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Sistemas de archivos

Resumen: File Management. Objetivos. File. Sistemas de Gestión de Archivos (File Management Sytems). Arquitectura de los sistemas de Archivos (File System Architecture). Funciones de la gestión de archivos (File management Functions). Organización y acceso a archivos (File organizittion and access). Pilas. Archivos Secuenciales. Archivos Secuenciales indexados. Archivos Indexados. Archivos Directos o de Dispersión. Directorios de Archivo. Estructura. Designación (Naming). El Compartir Archivos ( File Sharing). Agrupación de Registros (Record Blocking). Gestión del Almacenamiento secundario (Secondary Storage Management). Asignación de Archivos. Gestión del Espacio Libre. Fiabilidad. Acronimos.
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Autor: E Crivelli

Índice

1) File Management

1.1.Objetivos

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) FileManagement

1.1.Objetivos

Tratar las estructuras y principales características de los sistemas dearchivos.

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.

  1. 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.

  1. 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 típicasque 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.

  1. 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.

  1. 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.

  1. 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.

  1. 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 unarchivo va a influenciar sobre el modo en que se va a organizar el mismo.

1.3) Sistemasde Gestión de Archivos (File Management Sytems)

Un sistema de gestión de archivos es aquel sistema software que proveeservicios a los usuarios y aplicaciones en el uso de archivos. El único caminoque tiene el usuario o la aplicación tiene para acceder a los archivos es através de un sistema de gestión de archivos. Esto revela para el usuario oprogramador la necesidad de desarrollar software de propósito especial paracada aplicación y provee al sistema un medio de controlar su ventaja másimportante.

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) Arquitecturade los sistemas de Archivos

( File SystemArchitecture)

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

 

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

dispositivos es responsable de iniciar las operaciones de E/S en undispositivo y procesar la terminación de una petición de E/S. Para operacionesde archivos, el controlador típico de dispositivos son discos y unidadesde cinta. Los manejadores de los dispositivos son usualmente considerados comoparte 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 lainterfase primaria con el ambiente fuera del sistema de la computadora. Estenivel trata con bloques de datos que son intercambiados con sistemas de disco ocinta. De este modo. se preocupa de ubicar dichos bloques en el dispositivo dealmacenamiento secundario y del almacenamiento intermedio de los mismos enmemoria principal. Este nivel no comprenderá el contenido de los datos o laestructura de los archivos implicados. El sistema de archivos básicos esusualmente considerado como parte del sistema operativo.

El supervisor básico de E/S (Basic I/O supervisor) es el responsable de lainiciación y terminación de todas las E/S con archivos. En este nivel, hayunas estructuras de control que se encargan de la entrada y de salida con losdispositivos la planificación y el estado de los archivos. El supervisor básicode E/S se encarga de seleccionar el dispositivo donde se va a realizar la E/Scon los archivos dependiendo del archivo seleccionado. También se encarga de laplanificación de los accesos a disco y cinta para optimizar el rendimiento. Eneste nivel se asignan los buffers de E/S y se reserva la memoria secundaria. Elsupervisor 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. elmodulo lógico de E/S trabaja con el archivo de registros. La E/S lógica proveeuna capacidad de E/S de registro de propósito general y mantiene los datos básicosacerca de los archivos.

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

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

Los usuarios y las aplicaciones interactúan con el sistema de archivosmediante comandos para crear y borrar archivos y realizar operaciones sobre losarchivos. Antes de ejecutar alguna operación, los archivos del sistema debenidentificar y localizar el archivo seleccionado. Esto requiere el uso de algunaclase de directorio que es reservado para describir la localización de todoslos archivos, mas sus atributos. Además , la mayoría de los sistemascompartidos aplican algún control de acceso a los usuarios: solamente losusuarios autorizados están permitidos para acceder a archivos particulares endeterminados lugares. Las operaciones básicas que el usuario o el programapuede ejecutar sobre un archivo se puede realizar a nivel de registro. Elusuario 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 dearchivos., debe emplearse el método de acceso apropiado para esta estructura dearchivo.

2) Organizacióny acceso a archivos (File organizittion and access)

En esta parte vamos a usar el termino organización de archivos parareferirnos a la estructura lógica de los registros determinada por la manera enque se accede a ellos. La organización fisica del archivo en almacenamientosecundario depende de la estrategia de agrupación y de la estrategia deasignación de archivos.

Para seleccionar una organización de archivos hay diversos criteriosque 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 aplicacionesque va a usar el archivo.

