5.8.- Mecanismos de Recuperación en Caso de Falla.

5.8.- Mecanismos de Recuperación en Caso de Falla.

Mecanismos de Recuperación en Caso de Fallas:

Debido a que los archivos se mantienen tanto en memoria principal como en el disco, debemos asegurarnos de que un fallo del sistema no de por resultado la perdida de datos o inconsistencia en los mismos.

La destrucción de la información, ya sea accidental o intencional, es una realidad y tiene distintas causas:

Fallas de hardware y de software

Fenómenos meteorológicos atmosféricos

Fallas en el suministro de energía

Incendios e inundaciones

Robos, vandalismo (incluso terrorismo)

Esta posible destrucción de la información debe ser tenida en cuenta por:

Los sistemas operativos en general

Los sistemas de archivos en particular

Una técnica muy usada para asegurar la disponibilidad de los datos es realizar respaldos periódicos:

Hacer con regularidad una o más copias de los archivos y colocarlas en lugar seguro.

Todas las actualizaciones realizadas luego del último respaldo pueden perderse.

Otra técnica es pasar todas las transacciones a un archivo, copiándolas en otro disco:

Genera una redundancia que puede ser costosa

En caso de fallas en el disco principal, puede reconstruirse todo el trabajo perdido si el disco de reserva no se dañó también

También existe la posibilidad del respaldo incremental:

Durante una sesión de trabajo los archivos modificados quedan marcados.

Cuando un usuario se retira del sistema (deja de trabajar), un proceso del sistema efectúa el respaldo de los archivos marcados.

Se debe tener presente que es muy difícil garantizar una seguridad absoluta de los archivos.

El método correcto de manejar fallos consiste básicamente en detectarlos a tiempo y de forma correcta. La inclusión de equipos de test en el sistema es esencial para mantener esta capacidad de monitorización.

En cualquier caso, la caída total o parcial del sistema se puede subsanar en parte si hay puntos de restauración del sistema (chkpt). Esta posibilidad aumenta la disponibilidad de recuperación en caso de fallos.

Mecanismos de Protección

Dominios de Protección

Muchos objetos del sistema necesitan protección, tales como la CPU, segmentos de memoria, unidades de disco, terminales, impresoras, procesos, archivos, bases de datos, etc.

5.7.- Modelo Jerárquico.

Sistemas Jerárquicos de Directorios

El directorio contiene un conjunto de datos por cada archivo referenciado.

Una posibilidad es que el directorio contenga por cada archivo referenciado:

El nombre.

Sus atributos.

Las direcciones en disco donde se almacenan los datos.

Otra posibilidad es que cada entrada del directorio contenga:

El nombre del archivo.

Un apuntador a otra estructura de datos donde se encuentran los atributos y las direcciones en disco.

Al abrir un archivo el S. O.:

Busca en su directorio el nombre del archivo.

Extrae los atributos y direcciones en disco.

Graba esta información en una tabla de memoria real.

Todas las referencias subsecuentes al archivo utilizarán la información de la memoria principal.

El número y organización de directorios varía de sistema en sistema:

Directorio único: el sistema tiene un solo directorio con todos los archivos de todos los usuarios.

Un directorio por usuario: el sistema habilita un solo directorio por cada usuario .

Un árbol de directorios por usuario: el sistema permite que cada usuario tenga tantos directorios como necesite, respetando una jerarquía general.

5.6.- Manejo de Espacio en Memoria Secundaria

5.6.- Manejo de Espacio en Memoria Secundaria

Manejo de Espacio en Memoria Secundaria:

El sistema de archivos se ocupa primordialmente de administrar el espacio de almacenamiento secundario, sobre todo el espacio en disco. El manejo del espacio libre en disco se lleva a cabo de la siguiente manera:

Vector de bits.

Lista ligada (lista libre).

Por conteo (agrupación).

Vector de bits.

El espacio libre en disco es frecuentemente implementado como un mapa de bits, donde cada sector es representado por un bit y si el sector es libre el bit es cero de lo contrario 

está asignado.

Lista ligada

Existe una cabecera en la que se tiene la dirección del primer sector vacío, ese sector a su vez, tiene un apuntador al siguiente sector, y así sucesivamente hasta que se encuentre una marca indicando que ya no hay espacio libre.

