Sistema de Fitxers i Gestió de Memòria en Sistemes Operatius

Sistema de Fitxers

Definició i Objectius del Sistema de Fitxers

Proporciona un mecanisme per a l'emmagatzematge de la informació de forma permanent (no desapareix encara que s'apagui el PC).

Objectius:

• Proporcionar mecanismes de nomenament i de localització de dades no volàtils.
• Oferir primitives d'accés còmode i independents dels detalls físics.
• Mecanismes de protecció.

Components del Sistema de Fitxers

• Fitxers: Contenen les dades emmagatzemades.
• Directoris: Organitzen i proporcionen informació sobre el fitxer.
• Particions: Permeten separar física i lògicament grans col·leccions de fitxers/directoris.

Fitxer: Visió Usuari i SO

• Visió Usuari: Unitat d'emmagatzematge lògic, no volàtil, que agrupa un conjunt d'informació relacionada sota el mateix nom.
• Visió SO: Seqüència o tira de bytes.

Informació dels Fitxers (Atributs)

• Nom
• Tipus de fitxer
• Ubicació
• Grandària del fitxer
• Protecció
• Informació de control
• Informació temporal

Directoris

Funcions:

• Objecte que relaciona de forma inequívoca un nom de fitxer amb el seu descriptor intern.
• Organitza i proporciona informació sobre l'estructuració dels sistemes de fitxers.
• Una col·lecció de nodes que contenen informació sobre els fitxers.

Organització: Utilitzen una organització jeràrquica.

Característiques desitjables:

• Eficiència: Localitzar un fitxer ràpidament.
• Nomenament: Ràpid i senzill per als usuaris.
• Agrupació: Lògica de fitxers segons les seves propietats.
• Estructurat: Operacions clarament definides i ocultació.
• Senzillesa: L'entrada al directori ha de ser el més senzilla possible.

Operacions:

1. Localitzar arxiu/directori
2. Crear i esborrar directoris
3. Crear i esborrar arxius
4. Reanomenar entrada de directoris
5. Llistar entrades de directoris

Entrades de directoris (tipus): W-NT / DOS / Unix

Estructura de directoris: Mecanisme que permet organitzar els fitxers d'un sistema de forma lògica, amb independència dels dispositius on es troben tals fitxers i fins i tot de la ubicació dels propis dispositius.

Sectors i Blocs

• Sector: Unitat mínima de transferència, identificat cadascun amb el nom de <c,p,s>.
• Blocs: Agrupació lògica de sectors de disc i és la unitat de transferència mínima que utilitza el sistema de fitxers.

Objectius dels Blocs:

1. Optimitzar l'eficiència d'entrada/sortida dels dispositius secundaris d'emmagatzematge.
2. Tots els sistemes operatius proporcionen una grandària de bloc per defecte.
3. Els usuaris poden definir la grandària del bloc.

Organització del Sistema de Fitxers

El sistema de fitxers permet organitzar la informació dins els dispositius d'emmagatzematge secundari en un format intel·ligible pel SO, permetent:

1. Gestió de blocs lliures.
2. Gestió de blocs assignats a fitxers.
3. Estructura de directoris.
4. Garantir la integritat i la validesa de les dades.

Gestió de l'Espai Lliure

Com sap el SO l'espai lliure on emmagatzemar un fitxer?

Tècniques de gestió d'espai lliure:

• Mapa de bits: Si el recurs està lliure és 1, si no és 0. És fàcil d'implementar i fer servir. És eficient si el dispositiu no està molt ple.
• Llista de blocs: Manté enllaçats en una llista tots els blocs disponibles, mantenint un apuntador al primer element de la llista. No és eficient excepte per a dispositius molt plens i fragmentats. Usa agrupacions.
• Llista encadenada de blocs: Cada bloc té un enllaç al següent bloc lliure. La grandària de l'apuntador depèn del nombre de blocs lliures.

Gestió de l'Espai Assignat

Com sap el SO on és cada fitxer?

Tècniques de gestió d'espai assignat:

• Llista enllaçada de blocs
• Índex enllaçats (FAT)
• Assignació indexada
• Mètodes híbrids

Conceptes de Disc Físic

• Cilindre: Conjunt de pistes que poden ser llegides al mateix temps pels caps d'una unitat de disc i que està format per les interseccions de les superfícies del disc i un cilindre imaginari.
• Tseek: Temps que es triga a arribar al cilindre desitjat.
• T. latència: Temps mitjà que triguen a arribar les dades sota els caps.
• T. transf: Temps de transferència.

Gestió de Memòria

Paginació

• Pàgines: Espai d'adreces lògiques dividit en particions iguals.
• Marcs: Memòria física dividida en particions iguals.

Memòria Virtual

Objectius:

• Reduir la quantitat de memòria física assignada a un procés en execució.
• Augmentar el grau de multiprogramació.

Efectes de l'ús de memòria virtual:

1. La suma dels espais lògics dels processos en execució pot ser major que la quantitat de memòria física de la màquina.
2. L'espai lògic d'un procés també pot ser major que la memòria física.
3. Accedir a una pàgina no resident és més lent que a una resident.

Modificacions al SO: Afegir estructures de dades per gestionar l'àrea de swap:

• Byte de validesa
• Byte modificat
• Informació de reemplaçament