El numero de alternativas de organización de archivos que se hanimplementado 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 seencuadran 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 espor 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 dearchivos.

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 deproceso de lotes Y son óptimos para dichas aplicaciones si se procesan todoslos registros. La organización secuencias de archivos es la única que es fácilde usar tanto en disco como en cinta.

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

Normalmente un archivo secuencial se almacena en bloques, en un ordensecuencial simple de los registros. La organización física del archivo en unacinta o disco se corresponde exactamente con la ubicación lógica del archivo.En este caso, el procedimiento para ubicar los nuevos registros en un archivo depila 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 unnuevo archivo en secuencia correcta de claves.  

2.3) Archivos Secuenciales indexados

Un método popular para superar las desventajas de los archivos secuencialeses el del archivo secuencias indexado. El archivo secuencial indexado mantienelas caracteristicas básicas de los archivos secuenciales: los registros estánorganizados en una secuencia basada en un campo. Dos características se añaden:un índice del archivo para soportar los accesos aleatorios y un archivo dedesbordamiento ( overflow ). El indice provee una capacidad de búsqueda parallegar rapidamente a las proximidades de un registro deseado. El archivo dedesbordamiento (overflow) es similar al archivo de registro usado en un archivosecuencial, pero esta intregrado de forma que los registros del archivo dedesbordamiento se ubican en la dirección de un puntero desde si registroprecedente. En la estructura secuencial indexada mas simple, se usa un solonivel 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 elmismo que el campo clave del archivo principal y un puntero al archivoprincipal. Para encontrar un campo especifico se busca en el indice hastaencontrar el valor mayor de la clave que es igual o precede al valor deseado dela clave. La busqueda continua en el archivo principal a partir de la posiciónindicada por el puntero.

2.4) Archivos Indexados

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

 

2.5) Archivos Directos o de Dispersión

Los archivos directos explotan la capacidad de los discos para accederdirectamente a cualquier bloque de dirección conocida. Como en los archivossecuenciales y secuenciales indexados, se requiere un campo clave en cadaregistro. Sin embargo, aquí no hay conceptode ordenamiento secuencial.

3) Directorios de Archivo 

Asociado con algunos sistemas de gestión de archivos o cualquier colección de archivos suele haber un directorio de archivos.  El directorio contiene informnación acerca de los archivos, incluyendo atributos, localización y propietario.  Mucha de esta información, especialmente la concernida con el almacenamiento es gestionada por el sistema operativo.  El directorio es propiamente un archivo, poseído por el sistema operativo y, accesible a traces de diversas rutinas de gestión de archivos. Aunque alguna información en los directorios esta disponible para los usuarios y aplicaciones, en general , la información se proporciona indirectamente a través de rutinas del sistema.  De este modo los usuarios pueden acceder directamente al directorio, incluso en modo de solo lectura. 

3.1) Estructura 

La manera en que la información se almacena difiere mucho en los diferentes  sistemas. Parte de la información puede almacenarse en un registro de cabecera asociado al archivo, esto reduce el espacio necesario para el directorio, haciendo mas fácil mantener todo el directorio.

La forma mas fácil de estructuración de un directorio es una lista de entradas, unas para cada archivo.  Esta estructura puede representarse con un simple archivo secuencial, con el nombre del archivo haciendo las veces de clave.

Operaciones que se pueden realizar con un directorio:

·         Buscar: Cuando alguien referencia el archivo, debe buscarse en el directorio la entrada correspondiente al archivo.

·         Crear archivo: Al crear un nuevo archivo. debe añadirse una entrada al directorio. 

·         Borrar archivo: Al borrar un archivo, debe eliminarse una entrada al directorio.

·         Listar directorio: Puede solicitarse todo el directorio o una parte.

Una simple lista no se ajusta bien a estas operaciones.  Si el directorio es una simple lista secuencias, no ofrecerá ayuda en la organización de los archivos y obligara al usuario a tener cuidado de no usar el mismo nombre para dos tipos diferentes de archivos.  Para resolver este problema se puede acudir a un esquema de dos niveles donde hay un directorio para cada usuario y un directorio maestro.

Un método mas potente y flexible es el directorio jerárquico o estructurado en arbol.  Existe un directorio maestro que contiene un numero determinado de directorios de usuario. Cada uno de estos directorios puede tener a su vez subdirectorios y archivos como entradas.  Esto se cumple en cualquier nivel.

