Gestión de Almacenamiento y Archivos en Sistemas Operativos

Asignación del Espacio de Almacenamiento

La asignación del espacio de almacenamiento es fundamental para la eficiencia de los sistemas operativos. A continuación, se describen los métodos principales:

Asignación Contigua

Se coloca cada archivo en un grupo de bloques contiguos del disco. Cada entrada del directorio del disco contendrá, además del nombre del archivo, la dirección del bloque inicial del archivo y el número de bloques que ocupa. Este método produce fragmentación externa.

Asignación Enlazada

Este método es una variación de la asignación contigua en la que cada archivo es una lista enlazada de bloques del disco que pueden estar en cualquier dirección del mismo. Cada entrada de archivo contendrá, además del nombre, un apuntador al primer bloque y así sucesivamente al que le sigue. Con este método, no hay fragmentación externa.

Asignación Indexada

Cada archivo tendrá su propio bloque de índices y su dirección quedará reflejada en el directorio del disco al crear el archivo. Con este método, no se produce fragmentación externa.

Métodos de Acceso a Archivos

Los sistemas operativos ofrecen diferentes formas de acceder a la información almacenada en los archivos:

Acceso Secuencial

Este método permite el acceso a los registros de un archivo en un orden preestablecido, del primero al último y de uno en uno.

Acceso Directo

Permite el acceso directo a cualquier parte del archivo. No es necesario pasar por la información anterior para acceder a un determinado registro.

Acceso Directo Indexado

En este caso, se construye un índice o tabla de las relaciones entre las claves y sus bloques físicos para cada archivo.

Directorio de Archivos

El directorio de archivos es una estructura esencial para organizar y gestionar los archivos en un sistema. Sus operaciones principales incluyen:

• Búsqueda

  Debe localizar si existe un archivo determinado.

• Creación

  La creación de un nuevo archivo exige añadir una nueva entrada en el directorio adecuado.

• Borrado

  Una vez desechado un archivo, se debe borrar para poder reutilizar el espacio que ocupa en memoria secundaria.

• Listado

  Permitirá enlistar los archivos de un directorio, así como el contenido de la entrada de un archivo en dicho directorio.

Soporte Lógico: Sistema de Archivos

El sistema de archivos es el componente de software encargado de la gestión de la información en el almacenamiento. Su misión principal abarca:

• Gestión de Almacenamiento

  Debe decidir cómo asignar el espacio de memoria disponible.

• Método de Acceso

  Se define cómo puede acceder el usuario a la información almacenada.

• Gestión de Archivos

  Debe controlar los archivos existentes y sus relaciones.

Estructura de la Información

La información se organiza en diferentes niveles jerárquicos dentro de un sistema de almacenamiento:

• La información se maneja a través de dígitos binarios o bits.
• En el almacenamiento de información se utiliza un conjunto de caracteres (cadena de caracteres).
• Un conjunto de caracteres relacionados entre sí se denomina campo.
• Un conjunto de campos conforman un registro.
• Un conjunto de registros conforman un archivo.

La jerarquía de la información se puede visualizar de la siguiente manera:

Bit > Carácter > Campo > Registro > Archivo > Base de Datos

Soporte Físico de la Información

El hardware (HW) de los dispositivos de almacenamiento determina el tamaño de la unidad básica de información que se transfiere en cada operación de lectura/escritura. Esta cantidad de información se llama bloque y, en los discos, se corresponde con lo que se llama sector. El usuario maneja la información en unidades lógicas de tamaño variable, según sea la aplicación y el archivo de que se trate. Estas unidades reciben el nombre de registros lógicos o registros.

Los registros pueden estar bloqueados o no. Los registros bloqueados están agrupados (varios registros en un bloque), minimizando la fragmentación interna y reduciendo el tiempo de acceso.

Planificación de Acceso a Disco

En la petición de información, el hardware (disco) debe realizar tres operaciones fundamentales:

• Mover el brazo buscando la pista o cilindro correspondiente (búsqueda).
• Esperar a que el bloque se sitúe frente a la cabeza de lectura/escritura (latencia).
• Transmitir el bloque deseado (transmisión).

Algoritmos de Planificación de Disco

Para optimizar el acceso a disco, se utilizan diversos algoritmos:

SSTF (Shortest Seek Time First)

Este algoritmo atiende a la petición más cercana de la última atendida o la que requiere un menor desplazamiento del brazo. Prioriza el menor tiempo de búsqueda.

SCAN

Se establece un recorrido predeterminado del brazo que va del primer al último cilindro. Irá atendiendo las peticiones más cercanas según el sentido del desplazamiento.

C-SCAN (Circular SCAN)

En este caso, el brazo atiende las peticiones en un solo sentido, volviendo al inicio sin atender peticiones en el retorno para mantener un movimiento más uniforme.