Sistemas de arquivos no sistema operacional: estrutura, atributos, tipo

O que é o sistema de arquivos?

Um arquivo é uma coleção de informações correlacionadas que são gravadas no armazenamento secundário ou não volátil, como discos magnéticos, discos ópticos e fitas. É um método de coleta de dados usado como meio para fornecer dados e receber resultados desse programa.

Em geral, um arquivo é uma sequência de bits, bytes ou registros cujo significado é definido pelo criador do arquivo e pelo usuário. Cada arquivo tem um local lógico onde estão localizados para armazenamento e recuperação.

Neste tutorial de sistema operacional, você aprenderá:

Objetivo do sistema de gerenciamento de arquivos

Aqui estão os principais objetivos do sistema de gerenciamento de arquivos:

  • Ele fornece suporte de E / S para uma variedade de tipos de dispositivos de armazenamento.
  • Minimiza as chances de perda ou destruição de dados
  • Ajuda o sistema operacional a padronizar as rotinas de interface de E / S para os processos do usuário.
  • Ele fornece suporte de E / S para vários usuários em um ambiente de sistemas multiusuário.

Propriedades de um sistema de arquivos

Aqui, estão as propriedades importantes de um sistema de arquivos:

  • Os arquivos são armazenados em disco ou outro armazenamento e não desaparecem quando um usuário faz logoff.
  • Os arquivos têm nomes e estão associados à permissão de acesso que permite o compartilhamento controlado.
  • Os arquivos podem ser organizados ou estruturas mais complexas para refletir a relação entre eles.

Estrutura de arquivo

Uma estrutura de arquivo precisa ter um formato predefinido de forma que um sistema operacional entenda. Tem uma estrutura definida exclusivamente, que se baseia no seu tipo.

Três tipos de estrutura de arquivos no sistema operacional:

  • Um arquivo de texto: é uma série de caracteres organizados em linhas.
  • Um arquivo objeto: é uma série de bytes que se organizam em blocos.
  • Um arquivo de origem: é uma série de funções e processos.

Atributos de arquivo

Um arquivo possui um nome e dados. Além disso, ele também armazena metainformações como data e hora de criação do arquivo, tamanho atual, data da última modificação, etc. Todas essas informações são chamadas de atributos de um sistema de arquivos.

Aqui estão alguns atributos de arquivo importantes usados ​​no sistema operacional:

  • Nome: É a única informação armazenada em uma forma legível por humanos.
  • Identificar : Cada arquivo é identificado por um número de tag exclusivo em um sistema de arquivos conhecido como identificador.
  • Localização: Aponta para a localização do arquivo no dispositivo.
  • Modelo: Este atributo é necessário para sistemas que suportam vários tipos de arquivos.
  • Tamanho . Atributo usado para exibir o tamanho do arquivo atual.
  • Proteção . Este atributo atribui e controla os direitos de acesso de leitura, gravação e execução do arquivo.
  • Hora, data e segurança: É usado para proteção, segurança e também para monitoramento

Tipo de arquivo

Refere-se à capacidade do sistema operacional de diferenciar vários tipos de arquivos, como arquivos de texto, binários e arquivos de origem. No entanto, sistemas operacionais como MS_DOS e UNIX têm os seguintes tipos de arquivos:

Arquivo especial de personagem

É um arquivo de hardware que lê ou grava dados caractere por caractere, como mouse, impressora e muito mais.

Arquivos comuns

  • Esses tipos de arquivos armazenam informações do usuário.
  • Pode ser texto, programas executáveis ​​e bancos de dados.
  • Ele permite que o usuário execute operações como adicionar, excluir e modificar.

Arquivos de diretório

  • O diretório contém arquivos e outras informações relacionadas a esses arquivos. É basicamente uma pasta para armazenar e organizar vários arquivos.

Arquivos Especiais

  • Esses arquivos também são chamados de arquivos de dispositivo. Representa dispositivos físicos como impressoras, discos, redes, pen drive, etc.

Funções de arquivo

  • Crie o arquivo, encontre espaço no disco e insira uma entrada no diretório.
  • Gravar no arquivo, requer posicionamento dentro do arquivo
  • Ler do arquivo envolve o posicionamento dentro do arquivo
  • Exclua a entrada do diretório e recupere o espaço em disco.
  • Reposicionar: mover a posição de leitura / gravação.

Termos comumente usados ​​em sistemas de arquivos

Campo:

Este elemento armazena um único valor, que pode ser estático ou de comprimento variável.

BASE DE DADOS:

A coleta de dados relacionados é chamada de banco de dados. Os relacionamentos entre os elementos de dados são explícitos.

ARQUIVOS:

Arquivos é a coleção de registros semelhantes que são tratados como uma única entidade.

REGISTRO:

Um tipo de registro é um tipo de dados complexo que permite ao programador criar um novo tipo de dados com a estrutura de coluna desejada. Seus grupos uma ou mais colunas para formar um novo tipo de dados. Essas colunas terão seus próprios nomes e tipos de dados.