Para organizar cada directorio y subdirectorio.  El método mas simple es almacenar cada directorio como un archivo secuencial. Cuando los directorios contengan un numero muy grande de entradas, tal organización puede conducir a tiempos de, búsqueda innecesariamente grandes.  En ese caso se prefiere una estructura de dispersión. 

3.2) Designación (Naming) 

Los usuarios necesitan poder referirse a un archivo mediante un nombre simbólico. Cada archivo del sistema debe tener un nombre único para que las referencias al archivo no sean ambiguas.  Por otro lado, es una carga inaceptable para los usuarios el  proporcionar nombres únicos, especialmente en los sistemas compartidos.

El uso de directorios estructurados en arbol minimiza la dificultad de asignar nombres unicos.  Cualquier archivo del sistema puede ser localizado siguiendo un camino desde, el directorio raíz o maestro. descendiendo por varias ramas hasta que se alcance el archivo.  La serie de nombres de directorios, terminados con el propio nombre del archivo, constituye el propio nombre del camino del archivo.

Cada usuario interactivo o proceso tiene asociado un directorio actual, conocido a menudo como directorio de trabajo. 

4)El Compartir Archivos ( File Sharing) 

En un sistema multiusuario, casi siempre existe la necesidad de permitir a los usuarios

Compartir archivos.  Dos problemas surgen:

·         Los derechos de accesos

·         Gestion de los accesos simultáneos 

Derechos de Acceso:

El sistema de archivos provee una herramienta flexible para permitir compartir extensos archivos entre los usuarios.  El sistema de archivos debe proporcionar un numero de opciones de modo en que un archivo que es accedido pueda ser controlado.  Normalmente, al usuarios o a los grupos de usuarios se les otorgan ciertos derechos de acceso a cada archivo. Un amplio rango de derechos de acceso se ha venido usando.  La siguiente lista representa los derecho de acceso que pueden ser asignados a un usuario en particular para un archivo en particular: 

·         Ninguno: El usuario no puede siquiera determinar la existencia del archivo ni mucho menos acceder al mismo.  No se permite al usuario leer el directorio de usuario que incluya al archivo.

·         Conocimiento:  El usuario sabe de la existencia del archivo Y quien el dueño.  El usuario puede solicitar los derechos de acceso adicionales al propietario.

·         Ejecución: El usuario puede ejecutar y cargar un programa pero no copiarlo.

·         Lectura: El usuario puede leer el archivo para cualquier propósito, incluyendo copia y ejecución.

·         Adición: El usuario puede añadir datos al archivo, generalmente al final, pero no puede modificar o borrar el contenido del mismo.

·         Actualización: El usuario puede modificar, borrar y añadir otros datos al archivo.

·         Cambio de protección: El usuario puede cambiar los derechos de acceso otorgados a usuarios.

·         Borrado: El usuario puede borrar el archivo del sistema de archivos. 

Los derechos constituyen una jerarquía.  Si un usuario adquiere el derecho de la actualización para un archivo determinado, también habrá adquirido los derechos siguientes: conocimiento, ejecución, lectura y adición. 

El propietario de un archivo dispone de los derecho de acceso listados antes y puede otorgar derechos a los otros.  Puede ofrecerse acceso a las siguientes clases de usuarios: 

·         Usuario específico: Usuarios individuales quienes son designados por su ID de usuario.

·         Grupos de usuarios: Un conjunto de usuarios no definidos individualmente.

·         Todos: Todos los usuarios que tengan acceso al sistema.  Estos serán archivos públicos. 

Acceso Simultáneos:

Cuando el acceso es concedido para añadir o actualizar un archivo a mas de un usuario, el sistema operativo o el sistema de gestión de archivos debe hacer cumplir una disciplina.  Un método de fuerza bruta consiste en permitir a los usuarios bloquear el archivo entero cuando lo vaya a actualizar.  Un mejor control es bloquear los registros individuales durante la actualización.  Al disertar la posibilidad de accesos comparados, deben abordarse aspectos de exclusión mutua e interbloqueo. 

5) Agrupación de Registros (Record Blocking) 

Para realizar E/S, los registros deben organizarse en bloques. Dado un tamaño de bloque, pueden seguirse los siguientes tres métodos de agrupación en bloques: 

·      Bloques fijos: Se usan registros de longitud fija y un numero entero de registros son Guardados en un bloque.  Puede haber espacio sin usar al final de cada bloque.