Por conteo
Aquí, por cada conjunto de sectores contiguos que estén vacíos, se tiene por cada apuntador, un número de inicio y el tamaño del grupo de sectores vacíos.

Métodos de asignación de espacio en disco

Un método de asignación de espacio en disco determina la manera en que un Sistema Operativo controla los lugares del disco ocupados por cada archivo de datos.

Contigua Ligada Indexada

Asignación contigua

Este método consiste en asignar el espacio en disco de tal manera que las direcciones de todos los bloques correspondientes a un archivo definen un orden lineal.

Asignación ligada

En este método, cada archivo es una lista ligada de bloques de disco. En el directorio hay un apuntador al bloque de inicio y un apuntador al bloque final para cada archivo. En cada uno de los bloques donde se encuentra un archivo hay un apuntador al siguiente bloque de la lista.

Asignación indexada

Cada archivo tiene su bloque índice, El cual es un arreglo de direcciones de bloques de disco. La i-ésima entrada en el bloque índice apunta al i-ésimo bloque que conforma el archivo.

5.5.- Mecanismos de Acceso a los Archivos.

5.5.- Mecanismos de Acceso a los Archivos.

Tipos:

Método de Acceso Secuencial: El acceso secuencial significa que un grupo de elementos es accedido en un predeterminado orden secuencial. El acceso secuencial es a veces la única forma de acceder a los datos, por ejemplo en una cinta de cassette. También puede ser el método de acceso elegido, para simplemente procesar una secuencia de datos en orden.

Método de Acceso Secuencial Indexado: Método de acceso secuencial indexado. Método común de acceso a disco que almacena datos en forma secuencial, al tiempo que mantiene un índice de campos claves para todos los registros en el archivo para acceso directo. El orden secuencial sería el más comúnmente usado para el procesamiento por lotes y la impresión (número de cuenta, nombre, etc.).

Método de Acceso Indexado: Los archivos secuenciales indexados retienen la limitación del archivo secuencial: la eficacia en el procesamiento se limita al basado en un único campo del archivo. Cuando es necesario buscar un registro basándose en algún otro atributo distinto del campo clave ambas formas de archivo secuencial no son adecuadas. En algunas aplicaciones esta flexibilidad es deseable.

Los archivos secuenciales son típicamente utilizados en aplicaciones de proceso de lotes Y son óptimos para dichas aplicaciones si se procesan todos los registros. La organización secuencias de archivos es la única que es fácil de usar tanto en disco como en cinta.

5.4.- Organización Lógica y Física

5.4.- Organización Lógica y Física

El término organización de archivos para referirnos a la estructura lógica de los registros determinada por la manera en que se accede a ellos. La organización física del archivo en almacenamiento secundario depende de la estrategia de agrupación y de la estrategia de asignación de archivos.

Para seleccionar una organización de archivos hay diversos criterios que son importantes:

- Acceso Rápido para recuperar la información
- Fácil actualización
- Economía de almacenamiento
- Mantenimiento simple
- Fiabilidad para asegurar la confianza de los datos

La prioridad relativa de estos criterios va a depender de las aplicaciones que va a usar el archivo. El número de alternativas de organización de archivos que se han implementado o propuesto es inmanejable, incluso para un libro dedicado a los sistemas de archivos. La mayor parte de las estructuras empleadas en los sistemas reales se encuadran en una de estas categorías o puede implementarse como una combinación de estas:

- Pilas- Archivos secuenciales- Archivos Secuenciales indexados- Archivos indexados- Archivos directos o de dispersión.

5.3.- Componentes de un Sistema de Archivos.

5.3.- Componentes de un Sistema de Archivos.

Un “Archivo” es un conjunto de registros relacionados.

*   El “Sistema de Archivos” es un componente importante de un S. O. y suele contener:

*  “Métodos de acceso” relacionados con la manera de acceder a los datos almacenados en archivos.

*  “Administración de archivos” referida a la provisión de mecanismos para que los archivos sean almacenados, referenciados, compartidos y asegurados.

