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Gerenciamento de Arquivos Gerenciamento de Arquivos

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Page 1: Gerenciamento de Arquivos. Sistema de arquivos Dispositivos com tecnologias variadas CD-ROM, DAT, HD, Floppy, ZIP SCSI, IDE, ATAPI,... sistemas de arquivos

Gerenciamento de ArquivosGerenciamento de Arquivos

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Gerenciamento de ArquivosGerenciamento de Arquivos

Sistema de arquivos

• Dispositivos com tecnologias variadas• CD-ROM, DAT, HD, Floppy, ZIP• SCSI, IDE, ATAPI, ...• sistemas de arquivos em rede

• Interfaces de acesso uniforme• visão homogênea dos dispositivos• transparência para as aplicações

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Gerenciamento de ArquivosGerenciamento de Arquivos

Arquit. da gerência de arquivos

Sistema de arquivos lógicos

Organização de arquivos

Sistema de arquivos básico

Controle de entrada/saída

Dispositivos físicos

API de acesso a arquivos

aplicaçãoaplicação

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Dispositivos e drivers

• Dispositivo físico:• armazenamento dos dados• estruturados em blocos de bytes (~ 512 bytes)• CD-ROM, hard disk, floppy, fitas

• Driver de dispositivo:• acesso em baixo nível aos dispositivos• gerencia interrupções e DMA• mapeia acessos a trilhas/setores/cabeças em

operações sobre portas de E/S do dispositivo

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Visão dos dispositivos

0 1 2 3 4 5 6 7

• Visão física: cabeças, trilhas, setores• Visão lógica: vetor de blocos idênticos

• Função do sistema de arquivos básico

Visão física Visão lógica

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Sistema de arquivos básico

• Aciona comandos de leitura/escritanos drivers de dispositivos.

• Mostra o dispositivo como um vetorde blocos de mesmo tamanho.

• Blocos lógicos entre 512 bytes e 8 Kbytes

• Pode efetuar buffering e caching:• Buffering: otimizar acessos reais em escrita.• Caching: otimizar acessos reais em leitura.

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Buffering & caching

buffer cache

disco disco

processo processo

kernel

buffering caching

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Escalonamento de disco

• Acesso ao disco por vários processos– processos acessam áreas distintas– o disco é um dispositivo LENTO– desempenho de I/O pode ser péssimo

• Acesso ao disco deve ser escalonado– escolher ordem de atendimento dos pedidos de

acesso aos discos– buscar o melhor desempenho

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Exemplos de escalonamento

bomruim

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Organização de arquivos

• Problema:• Como armazenar diversos arquivos dentro

de um único vetor de blocos lógicos ?• Cada arquivo também deve ser visto como

uma seqüência de blocos lógicos.

• Restrições:• flexibilidade de alocação• rapidez de acesso (seqüencial e aleatório)• eficiência no uso do espaço real em disco

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Gerenciamento de ArquivosGerenciamento de Arquivos

Organização de arquivos

0 1 2 3 4 5 6 7

?

readme.txt

0 1 2

prova.doc

0 1 2 3 4 5 6 7

aula.pdf

0 1 2 3 4

Dispositivofísico

Vetor deblocoslógicos

Arquivos

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Técnicas de alocação

• Formas de mapear os blocos dos arquivos em posições no vetor de blocos lógicos

• Alocação contígua de arquivos• Alocação em listas encadeadas

– listas diretas ou listas indexadas• Alocação indexada

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Alocação contígua de arquivos

• Cada arquivo ocupa um conjunto de blocos lógicos consecutivos.

• Não há blocos vazios entre os blocos de um mesmo arquivo.

• Para cada arquivo, o diretório informa seu bloco de início e o no de blocos.

