Gestión de almacenamiento

Gestión de Almacenamiento
Sistemas de Archivos

Julio 2011

Archivos.
Consideraciones
 Utilizados para la entrada a un programa .

 La salida de una aplicación es salvada en un archivo para
su almacenamiento a largo plazo y, para accesos posteriores
por parte del usuario y de otros programas.

 Un sistema de administración de archivos necesita como
mínimo algunos servicios especiales del SO.

 Como máximo el sistema de administración de archivos
por completo se considerará parte SO

Archivos.
Términos Usados
 Campo (Field)
 Elemento básico de datos
 Contiene un solo valor
 Caracterizado por su longitud y tipo de dato
 Registro (Record)
 Colección de campos relacionados
 Tratado como una unidad
Ejemplo: Registro de Empleado

Archivos.
Términos Usados
 Archivo (File)
 Colección de registros similares
 Tratado como una sola entidad
 Tienen nombres únicos
 Pueden restringir el acceso de ciertos usuarios
 Base de Datos (Database)
 Colección de datos relacionados
 Existen relaciones entre los elementos
 Generalmente se dispone de un sistema de gestión de base de
datos separado, aunque dichos sistemas puedan hacer uso de
algunos programas de gestión de archivos

Archivos.
Sistema de Administración

La manera en la que el usuario puede acceder a los
archivos
El programador no necesita desarrollar el software de
gestión de archivos

Archivos.
Objetivos
 Cumplir las necesidades de gestión de datos y con
los requisitos del usuario
 Garantizar en lo posible, que los datos en los
archivos son válidos
 Optimizar el rendimiento (productividad global,
tiempo de respuesta)
 Ofrecer soporte de I/O para la variedad de tipos
de dispositivos de almacenamiento

Archivos.
Objetivos
 Minimizar o eliminar la posibilidad de pérdida o
destrucción de datos
 Ofrecer un conjunto estándar de rutinas de I/O
 Proporcionar soporte de I/O para múltiples
usuarios, en el caso de sistema multiusuario

Arquitectura del Sistema de Archivos
User Program

Indexed
Pile Sequential Indexed Hashed
Sequential

Logical I/O

Basic I/O Supervisor

Basic File System

Disk Device Driver Tape Device Driver

User Program

Indexed
Pile  Nivel de abstracción más bajo
Sequential
Sequential
Indexed Hashed
 Se comunica directamente con los dispositivos periféricos

Logical I/O
Responsable de comenzar las operaciones de I/O en un dispositivo
 Responsable de procesar la terminación de una petición de I/O
 Son considerados generalmente como parte del SO
Basic File System


User Program

 I/O físico
 Trata con bloques de datos que son intercambiados con sistemas
de disco o cinta
 Se preocupa de ubicar dichos bloques en el dispositivo de
Indexed
Pile almacenamiento secundario
Sequential
Sequential
Indexed Hashed
 Tiene que ver con el al almacenamiento intermedio en memoria
principal de los bloques referenciados con anterioridad
Logical I/O
 A menudo se considera parte del OS

Basic File System


User Program

 Responsable de la iniciación y terminación de todo el I/O con archivos
 Mantiene estructuras de control para encargarse del I/O con los
dispositivos, la planificación y el estado de los archivos
Indexed
 Sequential
Concierne a la planificación del acceso para optimizar el performance
 Es parte del sistema operativo
Logical I/O


Basic File System


User Program

 Indexed
Permite a usuarios y aplicaciones acceder a los registros

Sequential
Mantiene datos básicos sobre los archivos
Logical I/O


Basic File System


Método de Acceso
 User Program
Proporciona una interfaz estándar entre las aplicaciones y los
sistemas de archivo y dispositivos que guarden datos
 Refleja las distintas estructuras de archivo
 Refleja las diferentes formas de almacenar y procesar los datos