·      Bloque de longitud variable por tramos: Se usan registros de longitud variable y agrupados en bloques sin dejar espacios sin usar.

·      Bloque de longitud variable sin tramos: Son usados registros de longitud variable, pero no se dividen en tramos.  En la mayoria de los bloques habrá un espacio desperdiciado, debido a la imposibilidad de aprovechar el resto del bloque si el registro siguiente es mayor que el espacio sin usar restante.

          Los bloques de tamaño fijo son el modo mas común de archivos secuenciales con registro de  longitud variable.  Los bloques de longitud variable por tramos constituyen un almacenamiento eficaz y no ponen limites al tamaño de los registros.  Pero esta tecnica es difícil de implementar. 

6) Gestión del Almacenamiento secundario (Secondary Storage Management) 

En el almacenamiento secundarlo, un archivo consiste en una colección de bloques.  El sistema de gestiónele archivos es el responsable de la asignación de los bloques a archivos.  Esto crea dos problemas sobre la gestión.  Primero, el espacio en el almacenamiento secundario debe ser designados a los archivos, en segundo lugar, es necesario guardar constancia del espacio disponible para asignar.  Estas dos tareas están relacionadas, el metodo tomado para asignar los archivos puede influir en el método de gestión del espacio libre.  También existe una interacción entre la estructura de archivo y la política de asignación. 

6.1) Asignación de Archivos 

Surgen varias cuestiones:

1.     Cuando se crea un archivo nuevo. ¿ se asigna de una sola vez el maximo espacio que necesite?

2.     El espacio se asigna a un archivo en forma de una o mas unidades contiguas que se llaman secciones. Un tamaño de una sección puede variar desde un único bloque a un archivo entera. Que tamaño de sección deberia usarse para asignar archivos?

3.     ¿Qué tipos de estructura de datos o tabla se usaran para guardar constancia de las secciones asignadas a un archivo.  Dicha tabla se conoce normalmente como tabla de asignacion de archivos (FAT). 

Asignación previa frente a Asignación dinámica 

Una política de asignación requiere que el tamaño máximo de un archivo sea declarado un el momento de crearlo.  En un numero de casos, como el compilar los programas, la producción del resumen de los datos del archivo, o la transferencia de un archivo desde otro sistema por una red de comunicaciones, este valor puede estimarse.  Pero en muchas aplicaciones es dificil estimar el tamaño máximo del archivo. 

Tamaño de Sección

 

La segunda cuestión de la lista anterior es la del tamaño de sección asignada a los archivos.  En un extremo, se puede asignar una sección suficientemente grande para guardar el archivo entero.  En el otro extremo, se asigna el espacio en disco de bloque en bloque.  Al elegir el tamaño de sección, debe haber un compromiso relativo a la eficiencia desde el punto de vista de un solo archivo frente al del sistema global. 

1-     La contigüidad del espacio aumenta el rendimiento.

2-     Disponer de un gran numero de secciones pequeñas aumenta el tamaño de las tablas necesarias para gestionar la asignación de información.

3.     Disponer de secciones de tamaño fijo simplifica la resignación del espacio.

4.     Disponer de secciones de tamaño variable o secciones pequeñas de tamaño fijo minimiza la perdida de espacio no usado provocado por la sobre asignación. 

·         Secciones contiguas variables y grandes: Esta opción ofrecerá un rendimiento mejor. El tamaño variable evitara la perdida y las tablas de asignación de archivos serán pequeñas.  El espacio es difícil de reutilizar.

·         Bloques: Las secciones fijas y pequeñas ofrecen una flexibilidad mayor. La contigüidad se abandona y  los bloques se asignan a medida que se necesitan. 

Cualquier opción es compatible con la asignación previa o con la asignación dinámica. En el primer caso se asigna previamente a los archivos un grupo contiguo de bloques.  En el segundo caso, todas las secciones necesarias son asignadas de una vez, Entonces la tabla de asignación de archivos permanecerá con tamaño fijo. 

No esta claro que estrategia es la mejor.  La dificultad de moldear estrategias alternativas esta en que intervienen muchos factores incluyendo los tipos de archivo, la pauta a los accesos a archivo, el grado de rnultiprogramacion, etc 

Métodos de Asignación de Archivos 

Con Asignación contigua: Cuando se crea un archivo se le asigna un unico conjunto contiguo de bloques.  Esta es una estrategia de asignación previa que emplea secciones de tamaño variable.  La tabla de asignación de archivos necesita solo una entrada por cada archivo, que muestre el bloque de comienzo y la longitud del archivo.  La asignación contigua es la mejor desde el punto de vista de un archivo secuencias individual. 

