Explicacion i-nodos.ppt

Teoría de Sistemas Operativos

Administración de Archivos

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Archivos

Archivos

NombreNombre

Sistemas de Archivos :: punto de vista del usuario

Consiste en una serie de símbolos (letras ynúmeros principalmente).

Sirven de referencia para el usuario y paraciertas aplicaciones.

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EstructuraEstructura


Archivos

Archivos

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Estructura :: Secuencia de bytesEstructura :: Secuencia de bytes


Archivos

Desde el punto del SO, el archivo es un conjunto de bytes.

Este modelo es flexible.

La estructura del archivo tiene sentido para el usuario o para los procesos que los crearon.

Archivos

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Estructura :: Secuencia de RegistrosEstructura :: Secuencia de Registros


Archivos

Similar al anterior. El archivo está constituído por una serie de registros.

Cada registro tiene una estructura determinada y su tamaño no varía.

Las operaciones de lectura y escritura trabajan a nivel de registros (recuerdo de las tarjetas perforadas)

Archivos

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Estructura :: ÁrbolEstructura :: Árbol


Archivos

•El archivo está constituido por un árbol de registros.

•Cada registro tiene una llave, y el tamaño de él tamaño puede variar.

•El árbol se ordena con respecto a la llave.

Archivos

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TiposTipos


Archivos

•Archivos regulares–Aquellos que contiene información del usuario

•Archivos en ASCII: constan de líneas de texto•Binarios: ejecutables, imágenes, etc.., los ejecutables tienen cinco secciones: encabezado, texto, datos, bits de reasignación y tabla símbolos

Archivos

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TiposTipos


Archivos

•Directorios

Archivos del sistema para el mantenimiento de una estructura del sistema de archivos

Archivos

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TiposTipos


Archivos

•Archivos especiales de caracteres

Están relacionados con I/O y se utilizan para modelar dispositivos seriales de I/O tales como terminales, impresoras y acceso a redes.

Archivos

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TiposTipos


Archivos

•Archivos especiales de bloques

–Son utilizados para modelar discos

Archivos

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Tipos :: Archivos regularesTipos :: Archivos regulares

Sistemas de Archivos

Archivos

Número mágicoTamaño del texto

Tamaño delos datosTamaño de BBS

Tamaño tabla símbolos

Punto de entrada

Banderas

Texto

Datos

Bits dereasignación

Tabla de símbolos

Enc

abez

ado

16 bits




Punto de entrada

Banderas

Texto

Datos


Tabla de símbolos




Punto de entrada

Banderas

Texto

Datos


Tabla de símbolos

Enc

abez

ado

Enc

abez

ado

16 bits

Archivo ejecutable

Archivos

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AccesoAcceso


Archivos

Secuencial

- Registros en orden físico

- Siguiente registro es el que sigue físicamente al anterior.

- Cinta magnética, disco (no todos)

Archivos

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AccesoAcceso


Archivos

Directo

- Acceso directo (aleatorio) a los registros por su dirección física en un dispositivo de almacenamiento de acceso directo

- Los registros se graban en cualquier orden apropiado para una aplicación específica

- Hashing

Archivos

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AccesoAcceso


Archivos

• Secuencial indexado

- Se acomodan de acuerdo a una clave contenida en cada registro

- Sistema mantiene un índice con las direcciones físicas de ciertos registros principales

- Acceso a registros por medio de clave o mediante una búsqueda dentro del índice creado por el sistema

- Bases de Datos

Archivos

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AccesoAcceso


Archivos

Métodos por colas

-Se usa cuando es posible anticipar la secuencia en la que se procesarán los registros, (acceso secuencial y sec. indexado)

- Llevan a cabo una transferencia anticipada a través buffers.

- Procura tener el siguiente registro disponible para ser procesado tan pronto como se procesa el registro anterior.

Archivos

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AccesoAcceso


Archivos

Métodos de acceso básico

- Utilizados cuando no es posible anticipar el orden en el que se van a procesar los registros, (acceso directo)

- Lee y escribe bloques físicos.