Indexed
Sequential

Logical I/O


Basic File System


Funciones de la Gestión de Archivos
 Identificar y localizar un archivo seleccionado
 Usar un directorio para describir la localización de
todos los archivos más sus atributos
 En un sistema compartido, describir el control de
acceso de usuario
 Manejar el bloqueo para el acceso a los archivos
 Asignar archivos para liberar bloques
 Gestionar almacenamiento libre para los bloques
disponibles

Criterios para la Organización de
Archivos
 Acceso rápido para la recuperación eficaz de información
 Necesitado cuando se accede a un registro
 No necesitado para el modo batch
 Facilidad de actualización para ayudar a mantener la
información al día
 Un archivo en CD-ROM nunca será actualizado y
la facilidad de actualización no se considera

Criterios para la Organización de
Archivos
 Economía de almacenamiento para reducir costos
 Redundancia mínima en los datos
 Redundancia puede ser usada para acelerar el
acceso tal como un índice
 Mantenimiento simple para reducir costos y la posibilidad
de errores
 Fiabilidad para asegurar la confianza en los datos

Organización de archivos
La mayor parte de las estructuras empleadas en los
sistemas reales, se encuentran en una de 5 categorías o
puede implantarse como una combinación de estas
organizaciones
Las cinco organizaciones son:
 Pila
 Archivos secuenciales
 Archivos secuenciales indexados
 Archivos indexados
 Archivos directos o de dispersión (hash)

Organización de archivos.
Pila
 Los datos son recolectados en el orden en el cual ellos
llegan
 El propósito es acumular una masa de datos y guardarla
 Los registros pueden tener campos diferentes o campos
similares en un orden distinto
 Ninguna estructura
 Acceso al registro es por búsqueda exhaustiva (es
necesario examinar cada registro hasta encontrar el
registro deseado o, se haya recorrido el archivo
completo)

Pila
 No se adapta a la mayoría de las aplicaciones
 Registros de longitud variable
 Conjunto variable de campos
 Orden cronológico

Pila

Archivos secuenciales
 Forma más común de estructura de archivo
 Formato fijo usado para los registros
 Los registros son de la misma longitud
 Todos los campos tienen el mismo orden y la misma
longitud
 Nombre de campos y las longitudes son atributos del
archivo
 La organización secuencial de archivos es la única que
se puede guardar tanto en cinta como en disco

 Un campo es el campo clave
• Unívocamente identifica el registro
• Los registros son almacenados en secuencia de la clave
 Nuevos registros son almacenados en un archivo de
log o archivo de transacción
 Actualización batch es realizada para mezclar (merge)
el archivo de log con el archivo maestro
• Para aplicaciones interactivas, archivos secuenciales ofrecen
un rendimiento pobre

Campo clave
(Key Field)

Organización de archivos. Archivos Secuenciales
Indexados
El índice proporciona una capacidad de búsqueda para
llegar rápidamente a las proximidades de un registro
deseado

Contiene un campo clave y un apuntador al archivo
principal

Para encontrar un campo específico, se busca en el
índice hasta encontrar el valor mayor de la clave que es
igual o menor que el valor de clave deseada
La búsqueda continúa en el archivo principal, a partir de
la posición indicada por el apuntador

Comparación de sec. y sec. Indexado
Ejemplo
Un archivo contiene 1 millón de registros

En promedio se exigen 500.000 accesos para
encontrar un registro en un archivo secuencial
Si un índice contiene 1.000 entradas, este tomará un
promedio de 500 accesos para encontrar la clave,
seguido por 500 accesos en el archivo principal.
Ahora el tamaño medio de la búsqueda se reduce
de 500.000 a 1000

Archivos Secuenciales Indexados
Los nuevos registros son añadidos a un archivo de
overflow

El registro en el archivo principal que precede a éste (el
nuevo añadido), es actualizado para contener un
apuntador al nuevo registro

El archivo de overflow se combina con el archivo
principal durante una actualización batch
Para aumentar la eficacia en el acceso, se pueden usar
múltiples niveles de indexación

