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Sistemas de archivos




Enviado por ecrivelli



Partes: 1, 2

    1) File
    Management

    1.1.
    1.2. Files
    1.3) Sistemas de
    Gestión de Archivos (File Management
    Sytems)

    1.4) Arquitectura de los sistemas de
    Archivos

    ( File System Architecture)
    1.5)
    Funciones de la
    gestión de archivos (File management
    Functions)

    2) Organización y acceso a archivos
    (File organizittion and access)

    2.1) Pilas
    2.2) Archivos Secuenciales
    2.3) Archivos
    Secuenciales indexados

    2.4) Archivos
    Indexados

    2.5) Archivos
    Directos o de Dispersión

    3) Directorios de
    Archivo

    3.1) Estructura
    3.2) Designación
    (Naming)

    4) El Compartir Archivos ( File
    Sharing)

    5) Agrupación de Registros
    (Record Blocking)

    6) Gestión del
    Almacenamiento secundario (Secondary Storage
    Management)

    6.1) Asignación de
    Archivos

    7) Gestión del Espacio
    Libre

    8) Fiabilidad
    9) Acronimos
    10) Bibliografia

    1) File
    Management

    1.1.Objetivos

    Tratar las estructuras y
    principales características de los sistemas de
    archivos.

    1.2. Files

    1. Field (campo)
    2. Record (registro)
    3. Field (archivo)
    4. Database ( Base de
      Datos)

    1

    1. Un campo (Field) es el elemento de
      datos
      básico. Un campo individual contiene un valor
      único. Esta caracterizado por su longitud y por el tipo
      de datos.
      Dependiendo del diseño del archivo, los
      campos pueden ser de tamaño fijo o variable. Un campo
      pueden contener un subcampo.
    2. Registro (Record) es una
      colección de campos relacionados que pueden tratarse
      como una única unidad por un programa de
      aplicación. Por ejemplo:, un registro de
      empleados va contener campos como nombre, numero de seguridad
      social, etc.

    También dependiendo del diseño, los registros
    pueden ser de longitud fija o de longitud variable. Un registro
    va a tener una longitud variable si algunos de los campos son
    de tamaños variables o
    si el numero de campos es variable. Cada campo tiene un nombre
    de campo.

    1. Archivo (File) es una colección
      de registros
      similares. El archivo es tratado como una entidad individual
      por los usuarios y las aplicaciones y puede ser referenciada
      por el nombre. Los archivos tienen
      nombres únicos y pueden crearse y borrarse. En un
      sistema
      compartido, los usuarios y los programas
      tienen garantizado o denegado el acceso a archivos completos.
      En algunos sistemas
      más complejos, dicho control se
      aplica a los registros o a los campos.
    2. Base de datos(database) es una
      colección de datos relacionados. El aspecto esencial de
      la base de datos
      es que la relación que existe entre los elementos de
      datos es explícita y la base de datos es diseñada
      para usarse en un numero diferente de aplicaciones. Una base de
      datos puede contener toda la información relacionado a una organización o proyecto, corno
      un estudio de
      mercado o científico. La base de datos consiste en
      uno o más tipos de archivos.

    Los usuarios y aplicaciones desean usar los archivos.
    Las operaciones
    típicas que deben soportarse incluyen las
    siguientes:

    1. Recuperar Todo ( Retrieve_all): Recuperar
      todos los registros de un archivo. Esto va a requerir de una
      aplicación que deba procesar toda la información de un archivo una vez.. Esta
      opcion es usualmente equivalente con el termino de sequential
      proccessing, ( proceso
      secuencial), porque todos los registros son accedidos en
      secuencia.
    2. Recuperar_Uno (Retrieve_One): Esta operacion
      requiere la recuperación de un solo un registro.
      Las

    soluciones
    interactivas orientadas a la transacción necesitan esta
    operación.

    1. Recuperar_siguiente (Retrieve_Next): Esta
      operación implica la recuperación del registro
      que es el siguiente ,según una secuencia lógica, el recuperado hace menos tiempo. Un
      programa que
      realice búsquedas puede usar también esta
      operación.
    2. Recuperar Previo (Retrieve_Previous): Es
      similar a Recuperar Siguiente, pero en este caso el registro
      que es "previo" al que se esta accediendo en el momento
      actual.
    3. Insertar Uno (Insert One): Inserta un nuevo
      registro dentro del archivo. Es necesario que el nuevo registro
      se ajuste a una posición particular para preservar la
      secuencia del archivo.
    4. Borrar uno (Delete One): Borra un registro
      existente. Ciertos enlaces o otras estructuras

    puede que necesiten actualizarse para preservar la
    secuencia del archivo.

