UNIDAD 5. SISTEMAS DE FICHEROS.

Concepto.

Todas las aplicaciones de computadora requieren almacenar y recuperar informacin. Mientras un

proceso est en ejecucin, puede almacenar una cantidad limitada de informacin dentro de su

propio espacio de direcciones. Sin embargo, la capacidad de almacenamiento est restringida por

el tamao del espacio de direcciones virtuales. Para algunas aplicaciones este tamao es

adecuado; para otras, tales como las de reservaciones en aerolneas, las bancarias o las de

contabilidad corporativa, puede ser demasiado pequeo.

Un segundo problema relacionado con el mantenimiento de la informacin dentro del espacio de

direcciones de un proceso es que cuando el proceso termina, la informacin se pierde. Un tercer

problema es que frecuentemente es necesario que varios procesos accedan a (partes de) la

informacin al mismo tiempo

En consecuencia, tenemos tres requerimientos esenciales para el almacenamiento de informacin

a largo plazo:

1. Debe ser posible almacenar una cantidad muy grande de informacin.

2. La informacin debe sobrevivir a la terminacin del proceso que la utilice.

3. Mltiples procesos deben ser capaces de acceder a la informacin concurrentemente.

Los archivos son unidades lgicas de informacin creada por los procesos. En general, un disco

contiene miles o incluso millones de archivos independientes. De hecho, si concibe a cada archivo

como un tipo de espacio de direcciones, no estar tan alejado de la verdad, excepto porque se

utilizan para modelar el disco en vez de modelar la RAM.

Los archivos son administrados por el sistema operativo. La manera en que se estructuran,

denominan, abren, utilizan, protegen, implementan y administran son tpicos fundamentales en

el diseo de sistemas operativos. La parte del sistema operativo que trata con los archivos se

conoce como sistema de archivos. El aspecto ms importante de un sistema de archivos es su

apariencia; es decir, qu constituye un archivo, cmo se denominan y protegen los archivos qu

operaciones se permiten con ellos, etctera.

Nomenclatura de archivos

Los archivos son un mecanismo de abstraccin. Proporcionan una manera de almacenar

informacin en el disco y leerla despus. Esto se debe hacer de tal forma que se proteja al usuario

de los detalles acerca de cmo y dnde se almacena la informacin y cmo funcionan los discos en

realidad.

Las reglas exactas para denominar archivos varan un poco de un sistema a otro, pero todos los

sistemas operativos actuales permiten cadenas de una a ocho letras como nombres de archivos

legales. Muchos sistemas de archivos admiten nombres de hasta 255 caracteres. Algunos sistemas

de archivos diferencian las letras maysculas de las minsculas, mientras que otros no.

Muchos sistemas operativos aceptan nombres de archivos en dos partes, separadas por un punto,

como en prog.c. La parte que va despus del punto se conoce como la extensin del archivo y por

lo general indica algo acerca de su naturaleza.

ESTRUCTURA DE ARCHIVOS

Los archivos se pueden estructurar en una de varias formas. Tres posibilidades comunes se

describen en la siguiente figura.

El archivo en la figura (a) es una secuencia de bytes sin estructura: el sistema operativo no sabe, ni

le importa, qu hay en el archivo. Todo lo que ve son bytes. Cualquier significado debe ser

impuesto por los programas a nivel usuario. Tanto UNIX como Windows utilizan esta metodologa.

En la figura (b) un archivo es una secuencia de registros de longitud fija, cada uno con cierta

estructura interna. El concepto central para la idea de que un archivo sea una secuencia de

registros es la idea de que la operacin de lectura devuelva un registro y la operacin de escritura

sobrescriba o agregue un registro.

TIPOS DE ARCHIVOS

Muchos sistemas operativos soportan varios tipos de archivos. Por ejemplo, UNIX y Windows

tienen archivos y directorios regulares. UNIX tambin tiene archivos especiales de caracteres y de

bloques. Los archivos regulares son los que contienen informacin del usuario. Todos los archivos

de la figura son archivos regulares. Los directorios son sistemas de archivos para mantener la

estructura del sistema de archivos. Los archivos especiales de caracteres se relacionan con la

entrada/salida y se utilizan para modelar dispositivos de E/S en serie, tales como terminales,

impresoras y redes. Los archivos especiales de bloques se utilizan para modelar discos.

Por lo general, los archivos regulares son archivos ASCII o binarios. Los archivos ASCII consisten en

lneas de texto. En algunos sistemas, cada lnea se termina con un carcter de retorno de carro. En

otros se utiliza el carcter de avance de lnea. Algunos sistemas (por ejemplo, MS-DOS) utilizan

ambos. No todas las lneas necesitan ser de la misma longitud. La gran ventaja de los archivos

ASCII es que se pueden mostrar e imprimir como estn, y se pueden editar con cualquier editor de

texto.

