Sistemas de archivos Msc Rina Arauz Temario q

Sistemas de archivos Msc. Rina Arauz

Temario: q q q q Concepto de SDA. Objetivo del SDA. Funciones básicas del sistema de Archivo. Posible distribución del SDA en el disco. Directorios § Concepto § Estructura Interna Archivos § Concepto § Estructura Interna § Formas de almacenamiento (contigua, enlazada e indexada) Fiabilidad § RAID Sistemas de archivos 2

Sistema de archivos (concepto): q SDA: Parte del Sistema Operativo responsable de la administración de la información. q El sistema de archivos es la parte del sistema operativo responsable de la administración de los datos en dispositivos de almacenamiento secundario. q El sistema de archivos es el subsistema del S. O que suministra los medios para la organización y el acceso a los datos almacenados en dispositivos de memoria secundaria (disco). Sistemas de archivos 3

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Objetivo del Sd. A q q Ocultar al usuario los detalles relativos al almacenamiento de información en dispositivos físicos mediante el uso de abstracciones. La abstracción fundamental proporcionada al usuario es el archivo. Los usuarios pueden referirse al nombre de un archivo independientemente de dónde y cómo se halle físicamente almacenado. Un archivo es una secuencia lógica de datos agrupados bajo un nombre que el propio usuario asigna. Sistemas de archivos 5

Funciones del sistemas de archivos: q q q q Sus principales funciones son la asignación de espacio a los archivos, la administración del espacio libre y del acceso a los datos. Crear y borrar archivos Permitir el acceso a los archivos. Automatizar la gestión de la memoria secundaria. Permitir referenciar un archivo por su nombre simbólico Proteger los archivos frente a fallos del sistema. Permitir el uso compartido de los archivos a usuarios autorizados. Sistemas de archivos 6

- Investigue la forma en que se distribuye el SDA en un disco (en FAT, NTFS, EXT). Sistemas de archivos 7

Archivo: q Concepto de archivo: Un archivo es una secuencia lógica de datos agrupados bajo un nombre que el propio usuario asigna y que ve como una entidad. q El medio sobre el que se almacenan los archivos se divide en bloques de longitud fija, siendo el sistema de archivos el encargado de asignar un número adecuado de bloques a cada archivo. q Los usuarios pueden definir objetos con nombre llamados archivos y que están constituidos por una secuencia de bits, bytes, líneas o registros. Se referencian mediante su nombre. Sistemas de archivos 8

Directorio: q Un directorio es una tabla o un archivo (según el sistema) que contiene una entrada por cada archivo contenido en el mismo. Sistemas de archivos 9

Estructuras de directorios (alternativas): q Sistemas de directorios de un solo nivel: La forma más simple de un sistema de directorios es tener un directorio que contenga todos los archivos. Algunas veces se le llama directorio raíz, pero como es el único, el nombre no importa mucho. En las primeras computadoras personales, este sistema era común, en parte debido a que sólo había un usuario. Como dato interesante, la primera supercomputadora del mundo (CDC 6600) también tenía un solo directorio para todos los archivos, incluso cuando era utilizada por muchos usuarios a la vez. Esta decisión sin duda se hizo para mantener simple el diseño del software. Directorio de dos niveles: Directorios jerárquicos o árbol: Directorio de grafo o cíclico: Sistemas de archivos 10

Asignación de bloques en archivos: Sistemas de archivos 11

FAT q q Es una variante del método de asignación enlazada. Reserva una sección del disco, al comienzo de la partición, para la FAT. Contiene una entrada por cada bloque del disco y está indexada por número de bloque de disco. Para localizar un bloque solo se necesita leer en la FAT y se optimiza el acceso directo. Sistemas de archivos 12

Fiabilidad q q Contra errores no catastróficos: § sector erróneo Contra errores catastróficos: § Soluciones: Copias de seguridad Discos espejo , RAIDs Uno de los usos más habituales para los sistemas RAID son los servidores, donde se utiliza esta combinación de discos para evitar la pérdida de los datos almacenados. q Recuperación de errores § fsck § chkdsk Sistemas de archivos 13