    1. Actualizar Uno ( Update_one): Recupera un
      registro o actualiza uno o más de sus campos, y rescribe
      la actualización en el archivo. Es necesario preservar
      la secuencia con esta operación. Sí el
      tamaño del registro esta cambiado, la operación
      de actualización es más difícil si el
      tamaño es preservado.
      1. Recuperar Varios (Retrieve_ Few): Recupero
        un numero de registros.

    La naturaleza de las
    operaciones
    que comúnmente se ejecutan. sobre un archivo va a
    influenciar sobre el modo en que se va a organizar el
    mismo.

    1.3) Sistemas de Gestión
    de Archivos (File Management Sytems)

    Un sistema de
    gestión
    de archivos es aquel sistema software que provee servicios a
    los usuarios y aplicaciones en el uso de archivos. El
    único camino que tiene el usuario o la aplicación
    tiene para acceder a los archivos es a través de un
    sistema de gestión de archivos. Esto revela para el
    usuario o programador la necesidad de desarrollar software de propósito
    especial para cada aplicación y provee al sistema un medio
    de controlar su ventaja más importante.

    Estos son los objetivos de
    un sistema de gestión de archivos:

    1. Cumplir con las necesidades de gestión de
      datos y con los requisitos del usuario, que incluye el almacenamiento de, datos y la capacidad de
      ejecutar las operaciones en la lista precedente.
    2. Garantizar, en la medida de lo posible, que el dato
      en el archivo es valido.
    3. Optimizar el rendimiento, ambos desde el punto de
      vista del sistema en términos de productividad
      global, y como punto de vista del usuario en tiempos de
      respuesta.
    4. Para proveer soporte de E/S para una variedad de
      tipos de dispositivos de
      almacenamiento.
    5. Para minimizar o eliminar la posibilidad de perdida o
      destrucción de datos.
    6. Para proveer un conjunto estándar de rutinas
      de E/S.
    7. Para proveer soporte de E/S para múltiples
      usuarios, en caso de sistemas multiusuarios.

    1.4) Arquitectura de los sistemas de
    Archivos

    (
    File System Architecture)

    Un camino para hacerse una idea del alcance de la
    gestión de archivos es de mirar una representación
    típica de la
    organización del software, como se muestra en la
    figura de abajo:

    Diferentes sistemas van a tener diferente organizaciones
    pero estas organizaciones
    son razonablemente representativas. A un nivel mas bajo los
    manejadores de dispositivos (device drivers) se comunican
    directamente con los dispositivos de periféricos o con sus canales o
    controladores. Un controlador de

    dispositivos es responsable de iniciar las operaciones
    de E/S en un dispositivo y procesar la terminación de una
    petición de E/S. Para operaciones de archivos, el
    controlador típico de dispositivos son discos y unidades
    de cinta. Los manejadores de los dispositivos son usualmente
    considerados como parte del sistema
    operativo.

    El próximo nivel esta referido con el nombre de
    sistema de archivos básicos ( basic file system), o nivel
    de E/S física
    ( physical I/O) . Esta es la interfase primaria con el ambiente fuera
    del sistema de la
    computadora. Este nivel trata con bloques de datos que son
    intercambiados con sistemas de disco o cinta. De este modo. se
    preocupa de ubicar dichos bloques en el dispositivo de almacenamiento
    secundario y del almacenamiento intermedio de los mismos en
    memoria
    principal. Este nivel no comprenderá el contenido de los
    datos o la estructura de
    los archivos implicados. El sistema de archivos básicos es
    usualmente considerado como parte del sistema
    operativo.

    El supervisor básico de E/S (Basic I/O
    supervisor) es el responsable de la iniciación y
    terminación de todas las E/S con archivos. En este nivel,
    hay unas estructuras de
    control que se
    encargan de la entrada y de salida con los dispositivos la
    planificación y el estado de
    los archivos. El supervisor básico de E/S se encarga de
    seleccionar el dispositivo donde se va a realizar la E/S con los
    archivos dependiendo del archivo seleccionado. También se
    encarga de la planificación de los accesos a disco y
    cinta para optimizar el rendimiento. En este nivel se asignan los
    buffers de E/S y se reserva la memoria
    secundaria. El supervisor básico de E/S es parte del
    sistema operativo.