Métodos de acesso a arquivos

O acesso a arquivos é um processo que determina a maneira como os arquivos são acessados ​​e lidos na memória. Geralmente, um único método de acesso sempre é compatível com os sistemas operacionais. Embora existam alguns sistemas operacionais que também oferecem suporte a vários métodos de acesso.

Três métodos de acesso a arquivos são:

  • Acesso sequencial
  • Acesso aleatório direto
  • Acesso sequencial de índice

Acesso Sequencial

Nesse tipo de método de acesso a arquivos, os registros são acessados ​​em uma determinada sequência predefinida. No método de acesso sequencial, as informações armazenadas no arquivo também são processadas uma a uma. A maioria dos compiladores acessa arquivos usando este método de acesso.

Acesso aleatório

O método de acesso aleatório também é chamado de acesso aleatório direto. Este método permite acessar o registro diretamente. Cada registro tem seu próprio endereço no qual pode ser acessado diretamente para leitura e escrita.

Acesso Sequencial

Este tipo de método de acesso é baseado em acesso sequencial simples. Neste método de acesso, um índice é construído para cada arquivo, com um ponteiro direto para diferentes blocos de memória. Neste método, o índice é pesquisado sequencialmente, e seu ponteiro pode acessar o arquivo diretamente. Vários níveis de indexação podem ser usados ​​para oferecer maior eficiência no acesso. Também reduz o tempo necessário para acessar um único registro.

Alocação de espaço

No sistema operacional, os arquivos são sempre espaços em disco alocados.

Três tipos de métodos de alocação de espaço são:

  • Alocação vinculada
  • Alocação Indexada
  • Alocação Contígua

Alocação Contígua

Neste método,

  • Cada arquivo usa um espaço de endereço contíguo na memória.
  • Aqui, o sistema operacional atribui o endereço do disco em ordem linear.
  • No método de alocação contígua, a fragmentação externa é o maior problema.

Alocação vinculada

Neste método,

  • Cada arquivo inclui uma lista de links.
  • O diretório contém um link ou ponteiro no primeiro bloco de um arquivo.
  • Com este método, não há fragmentação externa
  • Este método de alocação de arquivo é usado para arquivos de acesso sequencial.
  • Este método não é ideal para um arquivo de acesso direto.

Alocação Indexada

Neste método,

  • O diretório compreende os endereços dos blocos de índice dos arquivos específicos.
  • Um bloco de índice é criado, contendo todos os ponteiros para arquivos específicos.
  • Todos os arquivos devem ter blocos de índice individuais para armazenar os endereços de espaço em disco.

Diretórios de arquivos

Um único diretório pode ou não conter vários arquivos. Ele também pode ter subdiretórios dentro do diretório principal. As informações sobre os arquivos são mantidas por Diretórios. No sistema operacional Windows, é chamado de pastas.

Diretório de Nível Único



A seguir estão as informações que são mantidas em um diretório:

  • Nome O nome que é exibido para o usuário.
  • Modelo : Tipo de diretório.
  • Posição : Indicadores atuais de próxima leitura / gravação.
  • Localização : Local no dispositivo onde o cabeçalho do arquivo está armazenado.
  • Tamanho : Número de bytes, bloco e palavras no arquivo.
  • Proteção : Controle de acesso em leitura / gravação / execução / exclusão.
  • Uso : Tempo de criação, acesso, modificação

Tipos de arquivo - nome, extensão

Tipo de arquivo Extensão usual Função
Executávelexe, com, bin ou nenhumprograma de linguagem de máquina pronto para rodar
Objetoobj, oucumprido, linguagem de máquina, não vinculado
Código fontevs. p, não, 177, asm, acódigo-fonte em várias linguagens
Lotemorcego, shSérie de comandos a serem executados
Textotxt, docdocumentos de dados textuais
Processador de palavrasdoc, docs, tex, rrf, etc.vários formatos de processador de texto
Bibliotecalib, hbibliotecas de rotinas
Arquivoarco, zip, alcatrãoarquivos relacionados agrupados em um arquivo, às vezes compactados.

Resumo:

  • Um arquivo é uma coleção de informações correlacionadas que são gravadas no armazenamento secundário ou não volátil, como discos magnéticos, discos ópticos e fitas.
  • Ele fornece suporte de E / S para uma variedade de tipos de dispositivos de armazenamento.
  • Os arquivos são armazenados em disco ou outro armazenamento e não desaparecem quando um usuário faz logoff.
  • Uma estrutura de arquivo precisa ter um formato predefinido de forma que um sistema operacional a compreenda.
  • O tipo de arquivo refere-se à capacidade do sistema operacional de diferenciar diferentes tipos de arquivos, como arquivos de texto, binários e arquivos de origem.
  • Crie encontrar espaço no disco e faça uma entrada no diretório.
  • O método de acesso sequencial indexado é baseado em acesso sequencial simples
  • No método de Acesso Sequencial, os registros são acessados ​​em uma determinada sequência pré-definida
  • O método de acesso aleatório também é chamado de acesso aleatório direto
  • Três tipos de métodos de alocação de espaço são:
    • Alocação vinculada
    • Alocação Indexada
    • Alocação Contígua
  • As informações sobre os arquivos são mantidas por Diretórios