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Alocação contígua

readme.txt 010 003prova.doc 002 008Aula.pdf 017 005

arquivo inicio #blocos

0 1 2 3 4 5 6 7

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Alocação contígua

• Vantagens:– Simplicidade de implementação.– Rapidez de acesso aos arquivos:

• todos os blocos do arquivo estão próximos.– Facilidade de acesso seqüencial e aleatório:

• sequencial: basta ler os blocos consecutivos• aleatório: posições internas podem ser facilmente

calculadas a partir da posição do bloco inicial.

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Alocação contígua

• Desvantagens:– Pouca flexibilidade no crescimento dos

arquivos.– Tamanho máximo do arquivo deve ser

conhecido no momento da alocação.– Ocorrência de fragmentação externa.– Necessidade de desfragmentação periódica.

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Fragmentação externa

• Espaços vazios entre blocos de arquivos.• À medida que o sistema evolui:

– arquivos são criados e removidos– mais espaços vazios aparecem.– os espaços vazios ficam menores.

Alocar novos arquivos torna-se difícil !

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Evolução da fragmentação

t

aloca aloca

aloca aloca

Agora, como alocar um arquivo com 4 blocos ?

remove remove

remove

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Desfragmentação

• Mover arquivos para reagrupar os fragmentos em espaços maiores

• Visa permitir alocar arquivos maiores• Deve ser feita periodicamente• Uso de algoritmos para minimizar

movimentação de arquivos (rapidez)

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Estratégias de desfragmentação

Situação inicial

Moveu 6 blocos

Moveu 4 blocos

Moveu 2 blocos

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Estratégias de alocação

• First-fit: usar o primeiro espaço livre• maior rapidez de alocação• pouca preocupação com fragmentos

• Best-fit: usar o menor espaço livre• usar o melhor possível os espaços em disco• fragmentos residuais são pequenos

• Worst-fit: usar o maior espaço livre• fragmentos residuais são maiores (mais úteis)

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Alocando um arquivo c/ 2 blocos

Worst-fit

Best-fit

First-fit

Situação inicial

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Alocação encadeada

• Os arquivos são armazenados como listas de blocos

• cada bloco aponta para o próximo• diretório aponta para o bloco inicial• os blocos podem estar espalhados

• Base de funcionamento da FAT– sistema de arquivos Windows

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Alocação encadeada

readme.txt 010 003prova.doc 002 008Aula.pdf 017 005

arquivo inicio #blocos

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Alocação encadeada

• Vantagens• não há fragmentação externa• todo o disco pode ser usado• tamanho dos arquivos pode ser mudado facilmente

• Desvantagens• acesso aleatório é mais demorado• maior fragilidade em caso de problemas

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Alocação indexada

• Baseada em tabelas de blocos– um bloco especial guarda a tabela de blocos do

arquivo: index-node (i-node)– diretório aponta para os i-nodes– blocos podem estar espalhados

• Base de funcionamento do UNIX

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Alocação indexada

readme.txt 010 003prova.doc 002 008Aula.pdf 017 005

arquivo inicio #blocos

I-node

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Alocação indexada

• Vantagens• não há fragmentação externa• todo o disco pode ser usado• acesso rápido• robustez em caso de problemas

• Desvantagens• gerência mais complexa• espaço em disco perdido com os i-nodes

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Fragmentação interna

• Arquivos são alocados em blocos:• Os blocos têm tamanho fixo.• Entre 512 bytes e 8 Kbytes.• Um bloco não pode ser alocado parcialmente.

• Se usarmos blocos de 4096 bytes:• um arquivo de 5700 bytes ocupará 2 blocos.• 2492 bytes serão perdidos no último bloco.

• Em média, perde-se 1/2 bloco por arquivo.

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Tamanho dos blocos

• A escolha do tamanho dos blocos é importante para a eficiência do sistema.

• Blocos pequenos:• menor perda por fragmentação interna• mais blocos por arquivo: maior custo de gerência

• Blocos grandes:• maior perda por fragmentação interna• menos blocos por arquivo: menor custo de gerência