    La E/S lógica
    habilita a los usuarios y aplicaciones de acceder a registros.
    Así mientras el sistema de archivos básico trabaja
    con bloques de datos. el modulo lógico de E/S trabaja con
    el archivo de registros. La E/S lógica provee una
    capacidad de E/S de registro de propósito general y
    mantiene los datos básicos acerca de los
    archivos.

    El nivel del sistema de archivo mas cercano de usuario
    es usualmente el método de
    acceso (access method).
    Provee una interfase estándar entre aplicaciones y los
    archivos del sistema a dispositivos que guarden datos. Los
    diferentes métodos de
    acceso reflejan los diferentes estructuras de datos y diferentes
    maneras de acceder y procesar el dato.

    1.5) Funciones de la gestión de archivos (File
    management Functions)

    Los usuarios y las aplicaciones interactúan con
    el sistema de archivos mediante comandos para
    crear y borrar archivos y realizar operaciones sobre los
    archivos. Antes de ejecutar alguna operación, los archivos
    del sistema deben identificar y localizar el archivo
    seleccionado. Esto requiere el uso de alguna clase de directorio
    que es reservado para describir la localización de todos
    los archivos, mas sus atributos. Además , la
    mayoría de los sistemas compartidos aplican algún
    control de acceso a los usuarios: solamente los usuarios
    autorizados están permitidos para acceder a archivos
    particulares en determinados lugares. Las operaciones
    básicas que el usuario o el programa puede ejecutar sobre
    un archivo se puede realizar a nivel de registro. El usuario o la
    aplicación ve el archivo con una estructura

    que organiza los registros, como una estructura
    secuencial. De este modo, para traducir las ordenes del usuario a
    ordenes específicas de manipulación de archivos.,
    debe emplearse el método de
    acceso apropiado para esta estructura de archivo.

    2) Organización y acceso a archivos (File
    organizittion and access)

    En esta parte vamos a usar el termino organización de archivos para referirnos a
    la estructura lógica de los registros determinada por la
    manera en que se accede a ellos. La
    organización fisica del archivo en almacenamiento
    secundario depende de la estrategia de
    agrupación y de la estrategia de
    asignación de archivos.

    Para seleccionar una organización de archivos hay
    diversos criterios que son importantes:

    1. Acceso Rápido para recuperar la
      información
    2. Fácil actualización
    3. Economia de almacenamiento
    4. Mantenimiento simple.
    5. Fiabilidad para asegurar la confianza de los
      datos.

    La prioridad relativa de estos criterios va a depender
    de las aplicaciones que va a usar el archivo.

    El numero de alternativas de organización de
    archivos que se han implementado o propuesto es
    inmanejable,

    incluso para un libro dedicado
    a los sistemas de archivos.

    La mayor parte de las estructuras empleadas en los
    sistemas reales se encuadran en una de estas categorias
    o

    puede implementarse como una combinación de
    estas:

    1. Pilas (The pile)
    2. Archivos secuenciales (sequential file)
    3. Archivos Secuenciales indexados. (indexed sequential
      file)
    4. Archivos indexados.(indexed file)
    5. Archivos directos o de dispersión (direct, or
      hashed, file).

    2.1) Pilas

    La forma menos complicada de organización de
    archivos puede denominarse la pila. Los datos se recolectan en el
    orden en que llegan. Cada registro consiste en una ráfaga
    de datos. El propósito de la pila es simplemente acumular
    la masa de datos y guardarlo.

    Como no hay estructura para el archivo de la pila. el
    acceso a registro es por búsqueda exhaustiva..Si se quiere
    todos los registros que contienen un campo particular o que
    tienen un valor
    determinado para ese campo, debe buscarse en el archivo
    entero.

    Los archivos de pilas se aplican
    cuando los datos se recogen y almacenan antes de procesarlos o
    cuando no son fáciles de organizar. Este tipo de archivo
    usa bien el espacio cuando los datos almacenados varían en
    tamaño y en estructuras. Este tipo de archivos no se
    adapta a la mayoría de las aplicaciones.