Archivos Secuenciales Indexados
n
Index
Levels
2
1 Main File

Overflow
File

Archivos Indexados
 Usa múltiples índices, uno por cada tipo de campo que
pueda ser objeto de la búsqueda

 Se suelen utilizar dos tipos de índice
 Un índice exhaustivo que contiene una entrada
para cada registro en el archivo principal. El índice se
organiza en sí mismo como un archivo secuencial
para facilidad de la búsqueda
 Un índice parcial el cual contendrá entradas a los
registros donde esté el campo de interés

Archivos Indexados

Exhaustive Exhaustive Partial
Index Index Index

Archivos directos o de dispersión
Capacidad para acceder directamente a cualquier bloque de
dirección conocida

Campo clave requerido para cada registro

No existe el concepto de ordenación secuencial

El archivo hace uso de las técnicas de dispersión sobre el
valor de la clave

Archivos directos o de dispersión
Hash
Function

Key f

Primary
File

Overflow
File

Directorios de archivos.
 Contiene información sobre los archivos
 Atributos
 Estado
 Propietario
 El directorio es propiamente un archivo, poseído por
el sistema operativo y accesible a través de diversas
rutinas de gestión de archivos
 Provee mapping entre nombres de archivo y los
archivos propiamente

Elementos de información
 Información Básica
 Nombre del archivo
Nombre elegido por el creador
Debe ser único
 Tipo de archivo (texto, binario, etc.)
 Organización del archivo (para sistemas que
soportan varias organizaciones)

Información de direccionamiento
1. Volumen: Dispositivo donde se almacena el
archivo
2. Dirección de comienzo: Dirección física de inicio
en memoria secundaria (cilindro, pista y número
del bloque en disco)
3. Tamaño usado: Tamaño actual del archivo en
bytes, palabras o bloques
4. Tamaño asignado:Tamaño máximo del archivo

Información de Control de Acceso
 Propietario
Usuario con control sobre el archivo
El propietario puede otorgar o denegar acceso a otros
usuarios y cambiar estos privilegios
 Información de acceso
Una versión simple de este elemento incluye el nombre
del usuario y la contraseña para cada usuario autorizado
 Acciones permitidas
Controla la lectura, escritura, ejecución y transmisión por
una red

Información de Uso
1. Fecha de creación: Cuando se añadió al directorio el
archivo
2. Identidad del creador: Normalmente pero no siempre el
propietario
3. Fecha última lectura: Fecha de la última vez que se leyó
un registro
4. Identidad del último lector: Usuario que hizo la última
lectura
5. Fecha última modificación: Fecha de la última
actualización

Información de Uso
6. Identidad del último modificador: Usuario que hizo la
modificación
7. Fecha de la última copia de seguridad: Fecha de la última
vez que el archivo fue copiado en otro medio de
almacenamiento
8. Utilización actual: Información sobre la actividad actual
sobre el archivo (procesos que tienen abierto el archivo,
si está bloqueado por un proceso, si se actualizó en
memoria pero no en disco)

Estructura simple para un Directorio
Lista de entradas, una para cada archivo

Archivo secuencial con el nombre del archivo que sirve
como clave

No proporciona ayuda en la organización de los archivos

Obliga al usuario a tener cuidado de no usar el mismo
nombre para dos archivos diferentes (archivo de texto, hoja
de cálculo etc.)