Archivos

17

AtributosAtributos


Archivos

Creador

Propietario

Fecha Creación

Fecha Modificación

Tamaño Actual

Tamaña Máximo

Archivos

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OperacionesOperaciones


Archivos

• Manipulación a partir de operaciones:

- Abrir

- Cerrar

- Crear

- Eliminar

- Leer

- Escribir

- Agregar

- Buscar

Archivos

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Sistemas jerárquicosSistemas jerárquicos

Directorios

Archivos

•Almacenar todos los datos por archivo en el mismo lugar, (por entrada en el directorio)

Directorio_1 Atributos

Directorio_2 Atributos

Directorio_3 atributos

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Sistemas jerárquicosSistemas jerárquicos

Directorios

Archivos

•Almacenar un apuntador a otra estructura de datos

Directorio_1

Directorio_2

Directorio_3

Estructuras dedatos

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Rutas de acceso (PATH)Rutas de acceso (PATH)

Directorios

Archivos

Ruta de acceso absoluta.

Ruta de acceso relativa.

Directorio de trabajo.

22



Directorios

Archivos

Ruta de acceso absoluta.

/usr/local/bin/apache/bin/apachectl

Directorio Raíz

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Directorios

Archivos

Ruta de acceso relativa.

../apache/bin/apachectl

24



Directorios

Archivos


# cd /home/alm96/cbarkley# pwd# /home/alm96/cbarkley

25



Directorios

Archivos


# cd /home/alm96/cbarkley# pwd# /home/alm96/cbarkley

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Operaciones con directoriosOperaciones con directorios

Directorios

Archivos

Crear y eliminarAbrir y cerrarLeerCambiar de nombreLigar y desligar

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Sistemas de Archivos :: Implantación

IntroducciónIntroducción

Archivos

Cómo se realiza el registro de los bloques asociados a cada archivo.

El espacio en disco se divide en unidades de asignación, denominadas bloques

Cuando un proceso solicita espacio en disco se entregará una cantidad de bloques que satisfaga las necesidades.

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Sistemas de Archivos :: Implantación de Archivos

Tipos de implantaciónTipos de implantación

•Asignación adyacente

•Asignación en forma de lista ligada.

•Asignación mediante lista ligada y un índice.

•Nodos índice

•Asignación adyacente

•Asignación en forma de lista ligada.

•Asignación mediante lista ligada y un índice.

•Nodos índice

Archivos

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Tipos de implantación :: Asignación adyacenteTipos de implantación :: Asignación adyacente


Archivos

Los archivos se asignan a zonas contiguas de almacenamiento secundario.

Ventajas

- Fácil implantación ya que el registro de la localización de un archivo solo implica guardar la dirección donde este inicia y su longitud.

- El rendimiento es muy bueno puesto que el archivo se puede leer en una sola operación.

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Tipos de implantación :: Asignación adyacenteTipos de implantación :: Asignación adyacente


Archivos

Desventajas

- Para su implementación se hace necesario conocer el tamaño del archivo al momento de su creación.

-Se puede presentar fragmentación externa del disco, lo que requeriría hacer compactaciones frecuentemente.

-Dificulta que los archivos puedan variar de tamaño con el tiempo

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Tipos de implantación :: Lista ligadaTipos de implantación :: Lista ligada


Archivos

•Se mantiene a cada archivo como una lista ligada de bloques en disco

•La primera palabra de cada bloque se utiliza como apuntador a la siguiente. El resto del bloque contiene datos

•Se puede utilizar cada bloque del disco

•No se pierde espacio debido a la fragmentación

32



Archivos

•Es suficiente que la entrada del directorio guarde sólo la dirección en disco del primer bloque.

•Lectura secuencial directa, pero acceso aleatorio lento.

•Cantidad espacio para almacenar datos en un bloque ya no es potencia de dos. (menos eficiente)

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Archivos

Bloquearchivo

0

Bloquearchivo

1

Bloquearchivo

2

Bloquearchivo

3

Bloquearchivo

4

Archivo A

4 7 2 10 12

Bloquearchivo

0

Bloquearchivo

1

Bloquearchivo

2

Bloquearchivo

3

Archivo B

6 3 11 14

BloqueFísico

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Tipos de implantación :: Lista ligada con índiceTipos de implantación :: Lista ligada con índice


Archivos

•Elimina los problemas de la lista ligada.

•Toma la palabra del puntero de cada bloque del disco y lo coloca en una tabla o índice de la memoria.

35



Archivos

•Acceso aleatorio más sencillo

•Toda la tabla de estar en la memoria todo el tiempo para que funcione.