Con Asignación encadenada: La asignación normalmente se hace con bloques individuales. Cada bloque contendrá un puntero al siguiente bloque de la cadena.  La tabla de asignación de archivos necesita de nuevo una sola entrada por cada archivo que muestre el bloque de comienzo y la longitud del archivo.  No hay que preocuparse por la fragmentación externa porque solo se necesita un solo bloque cada vez.  Este tipo de organización física se ajusta mejor a los archivos secuenciales que van a ser procesados secuencialmente. 

La asignación indexada: Trata mucho de los problemas de las asignaciones contigua y encadenada.  La tabla de asignación de archivos contienen un índice separado de un nivel para cada archivo; el índice posee una entrada para cada sección asignada al archivo.  Los índices no están almacenados físicamente como parte de la tabla de asignación de archivos.  El índice del archivo se guardara en un bloque aparte y la entrada del archivo en la tabla de asignación apuntada a dicho bloque.  La asignación indexada soporta tanto el acceso secuencial como el acceso directo a los archivos. 

7) Gestión del Espacio Libre 

Al igual que al espacio asignado a los archivos, se debe gestionar el espacio que no queda asignado actualmente a ningun archivo.  Para llevar a cabo cualquiera de las técnicas de asignación que se han descrito, es necesario saber que bloques del disco están disponibles.  Hace falta una tabla de asignación de disco además de una tabla de asignación de archivos.  Tres técnicas son de uso común:

·         Las tablas de bits.

·         Las secciones libres encadenadas.

·         Y la indexación. 

Tablas de Bíts 

El método de las tablas de bits utiliza un vector que contiene un bit por cada bloque del disco. Cada entrada de igual a 0 corresponde a u bloque libre y cada 1 corresponde a un bloque en uso.  Las tablas de bits tienen la ventaja de que es relativamente facil encontrar un bloque o un grupo continuo de bloques libres.  Las tablas de bits trabajan bien con cualquiera de los métodos de asignación de archivos.  Otra ventaja es que puede ser tan pequeña como sea posible y puede mantenerse en memoria cada vez que se realice una asignación. 

Secciones libres encadenadas 

Las secciones libres pueden encadenarse juntas mediante un puntero y un valor de longitud en cada sección libre.  Este método tiene un gasto minimo porque no hay necesidad de tabla de asignacion de disco, sin  simplemente un puntero al comienzo de la cadena y la longitud de la primera seccion.  Este método sirve para todas las técnicas de asignación de archivos. 

Indexación 

El método de indexación trata el espacio libre como si fuera un archivo y utiliza una tabla índice.  Por razones de eficiencia, el índice debe trabajar con secciones de tamaño variable mejor que con bloques.  De este modo, habrá una entrada en la tabla para cada sección libre del disco.  Este procedimiento ofrece un soporte eficaz para todos los métodos de asignación de archivos. 

8) Fiabilidad 

Considérese el escenario siguiente: 

1.     El usuario A solicita una asignación para añadir datos a un archivo existente.

2.     La petición se atiende y se actualizan en memoria principal las tablas de asignación de disco y archivos, pero no aun en el disco.

3.     El sistema se hunde y a continuacion se reinicia

4.     El usuario B solicita una asignación y se le otorga un espacio en el disco que se solapa con la ultima asignación hecha al usuario A.

5.     El usuario A accede a la sección solapada mediante una referencia que esta almacenada en el  archivo de A. 

 Esto surge debido al que el sistema mantiene copias de la tabla de asignación de disco y la tabla de asignación de archivos en memoria principal.  Para evitar esto puede seguir los siguientes pasos:

1.       bloquear en el disco la tabla de asignación de disco

2-       Buscar espacio disponible en la tabla de asignación de disco.

3-       Asignar el espacio, actualizar la tabla de asignación de disco y actualizar el disco.

4.       Actualizar la tabla de asignación de archivos y actualizar el disco.

5.   Desbloquear la tabla de asignación de disco.

 

9) Acronimos 

UCP     Unidad Central de Proceso 

S.O.     Sistema  Operativo 

E/S     Entrada y Salida 

FAT    File allocation Table 

10) Bibliografia 

·         Sistemas Operativos. William Stalling

·         Notas sobre sitemas operativos. Carlos Neetzel

  

Trabajo enviado por:

ecrivelli@hotmail.com

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