Conceptos Esenciales del Sistema de Archivos: Estructura y Gestión en Sistemas Operativos

Introducción al Sistema de Archivos (S.A.)

El Sistema de Archivos (S.A.) es un componente fundamental de los sistemas operativos que determina la forma en que se organiza, accede, usa y protege la información en los dispositivos de almacenamiento. Define la estructura de los datos, su nombre, la forma de acceso, el uso permitido, los mecanismos de protección y el tamaño máximo de los archivos.

Funciones y Abstracción del Sistema de Archivos

• El S.A. introduce un nivel de abstracción para aislar al usuario del almacenamiento y la estructura física (real) de los datos en los dispositivos.
• A nivel físico (ej.: disco duro), la información de un mismo archivo puede estar distribuida de forma no lineal (no consecutiva) en distintos clusters del disco duro.
• Una de las principales tareas del Sistema Operativo (S.O.) en cuanto a la implementación del S.A. consiste en mapear el concepto de archivo lógico sobre los dispositivos de almacenamiento físico (discos duros, cintas).
• Otra importante tarea es el interfaz ofrecido al usuario para que maneje el S.A. de manera intuitiva.

Componentes Principales del Sistema de Archivos

Un S.A. está compuesto principalmente por:

• Una colección de archivos.
• Una estructura de directorios: que organiza los archivos del sistema y proporciona información sobre estos.

Evolución de los Sistemas de Archivos

La evolución de los Sistemas de Archivos ha estado impulsada por diversos factores:

• El tamaño de los dispositivos y archivos, que ha crecido en paralelo con las necesidades de los usuarios.
• La necesidad de compartir información entre múltiples usuarios o procesos.
• La seguridad de los datos.

Es importante destacar que la necesidad de compartir y la seguridad son aspectos que siempre van de la mano en el diseño y la implementación de un S.A.

Persistencia y Montaje del Sistema de Archivos

• El S.A. reside en un dispositivo de almacenamiento no volátil, pero se "monta" en memoria principal para su operación.
• De forma periódica, los cambios realizados en el S.A. se vuelcan al dispositivo de almacenamiento. Esto implica un peligro en caso de cortes de energía o apagados inesperados, lo que puede llevar a la inconsistencia del sistema de archivos.

Sistema de Archivos No Montado

Si un S.A. no está montado:

• La información no se ha perdido.
• Es necesario volver a montar el S.A. para acceder a ella.
• Existen herramientas específicas (que dependen del S.A. y del S.O.) para realizar esta operación y verificar su integridad.

El Archivo: Unidad Lógica de Almacenamiento

Un archivo (también conocido como fichero) es la unidad lógica mínima de almacenamiento de datos en dispositivos. Un archivo se define como:

• Una colección de información relacionada.
• Con un nombre único.
• Grabada en un almacenamiento secundario.

Las características y el comportamiento de los archivos pueden variar entre distintos Sistemas Operativos. Su gestión está muy relacionada con la seguridad de los datos.

Atributos de un Archivo

Cada archivo posee una serie de atributos que describen sus propiedades y controlan su comportamiento:

• Nombre: Es el identificador simbólico del archivo, la única información en formato legible por las personas.
• Identificador: Una etiqueta unívoca, generalmente un número, que identifica al archivo de forma única dentro del sistema. No es legible directamente por las personas.
• Tipo: Una cuestión fundamental del diseño del S.A. y S.O. es determinar qué tipos de archivos va a reconocer y soportar el sistema (ej., texto, imagen, ejecutable).
• Ubicación: Un puntero que indica el dispositivo de almacenamiento y la ubicación específica dentro de ese dispositivo donde reside el archivo.
• Tamaño: Se expresa en bytes, palabras o bloques. Es importante conocer el tamaño máximo que puede alcanzar un archivo.
• Protección: Define el control de acceso, es decir, quién puede leer, ejecutar o modificar un archivo.
• Fecha y Hora e Identificación del Usuario: Se suelen mantener registros para los sucesos de creación, última modificación y último acceso. Esta información es crucial para la protección, auditorías y para monitorizar el uso del archivo. También incluye el propietario y el grupo al que pertenece el archivo.

Atributos Específicos en Windows/MS-DOS

Algunos sistemas operativos, como Windows y MS-DOS, incluyen atributos adicionales:

• S (System - Atributo de Sistema): Indica si el archivo pertenece al Sistema Operativo.
• H (Hidden - Oculto): Se utiliza para ocultar el archivo al realizar un listado o acceder al directorio, aunque sigue presente en el sistema.