*  “Administración del almacenamiento auxiliar” para la asignación de espacio a los archivos en los dispositivos de almacenamiento secundario.

* “Integridad del archivo” para garantizar la integridad de la información del archivo.

El sistema de archivos está relacionado especialmente con la administración del espacio de almacenamiento secundario, fundamentalmente con el almacenamiento de disco.

organización de un sistema de archivos:

Se utiliza una “raíz” para indicar en qué parte del disco comienza el “directorio raíz”.

El “directorio raíz” apunta a los “directorios de usuarios”.

Un “directorio de usuario” contiene una entrada para cada uno de los archivos del usuario.

Cada entrada de archivo apunta al lugar del disco donde está almacenado el archivo referenciado.

Los nombres de archivos solo necesitan ser únicos dentro de un directorio de usuario dado.

El nombre del sistema para un archivo dado debe ser único para el sistema de archivos.

En sistemas de archivo “jerárquicos” el nombre del sistema para un archivo suele estar formado como el “nombre de la trayectoria” del directorio raíz al archivo.

Archivos

Se considerará el punto de vista del usuario.

Nombre de los Archivos

Las reglas exactas para los nombres de archivos varían de sistema a sistema.

Algunos sistemas de archivos distinguen entre las letras mayúsculas y minúsculas, mientras que otros no.

Muchos SO. utilizan nombres de archivo con dos partes, separadas por un punto:

La parte posterior al punto es la extensión de archivo y generalmente indica algo relativo al archivo, aunque las extensiones suelen ser meras convenciones.

Estructura de un Archivo

Los archivos se pueden estructurar de varias maneras, las más comunes son:

“Secuencia de bytes”: El archivo es una serie no estructurada de bytes.

Posee máxima flexibilidad.

El SO. no ayuda pero tampoco estorba. “Secuencia de registros”:

El archivo es una secuencia de registros de longitud fija, cada uno con su propia estructura interna.

“Árbol”:

El archivo consta de un árbol de registros, no necesariamente de la misma longitud.

Cada registro tiene un campo key (llave o clave) en una posición fija del registro.

El árbol se ordena mediante el campo de clave para permitir una rápida búsqueda de una clave particular.

Tipos de Archivos

Muchos S. O. soportan varios tipos de archivos, por ej.: archivos regulares, directorios, archivos especiales de caracteres, archivos especiales de bloques, etc.

5.2.- Noción de Archivo Real y Virtual.

5.2.- Noción de Archivo Real y Virtual.

Los componentes del sistema de archivos y de programación permiten interactuar con los recursos del sistema de archivos y de directorio y provocar eventos en intervalos programados. Las instancias del componente File System Watcher permiten inspeccionar cambios en los directorios y archivos y reaccionar cuando se producen.

El componente Timer permite configurar programaciones simples de producción de eventos y ejecutar el procesamiento asociado.

5 UNIDAD SISTEMAS DE ARCHIVOS

5.1 Introducción

Todas las aplicaciones computarizadas necesitan almacenar y recuperar la información:

Superando las limitaciones del almacenamiento real. Trascendiendo a la duración de los procesos que las utilizan o generan. Independizando a la información de los procesos permitiendo el acceso a la misma a través de varios procesos. Las condiciones esenciales para el almacenamiento de la información a largo plazo son:

Debe ser posible almacenar una cantidad muy grande de información. La información debe sobrevivir a la conclusión del proceso que la utiliza. Debe ser posible que varios procesos tengan acceso concurrente a la información. La solución es el almacenamiento de la información en discos y otros medios externos en unidades llamadas archivos: Los archivos deben ser persistentes, es decir que no deben verse afectados por la creación o terminación de un proceso. Los archivos son una colección de datos con nombre. Pueden ser manipulados como una unidad por operaciones como: open, close, create, destroy, copy, rename, list. Los elementos de datos individuales dentro del archivo pueden ser manipulados por operaciones como: read, write, update, insert, delete. 

El “Sistema de Archivos” es la parte del sistema de administración del almacenamiento responsable, principalmente, de la administración de los archivos del almacenamiento secundario. Es la parte del S. O. responsable de permitir “compartir controladamente” la información de los archivos.