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IMPLEMENTAÇÃO DO SISTEMA DE ARQUIVOS, MAPA MENTAL 11 DISCIPLINA: SO…
IMPLEMENTAÇÃO DO SISTEMA DE ARQUIVOS
11.1 ESTRUTURA DO SISTEMA DE ARQUIVOS
Discos
Regravação in loco
Acesso direto blocos
Bloco: unidade lógica (configurável)
Setor: unidade física (512B/4KB fixo)
Camadas (baixo→alto)
Controle I/O: drivers + interrupções
Sistema Básico: comandos genéricos + buffers/cache
Organização: traduz blocos lógicos→físicos
Lógico: metadados + FCB + proteção
VFS (Virtual File System)
Separa operações genéricas da implementação
Interface limpa
Múltiplos sistemas coexistem
Objetos Linux: inode, arquivo, superbloco, dentry
Exemplos
Linux: ext2/3/4, XFS, Btrfs
Windows: NTFS, FAT32
UNIX: UFS
Universal: FAT32, exFAT
11.2 OPERAÇÕES BÁSICAS
Estruturas Disco
Bloco boot: inicialização SO
Bloco controle volume: detalhes partição
Diretórios: organiza arquivos
FCB: detalhes arquivo (atributos)
Estruturas Memória
Tabela montagens
Cache diretórios
Tabela arquivos abertos (sistema)
Tabela arquivos abertos (processo)
Buffers
open()
Pesquisa tabela sistema
Se aberto: aponta entrada existente
Se não: copia FCB para tabela
Cria entrada tabela processo
Retorna ponteiro (FILE*)
close()
Remove entrada tabela processo
Decrementa contador
Se zero: metadados→disco, remove entrada
Partições
Bruta: sem sistema arquivos (swap, BD)
Formatada: com sistema arquivos
11.3 IMPLEMENTAÇÃO DIRETÓRIOS
Lista Linear
Simples programar
Busca linear lenta
Tabela Hash
Lista + estrutura hash
Busca rápida
Problema: colisões, tamanho fixo
11.4 MÉTODOS ALOCAÇÃO
Contígua
Blocos sequenciais lado a lado
Endereço 1º bloco + tamanho
Vantagens: acesso rápido (sequencial/direto)
Problemas: fragmentação externa, pré-alocação
Melhoria: extensões (extents)
Encadeada
Lista encadeada blocos
Blocos espalhados
Diretório: ponteiro 1º e último
Vantagens: sem fragmentação externa
Problemas: acesso direto lento, ponteiros
Melhoria: clusters
Variação: FAT (tabela memória)
Tabela início volume
Entrada por bloco
Acesso randômico melhor
Indexada
Bloco índices: array ponteiros
i-ésima entrada → i-ésimo bloco
Vantagens: acesso direto, sem frag. externa
Problemas: overhead ponteiros
Soluções arquivos grandes
Encadeamento blocos índices
Índices multiníveis
Combinado (UNIX inode)
12 diretos
1 indireto simples
1 indireto duplo
1 indireto triplo
11.5 GERENCIAMENTO ESPAÇO LIVRE
Bitmap (Vetor Bits)
1 bit/bloco: 1=livre, 0=ocupado
Vantagens: simples, eficiente busca
Problema: grande memória discos grandes
Lista Encadeada
Encadeia blocos livres
Ponteiro 1º bloco
Problema: I/O percorrer lista
Agrupamento
1º bloco: n endereços
Primeiros n-1: livres
Último: próximos n endereços
Contagem
Endereço + quantidade blocos contíguos
Lista mais curta
Mapas Espaços (ZFS)
Metaslabs: divide espaço
Log atividade (alocação/liberação)
Árvore balanceada memória
11.6 RECUPERAÇÃO
Verificação Consistência
Varredura metadados
fsck (UNIX), ScanDisk (Windows)
Problemas: lento, pode não reparar
Journaling (Log)
Alterações metadados→log sequencial
Transação: conjunto operações
Confirmada→removida log
Queda: completa transações log
Vantagens: recuperação rápida, sem verificação
Usam: NTFS, ext3/4, UFS
sistema de arquivos
Outras Soluções
WAFL/ZFS: nunca sobrepõe blocos
Grava em blocos novos
ZFS: checksum todos blocos
ZFS: sem verificador (RAID garante correção)
Backup/Restauração
Dia 1: completo
Dias 2-N: incremental (só alterados)
Restauração: completo + incrementais
Backups permanentes local distante
MAPA MENTAL 11
DISCIPLINA: SO 2025/2
ALUNO(A): Raquel Nascimento