Organización y Planificación del Subsistema de Archivos

El Subsistema de Archivos

El subsistema de archivos es la parte del SO encargada de garantizar a cada usuario el acceso a sus archivos y programas, así como de garantizar la seguridad de estos y controlar los accesos indebidos por parte de otros usuarios.

Conceptos Clave

• Campo: conjunto de caracteres relacionados entre sí. Tipos: numérico, alfanumérico, booleano,…
• Registro: conjunto de campos referidos a una misma entidad.
• Archivo: conjunto de registros relacionados entre sí.
• Base de datos: grupos de archivos relacionados entre sí y que se gestionan conjuntamente.
• Clave: conjunto de uno o más campos que distinguen a un registro de todos los demás.

Planificación de los Accesos a Disco

La velocidad a la que se realicen los accesos a disco condicionará aspectos importantes del rendimiento general del sistema y del rendimiento propio de las aplicaciones de usuario. El hardware del disco debe realizar fundamentalmente 3 operaciones:

1. Búsqueda: mover el brazo (cabeza lectora) buscando la pista correspondiente.
2. Latencia: esperar a que el bloque se sitúe frente a la cabeza de lectura / escritura.
3. Transmisión: transmitir el bloque deseado.

El tiempo de búsqueda y latencia dependen de la posición relativa del bloque y de las cabezas de lectura / escritura en el momento de la petición. El tiempo de transmisión será igual en todos los accesos.

Algoritmos de Planificación

Si mientras se realiza un acceso llegan más peticiones, el sistema deberá mantenerlas en una lista de espera. Finalizado el acceso que se estaba atendiendo, el disco quedará libre y el sistema podrá decidir el orden en el que atenderá las peticiones pendientes, buscando minimizar el desplazamiento del brazo del disco y, por tanto, el tiempo de servicio de la petición (tiempo total).

1. FCFS (First-Come, First-Served): sirve las peticiones según su orden de llegada. Su programación es sencilla y no produce una sobrecarga significativa, pero su eficacia es relativa.

2. SSTF (Shortest Seek Time First): primero el de menor tiempo de búsqueda. Este algoritmo atenderá primero la petición más cercana a la última servida o, lo que es lo mismo, aquella que requiera un desplazamiento menor del brazo. Es un algoritmo más eficaz, pero su forma de atender las peticiones puede postergar indefinidamente algunas de ellas. La velocidad de servicio de una petición variará en función de que las peticiones posteriores provoquen su postergación o no. Esta falta de predicción de los tiempos de acceso al disco hace que el algoritmo SSFT sea poco adecuado para sistemas interactivos. Presenta el problema de postergación indefinida.

3. Exploración (SCAN): atiende las peticiones más cercanas según el sentido del desplazamiento.

4. Exploración Circular (CSCAN): el movimiento del brazo es el mismo que en el caso anterior, pero sólo atiende peticiones en uno de los sentidos. Al llegar a la última pista (cilindro), regresará al principio sin atender petición alguna.

En la práctica, tanto en el algoritmo anterior como en este, el brazo del disco no llegará a los extremos, sino que cambiará de sentido al servir la última petición.

Estos dos últimos son los algoritmos más adecuados para planificar discos que deban soportar mucha carga.

Subsistema de Archivos: Funciones y Tareas

Los archivos son grupos de informaciones relacionadas entre sí sobre los que se pueden realizar diversas operaciones: lectura, escritura, modificación,… El sistema será el responsable de realizar dichas operaciones adecuándolas a las características de los dispositivos físicos utilizados. La parte del SO encargada de dichas funciones suele recibir el nombre de subsistema de archivos y su misión es realizar las siguientes tareas:

1. Gestión del almacenamiento: decidir cómo asignar el espacio.
2. Métodos de acceso.
3. Gestión de archivos: controlar los archivos existentes.
4. Protección e integridad de los archivos: integridad y privacidad.