O documento discute a interface do sistema de arquivos, incluindo operações com arquivos, abertura e bloqueio de arquivos, métodos de acesso, estruturas de diretórios, compartilhamento de arquivos e proteção.

1. Sistemas Operacionais I
Gerência de Armazenamento: Interface do
Sistema de Arquivos
Prof. Alexandre Duarte : http://alexandrend.com
Centro de Informática | Universidade Federal da Paraíba
Estes slides são baseados no material que acompanha o livro Operating
Systems Concepts de Silberschatz, Galvin and Gagne

2. Objetivos
 Explicar a função do sistema de arquivos
 Descrever a interface dos sistemas de
arquivos
 Discutir decisões de projeto de sistemas de
arquivos, incluindo métodos de acesso,
compartilhamento, bloqueio e estruturas de
diretórios
 Explorar o conceito de proteção em sistemas
de arquivos

3. O conceito de arquivo
 Espaço de endereçamento lógico contínuo
 Tipos:
 Dados
 número
 caracteres
 binário
 Programas

4. Estrutura de um arquivo
 Sem estrutura: - sequência de palavras, bytes
 Estrutura de registro simples
 Linhas
 Tamanho fixo
 Tamanho variável
 Estruturas complexas
 Quem decide:
 Sistemas operacional
 Programa

5. Atributos de um arquivo
 Nome – única informação mantida em formato legível
 Identificador – chave numérica única que identifica
um arquivo em todo o sistema de arquivos
 Tipo – necessário para sistemas que suportam
diferentes tipos de arquivos
 Localização – ponteiro para a localização do arquivo
no dispositivo de armazenamento
 Tamanho – tamanho do arquivo em bytes
 Proteção – controla quem pode ler, escrever ou
executar um arquivo
 Hora, data e identificação do usuário – dados
para proteção, segurança e monitoramento do uso

6. Operações com arquivos
 Criação
 Escrita
 Leitura
 Reposicionamento
 Remoção
 Truncagem
 Open(Fi) – procura o arquivo Fi na estrutura de
diretórios e move o conteúdo da entrada para a
memória
 Close (Fi) – move o conteúdo da entrada de Fi da
memória para a estrutura de diretórios no disco

7. Abrindo arquivos
 Varias informações são necessárias para lidar
com arquivos abertos
 Ponteiro de arquivo: aponta para a última posição
lida/escrita pelo processo que abriu o arquivo
 Contador de aberturas: conta quantas vezes um
arquivo foi aberto – permite a remoção de dados da
tabela de arquivos abertos quando o último processo
fechar o arquivo
 Localização do arquivo no disco: cache das
informações para acesso ao arquivo
 Permissões de acesso: permissões de acesso ao
arquivo pelo processo

8. Bloqueio de arquivos abertos
 Fornecido pelo sistema de arquivos de alguns
sistemas operacionais
 Modera o acesso aos arquivos
 Obrigatório ou Recomendado:
 Obrigatório – o acesso é negado dependendo
do bloqueio
 Recomendado – os processos podem consultar
o estado de um bloqueio e decidir o que fazer

9. Métodos de acesso
 Acesso sequêncial
 read next
 write next
 reset
 Acesso direto
 read n
 write n
 position to n
 read next
 write next

10. Acesso sequencial

11. Simulando acesso sequencial com arquivos de
acesso direto

12. Exemplo de arquivo de índice e
arquivos relacionados

13. Estrutura de disco
 Discos podem ser subdivididos em partições
 Discos ou partições podem ser protegidos de falhas por um
RAID
 Discos e partições podem ser utilizadas tanto em modo raw –
sem um sistema de arquivos, quanto formatados com um
sistema de arquivos
 A entidade que contem um sistema de arquivos é conhecida
como volume
 Cada volume mantem informações sobre o sistema de
arquivos em um diretório de dispositivos ou tabela de
conteúdo de volumes
 Assim como existem sistemas de arquivo de propósito geral,
existem vários sistemas de arquivos de propósito específico,
frequentemente convivendo em um mesmo sistema
operacional ou computador

14. Organização típica de um sistema de
arquivos

15. Operações em diretórios
 Localizar um arquivo
 Criar um arquivo
 Remover um arquivo
 Listar o conteúdo de um diretório
 Renomear um arquivo
 Percorrer o sistema de arquivos

16. Diretório de nível único
 Um único diretório para todos os
usuários

18. Estrutura de dois níveis
 Um diretório separado para cada usuário

19. Estrutura de árvore

20. Estrutura de grafo acíclico
 Apresenta arquivos e diretórios
compartilhados

21. Estrutura geral de grafo

22. Montagem de sistemas de
arquivos
 Um sistema de arquivos precisa ser montado
antes de ser acessado

23. Compartilhamento de arquivos
 É desejável poder compartilhar arquivos em
sistemas com múltiplos usuários
 Esse compartilhamento pode ser obtido por
meio de um esquema de proteção
 Em sistema distribuídos os arquivos podem
ser compartilhados através de uma rede

24. Compartilhamento de arquivos:
múltiplos usuários
 Os usuários possuem identificadores,
permitindo que sejam definidas permissões de
acesso por usuário
 Identificadores de grupo permitem que sejam
definidas permissões de acesso para grupos
de usuários

25. Compartilhamento de arquivos:
sistemas de arquivos remotos
 Permite acesso ao sistema de arquivos através
da rede
 Manualmente, através de programas como o FTP
 Automaticamente e de forma transparente utilizando
sistemas de arquivos distribuídos
 O modelo cliente-servidor permite que clientes
montem sistemas de arquivos remotos
disponibilizados por servidores
 Um servidor pode server múltiplos clientes
 NFS é o protocolo cliente-servidor padrão do UNIX
 CIFS é o protocolo padrão no Windows
 Operações padrão do sistema de arquivos são
mapeadas em chamadas remotas

26. Compartilhamento de arquivos:
modelo de falhas
 O uso de sistemas de arquivos remotos
implica em um novo modelo de falhas devido
a falhas na rede e nos servidores
 A recuperação de uma falha pode envolver a
obtenção de informações de estado sobre
todas as requisições remotas
 Protocolos stateless como o NFS incluem em
cada requisição toda a informação de estado,
facilitando a recuperação

27. Compartilhamento de arquivos:
semântica de consistência
 A semântica de consistência especifica como
múltiplos usuários podem acessar
simultaneamente um arquivo compartilhado
 Bastante semelhante aos algoritmos de sincronização
de processos
 Geralmente menos complexo devido as latências de disco
e de rede
 O sistema de arquivo do Unix implementa a seguinte
semântica:
 Escreve imediatamente em um arquivo aberto visível por
outros usuários
 Ponteiro de arquivo compartilhado para permitir que
múltiplos usuários possa ler e escrever de forma
concorrente

28. Proteção
 O dono/criador do arquivo deve ser capaz de
controlar:
 o que pode ser feito
 por quem
 Tipos de acesso
 Leitura
 Escrita
 Execução
 Acréscimo
 Remoção
 Listagem

29. Listas de acesso e de grupo
 Modo de acesso: leitura, escrita e execução
 Três classes de usuário
RWX
a) acesso de dono 7 ⇒ 1 1 1
RWX
b) acesso de grupo 6 ⇒ 1 1 0
RWX
c) acesso público 1 ⇒ 0 0 1
 O gerente pode criar um grupo (nome único), digamos G, e adicionar usuários ao
grupo.
 Para um artigo ou diretório em particular (digamos game), definir uma forma de
acesso apropriada.
owner group public
chmod 761 game
Adicionar um artigo ao grupo
chgrp G game