•Es utilizado por MS-DOS y win9x (FAT)

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Archivos

0 1 2 10 3 11 4 7 5 6 3 7 2 8 910 1211 1412 01314 015

El archivo A comienza aquí

Bloquefísico

El archivo B comienza aquí

Bloque no utilizado

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Tipos de implantación :: Nodos índiceTipos de implantación :: Nodos índice


Archivos

•Se asocia a cada archivo una pequeña tabla llamada nodo-i. (o nodo índice).

•La tabla contiene los atributos y direcciones en disco de los bloques del archivo.

•Primeras direcciones en disco se almacenan en el propio nodo-i.

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Archivos

•En Archivos pequeños toda la información está contenida en el nodo-i, el que se traslada del disco a memoria principal al abrir el archivo

•En Archivos grandes, una de las direcciones del nodo-i es la dirección de un bloque en el disco llamado bloque simplemente indirecto y contiene direcciones en discos adicionales.

•Unix utiliza “i-nodos”.

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ArchivosAtributos

Bloquesimplemente

indirecto Bloquedoblemente

indirecto

Bloquetriplemente

indirecto

Direccionesde los bloques

de datos

AtributosAtributos

Bloquesimplemente

indirecto Bloquedoblemente

indirecto

Bloquetriplemente

indirecto

Direccionesde los bloques

de datos

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Descripción Descripción

Sistemas de Archivos :: Implantación de Directorios

Archivos

Antes de poder acceder a un archivo, este debe ser abierto.

Al abrirlo, el sistema operativo utiliza la ruta de acceso (path) dada por el usuario para localizar el nombre en el directorio.

Allí se encuentra la información necesaria para encontrar los bloques en el disco.

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Descripción Descripción


Archivos

Según el tipo de Implementación del Sistema de Archivos, esta información puede ser:

•La dirección en disco de todo el archivo asignación adyacente),

•El número del primer bloque (listas ligadas y listas ligadas con índice)

•El número del nodo-i.

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Directorios en DOSDirectorios en DOS


Archivos

La longitud de cada entrada en el directorio es de 32 bytes.

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Directorios en UnixDirectorios en Unix


Archivos

Cada entrada contiene un nombre de archivo y sunodo-i.

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Directorios en UnixDirectorios en Unix


Archivos

Toda la información relativa a tamaño, tipo, fecha, hora y bloques de disco está almacenada en el nodo-i

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Directorios en Unix :: Ejemplo : abrir /usr/bin/lsDirectorios en Unix :: Ejemplo : abrir /usr/bin/ls


Archivos

1 .1 ..4 bin14 etc6 usr

/

Se busca el i-nodo del directorio usr enel directorio raíz (/)

46



Archivos

1 .1 ..4 bin14 etc6 usr

/

Head

132

i-nodo 6

==> /usr está asociado el i-nodo 6.==> Este i-nodo nos dice que el directorio se encuentra en el bloque 132 del disco

47



Archivos

1 .1 ..4 bin14 etc6 usr

/

Head

132

i-nodo 6

6 .1 ..41 sbin15 local61 bin

/usr

==> Dicha estructura (/usr) nos dice que el directorio bin tiene asociado el i-nodo 61.

48



Archivos

Head

132

i-nodo 6


/usr

Head

87

i-nodo 61

==> /usr/bin está asociado el i-nodo 61.==> Este i-nodo nos dice que el directorio bin se encuentra en el bloque 87 del disco

49



Archivos


/usr

Head

87

i-nodo 61

87 .6 ..78 cp83 rm91 ls

/usr/bin

==> La estructura de /usr/bin nos dice que el archivo ls tiene asociado el i-nodo 91.

