Download gestión de sistemas de archivos

índice
1.Introducción a los Sistemas Operativos.
2.Componentes de un Sistema Operativo y
principales funciones del sistema operativo.
3.Gestión de sistemas de archivos.
4.Conclusiones y expectativas futuras.
Datos de 2014
La importancia de los sistemas operativos nace desde los 50's, cuando se hizo
evidente que el operar una computadora por medio de tableros enchufables en la
primera generación y luego por medio del trabajo en lote en la segunda generación
se podía mejorar. Es decir, se comenzó a ver que las tareas mismas del operador
podían plasmarse en un programa, el cual a través del tiempo y por su enorme
complejidad se le llamó "Sistema Operativo". Así, tenemos entre los primeros
sistemas operativos al FMS e IBSYS (1995).
Posteriormente, en la tercera generación de computadoras nace uno de los
primeros sistemas operativos con la filosofía de administrar una familia de
computadoras: el OS/360 de IBM.
Surgen también los conceptos:
•Multiprogramación:
La ejecución de múltiples tareas compartiendo los recursos de una computadora. Se
trata de una evolución del procesamiento por lotes. Dentro de ella se encuentra el
concepto de tiempo compartido. Aquí la CPU ejecuta varios programas a la vez,
independientemente de si hay otros programas en ejecución, siendo capaz de
almacenar un conjunto adecuado de tareas en cada momento, utilizando de manera
óptima los recursos disponibles.
•Tiempo compartido:
Compartir de forma concurrente un recurso computacional (tiempo de ejecución en la
CPU, uso de la memoria, etc.) entre muchos usuarios por medio de la
multiprogramación y la inclusión de interrupciones de reloj por parte del sistema
operativo.
•Procesamiento por lotes:
Es la ejecución de un programa sin el control o supervisión directa del usuario.
•Multiusuario:
Permite que varios usuarios entren al mismo ordenador con terminales distintos.
Al mismo tiempo, se hacen populares el MS-DOS y UNIX.
Para mediados de los 80's, comienza el auge de las redes de computadoras y la
necesidad de sistemas operativos en red y sistemas operativos distribuidos.
El sistema brindará un entorno de ejecución de
programas donde se dispondrá de un conjunto de
servicios. Los servicios principales serán:
• Ejecución de programas.
• Operaciones de E/S.
• Manipulación del Sistema de archivos.
• Comunicación entre procesos.
• Manipulación de errores.
•Administración de procesos
• Administración de memoria
• Subsistema de Entrada/Salida
• Administración de Almacenamiento secundario
• Subsistema de archivos
• Sistema de protección
Un sistema de archivos ( file system ) es una estructura de directorios
con algún tipo de organización el cual nos permite almacenar, crear y
borrar archivos en diferentes formatos.
El subsistema de archivos debe proveer un conjunto de llamadas al sistema
para operar con los datos y de proveer mecanismos de protección y seguridad.
Las operaciones básicas que la mayoría de los sistemas de archivos soportan
son:
Crear ( create ) : Permite crear un archivo sin datos.
Borrar ( delete ): Eliminar el archivo y liberar los bloques para su uso
posterior.
Abrir ( open ): Antes de usar un archivo se debe abrir para que el
sistema conozca sus atributos, tales como el dueño, la fecha de
modificación, etc.
Cerrar ( close ): Después de realizar todas las operaciones deseadas, el
archivo debe cerrarse para asegurar su integridad y para liberar recursos
de su control en la memoria.
Leer o Escribir ( read, write ): Añadir información al archivo o leerlo
, una cadena de caracteres a partir de la posición actual.
Localizar ( seek ): Para los archivos de acceso directo se permite
posicionar el apuntador de lectura o escritura en un registro
aleatorio.
Leer atributos: Permite obtener una estructura con todos los
atributos del archivo especificado, tales como permisos de escritura,
de borrado, ejecución, etc.
Poner atributos: Permite cambiar los atributos de un archivo, por
ejemplo en UNIX, donde todos los dispositivos se manejan como si
fueran archivos, es posible cambiar el comportamiento de una
terminal con una de estas llamadas.
Renombrar ( rename ): Permite cambiarle el nombre e incluso a
veces la posición en la organización de directorios del archivo
especificado.
Usuario:
Una cuenta de usuario es una colección de información que indica a Windows los
archivos y carpetas a los que puede obtener acceso, los cambios que puede realizar en
el equipo y las preferencias personales, como el fondo de escritorio o el protector de
pantalla. Las cuentas de usuario permiten compartir un equipo con varias personas
pero manteniendo sus propios archivos y configuraciones.
Directorio:
Un directorio es una agrupación de archivos de datos, atendiendo a su contenido, a su
propósito o a cualquier criterio que decida el usuario. Técnicamente el directorio
almacena información acerca de los archivos que contiene.
Archivo:
Agrupación de datos que el usuario ve como una entidad (por ejemplo: programa,
conjunto de rutinas, resultados de un cálculo, ...). Es la unidad que almacena y
manipula el sistema de archivos. Además es un conjunto de información binaria; es
decir, un conjunto que va de 0 a 1.
Unidad:
La unidad de disco se trata de un término que, en la informática, señala a los
dispositivos que permiten escribir o leer sobre distintos tipos de discos (como un CD,
un DVD u otro formato).
Sistemas de archivos de disco
Un sistema de archivo de disco está diseñado para el almacenamiento de archivos en una
unidad de disco, que puede estar conectada directa o indirectamente a la computadora.
Sistemas de archivos de red
Un sistema de archivos de red es el que accede a sus archivos a través de una red de
computadoras.
