas de arquivos
 Arquivos
 Nomeclatura, estrutura e tipos
 Acesso, atributos e operações
 Implementações
 Diretórios
 Operações
 Implementações
 Arquivos compartilhados
 Journaling
 Sistemas Virtuais
 Gerenciamento de espaço livre
 Exemplos: Fat, NTFS, Ext e ZFS
 RAID 1,0 e 10

3. Porque dos sistemas operacionais
 Como persistir uma determinada informação
 Como recuperar uma determinada informação
 Como compartilhar informações entre os processos
 Como controlar o acesso a uma informação
 Como manipular alto número de informações

4. Nomeclatura
 Definido como uma cadeia de caracteres
 Tamanho limitado em alguns sistemas
 Restrições para alguns caracteres
 Extensões
 Nem todos utilizam
 Associação com aplicativos
 Diferente manipulação

5. Estrutura
 Sequência de bytes
 Registro
 Árvore

6. Tipos de arquivos
 Regulares
 Diretórios
 Arquivos de caracteres especiais(E/S)
 Arquivos especiais de bloco

7. Formas de acesso
 Sequencial
 Acesso aleatório

8. Atributos
 Metadados ou informações sobre os arquivos
 Flags
 Segurança e controle de acesso
 Carimbos de tempo

9. Operações com arquivos
 Ações disponíveis pelo Sistema operacional para
manipular os arquivos
 Create
 Delete
 Open
 Close
 Read
 Write
 Get Attributes
 Set Attributes
 Rename

10. Implementação
 Diferentes formas de armazenar/recuperar as
informações em disco
 Alocação contígua ou continua
 Alocação por lista encadeada
 Alocação por lista encadeada utilizando a memória
 I-nodes

11. Alocação contígua ou contínua

12. Alocação por lista enc.

13. Alocação por lista enc. na memória

14. I-nodes

15. Diretórios
 Estrutura pensada para gerenciar e organizar os
arquivos no sistema de arquivos
 Nomeclatura
 Operações
 Tipos de organização
 Diretório de nível único
 Árvore hieráquica

16. Operações com arquivos
 Ações disponíveis pelo Sistema operacional para
manipular os diretórios
 Create
 Delete
 Opendir
 Closedir
 Readdir
 Rename

17. Diretório raiz

18. Árvore de diretórios

19. Árvore de diretórios no linux

20. Implementação dos diretórios
 Diferentes formas de armazenar/recuperar as
informações sobre os diretórios
 Recuperação dos atributos
 Recuperação dos atributos em sistemas que usam I-
nodes

21. Arquivos compartilhados
 Existem alguns problemas na implementação de
arquivos compartilhados referente a como os mesmos
estão ligados
 Ligação simbólica(soft link)
 Caracterizada pelo uso de um tipo especial de arquivo(link) e a
atribuição de um caminho para os dois ponteiros
 Após a remoção, apenas o caminho para o arquivo é removido
 Ligação estrita(hard link)
 Caracterizada pelo apontamento físico para o mesmo arquivo e
o uso de contadores
 Após a remoção o i-node não é removido, apenas

22. Journaling
 Problema da remoção/atualização dos arquivos
 Remover o arquivo > liberar as estruturas
 Ações atômicas
 Sistema criado para implementar uma melhor
tolerância a falhas

23. Sistema de arquivos virtuais
 Solução encontrada para gerenciar diferentes
sistemas de arquivos em um determinado Sistema
operacional em execução
 Acessar sistemas de arquivos de rede(NFS)

24. Gerenciamento de espaço livre
 Lista encadeada
 Um bloco de dados não fica livre pois contém
apontamento para os demais
 Ex.: um bloco de 1Kb pode conter 255 ponteiros de 32
bits
 Mapa de bits
 Economia de espaço 1 bloco livre = 1 bit no mapa

25. Exemplos de sistemas de arquivos
 Microsoft
 FAT
 8, 12, 16, 32 bits + cluster de setores + tabela de alocação
 NTFS
 32, 64 bits + cluster de setores + Journal + criptografia + permissões
 Outros
 Ext 2
 I-nodes + VFS + pré-alocação
 Ext 3
 I-nodes + VFS + pré-alocação + Journal + compatibilidade
 ReiserFS
 Journal native + blocos de 512, 1024, 4096 e 8192 bytes
 ZFS
 128 bits + Journal + checksum além do bloco de dados + raiz única e snapshots
rápidos

26. RAID
 RAID 1 – espelhamento/correção de erros
 Mínimo dois discos
 RAID 0 – segmentação
 Mínimo dois discos
 RAID 10 – 1 + 0
 Mínimo quatro discos