RAID q q Método de almacenamiento de datos en múltiples discos físicos independientes, con la finalidad de mejorar el rendimiento o la tolerancia a errores. Los discos físicos se combinan para formar lo que se llama un disco virtual. Este disco virtual aparece ante el sistema host como un disco o unidad lógica únicos. Por ejemplo, si tiene un disco físico 1 y un disco físico 2 que forman un disco virtual RAID, estos discos se mostrarán al sistema host como un solo disco. Sistemas de archivos 14

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Tipos de RAID: q Los RAID por Hardware, requieren una tarjeta controladora en nuestro equipo. La tarjeta realizará las funciones de distribuir los datos y proteger la información. Son los más seguros y no utilizan ni memoria ni CPU de nuestro equipo para realizar su función ya que la tarjeta dispone de memoria cache y CPU. § Las controladoras por hardware donde la placa base soporta la creación de un RAID, el sistema reconocerá como una sola unidad de almacenamiento, mayormente se usan en entornos empresariales al día de hoy. § q Si la placa base del ordenador no ofrece soporte para RAID, puede añadirse una controladora externa por PCI que permitirá crear la matriz de discos en RAID conectando las unidades a la tarjeta, en lugar de hacerlo directamente a la placa base. Los RAID por Software, no requieren una tarjeta una añadida. Por lo tanto, son más económicos y no tienen esa limitación. Sin embargo, en su contra, no permiten tener seguridad a nivel de sistema operativo. Es el procesador del sistema y el sistema operativo quienes hacen las operaciones necesarias para controlar Sistemas de archivos 18 el RAID y los discos.

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Resumen: q 1. Hardware RAID requiere hardware especializado para manejar las unidades. q 2. Software RAID es considerablemente más barato que RAID por hardware. q 3. Software RAID ocupa una parte del procesador host. q 4. Hardware RAID es más fiable en comparación con el software RAID. Sistemas de archivos 20

RAID q q Redundant Array o Inexpensive (Independent) Disks Objetivos: § Permitir combinar varias unidades físicas en una lógica § Incrementar el rendimiento § Proporcionar tolerancia ante fallos Existen distintos niveles RAID siendo los más populares el 0, 1, 4 y 5 Fundamento: data striping Sistemas de archivos 21

Data striping q q q Consiste en dividir cada disco en franjas Las franjas pueden ser desde 512 bytes hasta varios Mb. Cada franja de cada disco se combina con las correspondientes de los otros discos. De este modo se permite el acceso simultáneo. Ventaja: la carga queda siempre equilibrada entre todas las unidades Problema: si las bandas son pequeñas el rendimiento puede caer si el giro de los discos no está sincronizado Sistemas de archivos 22

Redundancia RAID q q En un sistema RAID con N discos se puede emplear el disco N para poder recuperar la información si se estropea cualquier disco El disco N contiene una XOR de los datos de cada disco. De este modo se puede recuperar la información Problema: el disco N se convierte en un cuello de botella Sistemas de archivos 23

RAID 0 q q No aporta redundancia, sólo data striping Mejora el rendimiento A B C D E F. . . A C B D E etc. F etc. Sistemas de archivos 24

RAID 1 q q Conocida también como disco espejo: aporta redundancia (mínimo dos discos) Mejora el rendimiento en lecturas A B C D E F. . . A B C etc. Sistemas de archivos 25

RAID 4 q q El último disco contiene los datos de paridad (mínimo tres discos) Cuello de botella en el útimo disco A B C D E F. . . A C B D Pab Pcd E etc. F etc. Pef etc. Sistemas de archivos 26

RAID 5 q q Es la configuración más empleada (mínimo tres discos, típicamente 5) Elimina el cuello de botella en el útimo disco A B C D E F. . . A C B Pcd Pab D Pef etc. E etc. F etc. Sistemas de archivos 27