Dentro de esta clasificación encontramos dos tipos de sistemas de archivos:
los sistemas de archivos distribuidos (no proporcionan E/S en paralelo);
los sistemas de archivos paralelos (proporcionan una E/S de datos en paralelo).
Sistemas de archivos de propósito especial
Los sistemas de archivos de propósito especial son aquellos tipos de sistemas de archivos
que no son ni sistemas de archivos de disco, ni sistemas de archivos de red.
Ejemplos: acme (Plan 9), archfs, cdfs, cfs, devfs
Una ruta es la forma de referenciar un archivo informático o directorio en un sistema de
archivos de un sistema operativo determinado. Señala la localización exacta de un
archivo o directorio mediante una cadena de caracteres concreta. Esta puede ser de
diversas formas dependiendo del sistema operativo y del sistema de archivos en
cuestión.
Las rutas absolutas señalan la ubicación de un archivo o directorio desde el directorio
raíz del sistema de archivos.
Por ejemplo, es una ruta absoluta /home/dir1/arc1.fil, que señala la ubicación del
archivo arc1.fil desde la raíz del sistema de archivos.
Las rutas relativas señalan la ubicación de un archivo o directorio a partir de la posición
actual del sistema operativo en el sistema de archivos.
El formato de disco en informática es el proceso de
preparación de un disco duro o de un medio externo para el
vaciado del sistema de archivos.
El formato lógico implanta un sistema de archivos que asigna
sectores a archivos. En los discos duros, para que puedan
convivir distintos sistemas de archivos, antes de realizar un
formato lógico hay que dividir el disco en particiones; más
tarde, cada partición se formatea por separado.
Seguridad o permisos
Listas de control de acceso
UGO ("Usuario, Grupo, Otros", o por sus siglas en
inglés: "User, Group, Others")
Capacidades granuladas
Atributos extendidos (ej.: sólo añadir al archivo pero no
modificar, no modificar nunca, etcétera)
Mecanismo para evitar la fragmentación
Capacidad de enlaces simbólicos o duros
Integridad del sistema de archivos (Journaling)
Soporte para archivos dispersos
Soporte para cuotas de discos
Soporte de crecimiento del sistema de archivos nativo
Cada sistema operativo tiene unos
sistemas de archivos más habituales:
Windows: FAT, FAT16, FAT32, NTFS, EFS,
ExFAT.
Linux: ext2, ext3, ext4, JFS, ReiserFS,
Reiser4, XFS.
Solaris: UFS, ZFS.
Mac OS: HFS, HFS+.
IBM: JFS, GPFS.
Discos Opticos: UDF.
Algunos sistemas de archivos proveen herramientas al administrador del
sistema para facilitarle la vida. Las más notables es la facilidad de
compartir archivos y los sistemas de `cotas'.
La facilidad de compartir archivos se refiere a la posibilidad de que los
permisos de los archivos o directorios dejen que un grupo de usuarios
puedan acceder para diferentes operaciones: leer, escribir, borrar, crear,
etc. El dueño verdadero es quien decide qué permisos se aplicarán al
grupo e, incluso, a otros usuarios que no formen parte de su grupo. La
facilidad de `cotas' se refiere a que el sistema de archivos es capaz de
llevar un control para que cada usuario pueda usar un máximo de
espacio en disco duro. Cuando el usuario excede ese límite, el sistema le
envía un mensaje y le niega el permiso de seguir escribiendo,
obligándolo a borrar algunos archivos si es que quiere almacenar otros o
que crezcan.
La ventaja más significativa de los subsistemas de archivos es que se centran en
facilitar el trabajo al usuario.
Así como los sistemas distribuidos exhiben grandes ventajas, también se pueden
identificar algunas desventajas, algunas de ellas tan serias que han frenado la
producción comercial de los sistemas operativos en la actualidad. El problema más
importante en la creación de sistemas distribuidos es el software: los problemas de
compartición de datos y recursos son tan complejos que los mecanismos de solución
generan mucha sobrecarga al sistema haciéndolo ineficiente.
La seguridad de un sistema incluye la protección ante posibles daños físicos de los
datos hasta el acceso indebido a los mismos, ataques contra la confidencialidad, la
integridad o la disponibilidad de recursos en un sistema deben prevenirse y
solventarse mediante la política y los mecanismos de seguridad de un sistema. De
nada sirve tener mecanismos de protección buenos, si el SO no es capaz de identificar
a los usuarios que acceden al sistema o si no existe una política que salvaguarde datos
ante
la
rotura
de
un
disco.
Es necesario comprobar que los recursos solo se usan por aquellos usuarios que
tienen derechos de acceso a los mismos. Las políticas de protección y seguridad de
hardware, software y datos deben incluirse dentro del SO pudiendo afectar a uno o
varios componentes del mismo.
En el futuro
oLa generación siguiente de sistemas operativos utilizará las
nuevas herramientas desarrolladas tales como programación orientada a
objetos (OOP), y nueva tecnología de hardware (DRAM's y
los microprocesadores densos y baratos), para crear un ambiente que
beneficie a los programadores (con modularidad y la abstracción crecientes)
así como a los usuarios (proporcionándoles una interna, constante y
gráficamente orientada interfaz). Los sistemas operativos futuros también se
adaptarán fácilmente a las preferencias cambiantes del usuario y a las
tecnologías futuras (tales como sistemas de realidad virtual).
oEl sistema de archivo del futuro permitirá aligerar enormemente la carga del
sistema de almacenamiento principal, y logrará retrasar al máximo, o, incluso
eliminar, la necesidad de adquirir actualizaciones. Por otra parte, acelerará
los procesos de backup, al reducir la cantidad de datos estáticos de los que se
realizan copias de forma continua.