Estructura simple para un Directorio
Un directorio sencillo para todos los usuarios

Problemas de Nombres

Problemas de Agrupación

Esquema dos-niveles para un
Directorio
Un directorio para cada usuario y un directorio maestro

El directorio maestro contiene una entrada para cada
directorio de usuario

Cada directorio de usuario es una lista simple de archivos
para ese usuario

Aún no proporciona ayuda a los usuarios para estructurar
sus colecciones de archivos (los nombres deben ser únicos
sólo dentro de la colección de archivos de cada usuario)

Esquema dos-niveles para un
Directorio
Directorio separado para cada usuario

 Nombre del Camino
 Diferentes usuarios pueden tener el mismo nombre de archivo
 Busquedas eficientes
 Sin facilidades de Agrupamiento

Directorio jerárquico o estructurado
en árbol
Directorio maestro con directorios de usuario debajo
de éste

Cada directorio de usuario puede tener subdirectorios
y archivos como entradas

Los archivos pueden ser localizados siguiendo un
camino desde la raíz (maestro), descendiendo por
varias ramas hasta que se alcance el archivo
Este es el nombre del camino (pathname) para el archivo

en árbol

en árbol
Puede tener varios archivos con el mismo nombre de
archivo, con tal de que ellos tengan únicos nombres del
camino

El directorio actual es el directorio de trabajo (working
directory)

Los archivos son referenciados relativos al directorio de
trabajo

Directorios de Grafos Aciclicos
Tienen subdirectorios y archivos compartidos

Montaje de Sistemas de Archivos
Un sistema de Archivo debe ser montado antes de
que pueda ser accedido

Un sistema de archivo no montado (unmounted) es
montado (mounted) en un punto de montaje (mount
point)

(a) Partición Montada
(b) Partición No Montada

Compartición de archivos
Manera de controlar el acceso a un archivo particular

Se conceden a usuarios o grupos de usuarios, ciertos
derechos de acceso a un archivo

Dos cuestiones surgen
Derechos de acceso
Gestión de los accesos simultáneos

Derechos de acceso
Ninguno
 El usuario no puede conocer la existencia del
archivo, ni mucho menos acceder al mismo
 Al usuario no se le permite leer el directorio del
usuario que incluye el archivo
Conocimiento
 El usuario sólo puede determinar que el archivo
existe y quién es su dueño. El usuario es capaz de
solicitar derechos adicionales al propietario

Derechos de acceso
Ejecución
El usuario puede cargar y ejecutar un programa pero no
puede copiarlo
Lectura
El usuario puede leer el archivo para cualquier propósito
incluyendo copia y ejecución. Algunos sistemas son capaces
de hacer valer la distinción entre visualizar y copiar
Adición
El usuario puede agregar datos al archivo (generalmente al
final), pero no puede modificar o borrar el contenido del
mismo

Derechos de acceso
Actualización
El usuario puede modificar, borrar y agregar datos al
archivo. Esto incluye creación del archivo,
reescritura y eliminación de todos o parte de los
datos
Cambio de protección
El usuario puede cambiar el derecho de acceso
concedidos a otros usuarios.
Borrado
El usuario puede borrar el archivo

Derechos de acceso
Propietarios
Tiene todos los derechos previamente listados
Puede conceder derechos a otros usando las clases
siguientes de usuarios
 Usuario específico (usuarios individuales designados
por su ID de usuario)
 Grupos de usuarios (conjunto de usuarios no definidos
individualmente)
 Todos (todos los usuarios que tengan acceso al sistema.
Estos serán archivos públicos)

Acceso simultáneo
El usuario puede bloquear (lock) el archivo entero cuando
lo vaya a actualizar

El usuario puede bloquear (lock) los registros individuales
durante la actualización

La exclusión mutua e interbloqueo son problemas de
acceso compartido

Listas de Acceso y Grupos
Modos de Acceso: lectura (read), escritura (write), ejecución (execute)
Tres clases de usuarios
RWX
a) acceso de propietario (owner) 7 
111
RWX
b) acceso de grupo (group) 6  110
RWX
c) acceso publico (public) 1  001
Por ejemplo, cree un grupo con un nombre único, digamos G y agregue
algunos usuarios al grupo.
Para un archivo particular, digamos game o un subdirectorio, defina el acceso
apropiado.
owner group public

chmod 761 game

Agregue un grupo al archivo
chgrp G game

Windows XP Access-control List
Management

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