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Archivos

Head

87

i-nodo 61

87 .6 ..78 cp83 rm91 ls

/usr/bin

AtributosAtributosAtributos

i-nodo 91

==> Finalmente el i-nodo 91 se carga en memoria y se ejecuta el programa

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Registro de bloques libres En forma de lista ligadaEn forma de Mapa de Bits

Registro de bloques libres En forma de lista ligadaEn forma de Mapa de Bits

Sistemas de Archivos :: Administración de Espacio en Disco

Archivos

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Archivos

Bloque1

Bloque2

Bloque3

Bloque4

Bloque5

Bloque6

Bloque7

Bloque8

Bloque9

Bloque10

Bloque11

Bloque12


Registro de bloques libres ::En forma de lista ligadaRegistro de bloques libres ::En forma de lista ligada

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Archivos

Bloque1

Bloque2

Bloque3

Bloque4

Bloque5

Bloque6

Bloque7

Bloque8

Bloque9

Bloque10

Bloque11

Bloque12

0 1 1 01 1 0 00 1 0 0


Registro de bloques libres ::En forma de mapa de bitsRegistro de bloques libres ::En forma de mapa de bits

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ArchivosSistemas de Archivos :: Administración de Espacio en Disco

Restricción de espacio: Cuotas (Disk Quotas)Restricción de espacio: Cuotas (Disk Quotas)

Cuotas: Número máximo de recursos (Kbytes, archivos) del sistema de archivos de que puede disponer un usuario.

El i-nodo de cada archivo abierto contiene un puntero a una tabla de cuotas del usuario que abrió el fichero. La tabla contienen los límites flexibles y estrictos de número de bloques y archivos permitidos.

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ArchivosSistemas de Archivos :: Confiabilidad

Los discos, como cualquier otro dispositivo hardware, pueden fallar. Pero los usuarios quieren seguir trabajando...

Los discos, como cualquier otro dispositivo hardware, pueden fallar. Pero los usuarios quieren seguir trabajando...

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Bloques defectuososBloques defectuosos

Solución software

Se detectan los bloqueos defectuosos utilizando una función (format, chkdsk, fsck, etc).

El programa indica en la tabla correspondiente que el bloque es defectuoso, y por lo tanto no debe ser usado.

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Bloques defectuososBloques defectuosos

Solución hardware

El fabricante proporciona una lista de sectores defectuosos tras realizar el formateo a bajo nivel.

Esta lista se almacena en un bloque o sector, junto a los sustitutos de los bloques defectuosos.

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ArchivosSistemas de Archivos :: Respaldos

Cuando un bloque se corrompe durante el tiempo de funcionamiento, los datos normalmente se pierden, y deben ser restaurados desde un sistema de respaldo, que contenga copia en cinta, disco óptico, o en otro disco magnético del sistema de archivos.

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ArchivosSistemas de Archivos :: Respaldos

Respaldos incrementales:

Sólo los cambios desde el último respaldo general.

Algunas técnicasAlgunas técnicas

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ArchivosSistemas de Archivos :: Consistencia

Las faltas de consistencia se producen cuando:

Hay una fallo en sistema entre la modificación de un bloque (en memoria) y su copia en disco.

Lo anterior es especialmente grave si el bloque contiene i-nodos, directorios o listas de bloques libres

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Surgen dos necesidades:

•Herramientas que comprueben la consistencia.

•Herramientas que restablezcan la consistencia.

62


El programa que analiza la consistencia:

•Crea una tabla de bloques ocupados .

•Crea una tabla de bloques libres, que actualiza leyendo los i-nodos y la lista de bloques libres del sistema.

1er tipo de análisis de consistencia1er tipo de análisis de consistencia

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Inconsistencias posibles:

• Un bloque no está en ninguna de las dos tablas.

• Un bloque aparece en las dos tablas

• Un bloque aparece más de una vez en una de las tablas.

1er tipo de análisis de consistencia:1er tipo de análisis de consistencia:

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1er tipo de análisis de consistencia: Posibles Incons.1er tipo de análisis de consistencia: Posibles Incons.

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El programa que analiza la consistencia:

El programa recorre el árbol de directorios

Crea una tabla de i-nodos que contiene el número referencias hechas a un archivo.

El número de referencias se comparan con el número de enlaces que aparece en los propios i-nodos.

2do tipo de análisis de consistencia2do tipo de análisis de consistencia

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2do tipo de análisis de consistencia2do tipo de análisis de consistencia

Inconsistencias posibles:

•El número enlaces es mayor que el número de referencias desde los directorios.

•El número de enlaces es menor que el número de referencias.

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Otros tipo de análisis de consistenciaOtros tipo de análisis de consistencia

Otras comprobaciones:

•Número de i-nodo mayor que el máximo posible.

•Permisos “extraños'', directorios muy grandes, “setuid'' en sitios “raros''.

•Comprobación contra una lista de “firmas'', fechas y tamaños.

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