    2.2) Archivos Secuenciales

    La forma mas común de estructura de archivo es el
    archivo secuencial. En este tipo de archivo, un formato fijo es
    usado para los registros. Todos los registros tienen el mismo
    tamaño, constan del mismo numero de campos de
    tamaño fijo en un orden particular. Como se conocen la
    longitud y la posición de cada campo, solamente los valores de
    los campos se necesitan almacenarse; el nombre del campo y
    longitud de cada campo son atributos de la estructura de
    archivos.

    Un campo particular, generalmente el primero de cada
    registro se conoce como el campo clave. El campo clave identifica
    unívocamente al registro. así, los valores de la
    clave para registros diferentes son siempre
    diferentes.

    Los archivos secuenciales son típicamente
    utilizados en aplicaciones de proceso de
    lotes Y son óptimos para dichas aplicaciones si se
    procesan todos los registros. La organización secuencias
    de archivos es la única que es fácil de usar tanto
    en disco como en cinta.

    Para las aplicaciones interactivas que incluyen
    peticione s o actualizaciones de registros individuales, los
    archivos secuenciales ofrecen un rendimiento pobre.

    Normalmente un archivo secuencial se almacena en
    bloques, en un orden secuencial simple de los registros. La
    organización física del archivo en
    una cinta o disco se corresponde exactamente con la
    ubicación lógica del archivo. En este caso, el
    procedimiento
    para ubicar los nuevos registros en un archivo de pila separado,
    llamado archivo de registro (log file) o archivo de
    transacciones. Periódicamente, se realiza una
    actualización por lotes

    que mezcla el archivo de registro con el archivo maestro
    para producir un nuevo archivo en secuencia correcta de
    claves.

    2.3) Archivos Secuenciales indexados

    Un método popular para superar las desventajas de
    los archivos secuenciales es el del archivo secuencias indexado.
    El archivo secuencial indexado mantiene las caracteristicas
    básicas de los archivos secuenciales: los registros
    están organizados en una secuencia basada en un campo. Dos
    características se añaden: un
    índice del archivo para soportar los accesos aleatorios y
    un archivo de desbordamiento ( overflow ). El indice provee una
    capacidad de búsqueda para llegar rapidamente a las
    proximidades de un registro deseado. El archivo de desbordamiento
    (overflow) es similar al archivo de registro usado en un archivo
    secuencial, pero esta intregrado de forma que los registros del
    archivo de desbordamiento se ubican en la dirección de un puntero desde si registro
    precedente. En la estructura secuencial indexada mas simple, se
    usa un solo nivel de indexacion. El indice, en este caso, es un
    archivo secuencial simple. Cada registro del archivo indice tiene
    dos campos: un campo clave, que es el mismo que el campo clave
    del archivo principal y un puntero al archivo principal. Para
    encontrar un campo especifico se busca en el indice hasta
    encontrar el valor mayor de la clave que es igual o precede al
    valor deseado de la clave. La busqueda continua en el archivo
    principal a partir de la posición indicada por el
    puntero.

    2.4) Archivos Indexados

    Los archivos secuenciales indexados retienen la
    limitación del archivo secuencial: la eficacia en el
    procesamiento se limita al basado en un único campo del
    archivo. Cuando es necesario buscar un registro basándose
    en algún otro atributo distinto del campo clave ambas
    formas de archivo secuencial no son adecuadas. En algunas
    aplicaciones esta flexibilidad es deseable.
    Para alcanzar esta flexibilidad, se necesita una estructura que
    utilice múltiples índices, uno para cada tipo de
    campo que pueda ser objeto de la búsqueda.
    Se suelen utilizar dos tipos de índices. Uno indice
    exhaustivo contiene una entrada par cada registro del archivo
    principal. Otro índice parcial contendrá entradas a
    los registros donde este el campo de interés.
    Con registros de longitud variable, algunos registros no
    contendran todos los campos.
    Los archivos indexados son muy utilizados en aplicaciones donde
    es critica la oportunidad de la informacion y donde los datos son
    rara vez procesados de forma exhaustiva.

    2.5) Archivos Directos o de
    Dispersión

    Los archivos directos explotan la capacidad de los
    discos para acceder directamente a cualquier bloque de dirección conocida. Como en los archivos
    secuenciales y secuenciales indexados, se requiere un campo clave
    en cada registro. Sin embargo, aquí no hay concepto de
    ordenamiento secuencial.

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