Sistema de Ficheros

Las propiedades de un fichero se denominan metadatos, aunque en Linux se denominan inodo. Los sistemas de ficheros en Linux almacenan el siguiente contenido en los metadatos (en Windows es menor):

• Los permisos
• Las últimas fechas de acceso y modificación
• El propietario y el grupo
• El tamaño
• El número de bloques utilizados
• El tipo de ficheros
• El contador de vínculos
• Un árbol de direcciones de bloques de datos

Elementos

Bloque

Es la unidad básica de almacenamiento del sistema de ficheros. El bloque en el que está el fichero tiene un tamaño de 4096 bytes. Para manejar los bloques se utilizan varias técnicas:

• Asignación adyacente. Se almacenan los archivos mediante bloques adyacentes en el disco. Gran ventaja su fácil implementación, problema es necesario conocer con anterioridad el número de bloques que ocupa el fichero cosa que no suele ocurrir, además genera una fragmentación del disco que provoca pérdida de espacio.
• En forma de lista ligada. El directorio contiene la dirección del primer bloque y cada bloque contiene la dirección del siguiente bloque o el valor null si se trata del último bloque. Aprovecha todos los bloques del disco evitando perder capacidad por la fragmentación.
• Mediante lista ligada e índice. Se crea una tabla con un registro por cada uno de los bloques del disco, en cada registro se indica si el bloque está libre o cual es la dirección del siguiente bloque. Todo el bloque estará disponible para los datos, acceso a un bloque concreto mucho más rápido debido a que no es necesario acceder al disco y se utiliza el índice guardado en memoria.

Superbloque

Es una zona de metadatos que contiene varias informaciones en el sistema de ficheros: tipo, tamaño, estado, información.

Tabla de Inodos

Utilizados en Linux, sistema de archivos basados en i-nodos. Es una estructura de datos que contiene la información que describe y representa un fichero, los atributos del mismo. Los inodos están presentes en una tabla de inodos, se reparten partes de la tabla después de cada superbloque. La tabla forma parte de los metadatos. Un inodo por fichero, los inodos son únicos en un sistema de ficheros. Cada sistema posee una tabla de inodos diferente.

• Contenido. Depende del sistema de ficheros pero debe contener estos atributos: tamaño, identificador del periférico, grupo, nº de inodo, propietario, modo de acceso, última modificación, contador de vínculos duros. Comando stat.
• Direcciones. Campos de direcciones de datos repartidos entre dos tipos:
  • Direcciones a los primeros bloques de datos
  • Direcciones a bloques que contienen otros campos de direcciones
  • Direcciones de direcciones a otras direcciones, en forma de árbol. Bloques de indirección (simple, doble, triple)

Tipos de Sistemas de Ficheros

• Orientados a disco -> sistemas diseñados para almacenar ficheros en dispositivos de almacenaje de datos, que deben estar conectados directa o indirectamente al ordenador (FAT, NTFS)
• Orientados a red -> sistema de archivos que actúa como cliente para un servidor.

Sistemas de Archivos Nativos

• Traditional: años 70-90, característica, necesidad de una extensiva verificación del sistema de archivos si no se han cerrado correctamente.
• Journaling: contiene un journal o bitácora que contiene la lista de operaciones pendientes a realizar para tener un sistema consistente. Pueden alcanzar mayor capacidad.

Windows

• FAT – File Allocation Table, originario para DOS, con extensiones VFAT para mayor capacidad, tipos: FAT12 (disquetes), FAT16 (2GB), FAT32 (2TB)
• NTFS – New Technology Filesystem, para WinNT y superiores, diferencia con FAT los permisos, gestión de la seguridad a través de ACL (listas de control), integra un directorio de 64 bit lo que permite segmentar más preciso sus particiones, se malgasta menos espacio, búsqueda más rápida, existe una tabla específica (master file table) para ficheros pequeños.
• WINFS – Basado en NTFS / HPFS

Linux

• Extended – el ext o extfs, sirve como remplazo del Minix, primeras versiones de Linux
• Second Extended – ext2, no es journaling, rápido, necesita menos escritura, conlleva menos desgaste. Hasta 32TB o 128TB según el tamaño de los bloques y arquitectura.
• Ext3 – extensión del ext2 y compatible, con journal, sin limitación de 4GB por archivo
• XFS – altísima capacidad de almacenamiento, sistema de diario transicional eficaz y mecanismos avanzados, desfragmentación en línea, dimensionamiento en caliente…

Sistemas Transaccionales

Transacción -> conjunto de operaciones en las que se ejecutan todas ellas o no se ejecuta ninguna. Las órdenes se envían todas una a una pero la acción se realiza al final mediante una única instrucción. Si la transacción no se puede terminar se produce un rollback automático. Técnicas:

• Registro de diario: registro donde se guardan las operaciones que se han ido realizando
• Técnica de copia por escritura – para modificar un archivo: escribe los datos en un nuevo bloque y cuando esté todo correcto se borra el bloque antiguo con los datos iniciales. Ventajas: estado en disco siempre válido; copias de seguridad coherentes y fiables; se pueden deshacer las modificaciones de los datos hasta un momento determinado.

Archivos

Mecanismo de abstracción. Proporcionan una manera de almacenar la información en el disco y leerla después. El usuario desconoce cómo y donde se almacena la información y como funcionan realmente los discos. Permiten asignar un conjunto de datos, nombre y otras características.

Directorios

Se utilizan para organizar los archivos y subdirectorios. Contiene una lista de archivos y subdirectorios, estructura jerárquica en árbol invertido. Directorio raíz, directorio activo (directorio en el que estamos trabajando), unidad activa (unidad en la que estamos trabajando)

Opciones

Letra precedida por un guión, modifica la orden o comando.

Argumentos

La mayoría de los comandos los llevan, suelen ser archivos o rutas. Algunos comandos no llevan argumentos y otras necesitan un número mínimo de estos.

Enlaces Físicos

No especifican una clase de archivo. Es un segundo nombre asignado a un archivo. No se pueden usar para directorios.

Enlaces Simbólicos

Es un archivo que solo contiene el nombre de otro archivo. Cuando el sistema operativo opera sobre un enlace simbólico, se dirige al archivo al que apunta este. Se puede crear un enlace simbólico a un fichero que no exista.