ACCESO A ARCHIVOS

Los primeros sistemas operativos proporcionaban slo un tipo de acceso:

Acceso secuencial. En estos sistemas, un proceso poda leer todos los bytes o registros en un

archivo en orden, empezando desde el principio, pero no poda saltar algunos y leerlos fuera de

orden. Sin embargo, los archivos secuenciales podan rebobinarse para poder leerlos todas las

veces que fuera necesario. Los archivos secuenciales eran convenientes cuando el medio de

almacenamiento era cinta magntica en vez de disco.

Cuando se empez a usar discos para almacenar archivos, se hizo posible leer los bytes o registros

de un archivo fuera de orden, pudiendo acceder a los registros por llave en vez de posicin. Los

archivos cuyos bytes o registros se pueden leer en cualquier orden se llaman archivos de acceso

aleatorio. Son requeridos por muchas aplicaciones.

Los archivos de acceso aleatorio son esenciales para muchas aplicaciones, como los sistemas de

bases de datos. Si el cliente de una aerolnea llama y desea reservar un asiento en un vuelo

especfico, el programa de reservacin debe poder tener acceso al registro para ese vuelo sin

tener que leer primero los miles de registros de otros vuelos.

Es posible utilizar dos mtodos para especificar dnde se debe empezar a leer. En el primero, cada

operacin read da la posicin en el archivo en la que se va a empezar a leer. En el segundo se

provee una operacin especial (seek) para establecer la posicin actual. Despus de una operacin

seek, el archivo se puede leer de manera secuencial desde la posicin actual. Este ltimo mtodo

se utiliza en UNIX y Windows.

ATRIBUTOS DE ARCHIVOS.

Todo archivo tiene un nombre y sus datos. Adems, todos los sistemas operativos asocian otra

informacin con cada archivo; por ejemplo, la fecha y hora de la ltima modificacin del archivo y

su tamao. A estos elementos adicionales les llamaremos atributos del archivo. Algunas

personas los llaman metadatos. La lista de atributos vara considerablemente de un sistema a

otro. La tabla siguiente muestra algunas de las posibilidades, pero existen otras. Ningn sistema

existente tiene todos, pero cada uno de ellos est presente en algn sistema.

DIRECTORIOS

Para llevar el registro de los archivos, los sistemas de archivos por lo general tienen directorios o

carpetas, que en muchos sistemas son tambin archivos.

Sistemas de directorios de un solo nivel.

La forma ms simple de un sistema de directorios es tener un directorio que contenga todos los

archivos. Algunas veces se le llama directorio raz, pero como es el nico, el nombre no importa

mucho. En las primeras computadoras personales, este sistema era comn, en parte debido a que

slo haba un usuario.

Sistemas de directorios jerrquicos.

Tener un solo nivel es adecuado para aplicaciones dedicadas simples (e incluso se utilizaba en las

primeras computadoras personales), pero para los usuarios modernos con miles de archivos, sera

imposible encontrar algo si todos los archivos estuvieran en un solo directorio.

IMPLEMENTACIN DE SISTEMAS DE ARCHIVOS

Los usuarios se preocupan acerca de cmo nombrar los archivos, qu operaciones se permiten en

ellos, cul es la apariencia del rbol de directorios y cuestiones similares de la interfaz. Los

implementadores estn interesados en la forma en que se almacenan los archivos y directorios,

cmo se administra el espacio en el disco y cmo hacer que todo funcione con eficiencia y

confiabilidad.

Distribucin del sistema de archivos

Los sistemas de archivos se almacenan en discos. La mayora de los discos se pueden dividir en una

o ms particiones, con sistemas de archivos independientes en cada particin. El sector 0 del disco

se conoce como el MBR (Master Boot Record; Registro maestro de arranque) y se utiliza para

arrancar la computadora. El final del MBR contiene la tabla de particiones, la cual proporciona las

direcciones de inicio y fin de cada particin. Una de las particiones en la tabla se marca como

activa. Cuando se arranca la computadora, el BIOS lee y ejecuta el MBR. Lo primero que hace el

programa MBR es localizar la particin activa, leer su primer bloque, conocido como bloque de

arranque, y ejecutarlo. El programa en el bloque de arranque carga el sistema operativo contenido

en esa particin. Por cuestin de uniformidad, cada particin inicia con un bloque de arranque no

contenga un sistema operativo que se pueda arrancar. Adems, podra contener uno en el futuro.

Adems de empezar con un bloque de arranque, la distribucin de una particin de disco vara

mucho de un sistema de archivos a otro. A menudo el sistema de archivos contendr algunos de

los elementos que se muestran en la El primero es el superbloque. Contiene todos los parmetros

clave acerca del sistema de archivos y se lee en la memoria cuando se arranca la computadora o se

entra en contacto con el sistema de archivos por primera vez. La informacin tpica en el

superbloque incluye un nmero mgico para identificar el tipo del sistema de archivos, el nmero

de bloques que contiene el sistema de archivos y otra informacin administrativa clave.

A continuacin podra venir informacin acerca de los bloques libres en el sistema de archivos, por

ejemplo en la forma de un mapa de bits o una lista de apuntadores.