Lista 4 - 2023-2

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA CAMPUS ARARANGUÁ Sistemas Operacionais Prof. Roberto Rodrigues Filho Lista de Exercício 4 – 2023/2 Esta atividade consiste em responder 12 questões referente a Sistemas de Arquivos. Importante: • Cuidado com Plágio nas respostas. • Pode responder no formato digital. Não precisa tirar foto com as respostas. • A resolução da lista é individual. • Ao anexar o arquivo colocar no formato PDF – caso contrário não será aceito 1) Quais são os três requisitos essenciais para o armazenamento de informações por um longo prazo? 2) O que é ligação simbólica e o que é ligação estrita. Explique cada uma delas descrevendo suas vantagens e desvantagens. 3) Descreva as três formas de estruturar o arquivo que vimos em sala de aula. 4) Explique o que é um caminho absoluto e um caminho relativo. Desenhe uma árvore de diretórios e com base nesta árvore dê um exemplo de caminho absoluto e um exemplo de um caminho relativo. 5) Explique o que é alocação contigua de arquivos em disco. Por que este esquema leva a fragmentação? Qual a vantagem de utilizar este esquema de alocação? 6) Descreva o que é o processo de compactação de disco na alocação contínua e explique por que esse processo seria desejável. 7) Explique o que é alocação encadeada. Essa estratégia de alocação é apropriada para arquivos que são acessados randomicamente? Sim? Não? Justifique sua resposta. 8) Explique o que é alocação encadeada com tabela em memória e qual problema este tipo de estratégia resolve? 9) Descreva a estratégia de alocação indexada. Explique como ela resolve os problemas que as demais estratégias possuem. 10) Quais são as duas formas de realizar a gerência de espaços livres em sistemas de arquivos? Explique como cada uma delas funciona. 11) O começo de um mapa de bits de espaço livre fica assim após a partição de disco ter sido formatada pela primeira vez: 1000 0000 0000 0000 (o primeiro bloco é usado pelo diretório- raiz). O sistema sempre busca por blocos livres começando no bloco de número mais baixo, então após escrever o arquivo A, que usa seis blocos, o mapa de bits fica assim: 1111 1110 0000 0000. Mostre o mapa de bits após cada uma das ações a seguir: (a) O arquivo B é escrito usando cinco blocos. (b) O arquivo A é removido. (c) O arquivo C é escrito usando oito blocos. (d) O arquivo B é removido. 12) Com base no texto sobre o Sistema de Arquivos do MSDOS, descreva o sistema de arquivos usado no MSDOS. Lista de Exercício 4 Questão 1 Estabilidade: Os meios de armazenamento devem ser duráveis e resistentes a deteriorações físicas e tecnológicas ao longo do tempo. Segurança: As informações precisam estar protegidas contra acessos não autorizados, perdas acidentais e possíveis ataques cibernéticos. Acessibilidade e Compatibilidade: As informações devem ser armazenadas de forma que possam ser facilmente acessadas e lidas no futuro, considerando mudanças em tecnologias e formatos. Questão 2 Uma ligação simbólica é um tipo de arquivo especial que serve como uma referência ou um atalho para outro arquivo ou diretório. Tem como vantagem a flexibilidade para apontar para qualquer arquivo ou diretório em qualquer lugar, inclusive em diferentes sistemas de arquivos. Atualizações no arquivo original são refletidas no link. Uma desvantagem é que se o arquivo original é movido ou excluído, o link simbólico se quebra e não funciona mais. Já uma ligação estrita é um link direto para os dados físicos do arquivo no sistema de arquivos. Vários nomes de arquivo podem apontar para os mesmos dados. Uma das vantagens é que não quebra se o arquivo original é renomeado ou movido dentro do mesmo sistema de arquivos e utiliza menos espaço no sistema de arquivos. Uma das desvantagens é que é limitada ao mesmo sistema de arquivos. Também, se o conteúdo do arquivo é alterado, todos os links estritos refletem essa mudança, o que pode ser um problema dependendo do uso. Questão 3 Sequência de Bytes: Neste formato, o arquivo é uma sequência contínua de bytes, sem qualquer estruturação interna específica. Sequência de Registros: O arquivo é composto por uma série de registros, cada um geralmente de tamanho fixo ou delimitado por marcadores especiais. Árvore: Os dados são organizados em uma estrutura de árvore, com um elemento raiz e sub-elementos hierárquicos. Questão 4 Um caminho absoluto é a rota completa para acessar um arquivo ou diretório no sistema de arquivos, começando pela raiz do sistema. Ele é sempre o mesmo, independente do diretório atual em que você está. Por exemplo, em um sistema Unix/Linux, um caminho absoluto pode começar com "/", como "/home/user/documentos/arquivo.txt". Já um caminho relativo é um caminho que é relativo ao diretório atual em que você está. Ele não começa com a raiz do sistema de arquivos. Por exemplo, se você está no diretório "/home/user", e quer acessar o mesmo arquivo "arquivo.txt" mencionado acima, o caminho relativo seria "documentos/arquivo.txt". Árvore de diretórios: / ├── home │ └── user │ ├── documents │ │ └── report.txt │ └── music └── var Caminho Absoluto: Para acessar o arquivo "report.txt", o caminho absoluto seria /home/user/documents/report.txt. Este caminho começa na raiz do sistema de arquivos (indicado por /) e segue toda a estrutura até o arquivo. Caminho Relativo: Suponha que você esteja atualmente no diretório /home/user. O caminho relativo para acessar o mesmo arquivo "report.txt" seria simplesmente documents/report.txt. Este caminho é relativo ao seu diretório atual e não começa com a raiz do sistema. Questão 5 Na alocação contígua, um arquivo é armazenado em setores adjacentes no disco. Isto significa que os dados do arquivo são armazenados em blocos sequenciais, um após o outro, sem espaços entre eles. A fragmentação ocorre porque, ao longo do tempo, à medida que arquivos são criados e deletados, espaços livres de tamanhos variados são deixados no disco. Quando um novo arquivo é criado e não há um espaço contíguo suficientemente grande para acomodá-lo, ele pode não ser armazenado de forma eficiente, resultando em fragmentação externa. A principal vantagem da alocação contígua é a eficiência de acesso, especialmente para leitura sequencial. Como os dados estão todos em sequência, o cabeçote de leitura do disco não precisa se mover tanto para acessar todo o conteúdo do arquivo, resultando em acesso mais rápido e menos desgaste do disco. Questão 6 A compactação de disco é o processo de reorganizar os arquivos armazenados em um disco para que eles ocupem espaços contíguos. Isso é feito movendo fisicamente os arquivos de modo que eles fiquem sequenciais, eliminando os espaços vazios entre eles. Este processo é desejável porque melhora a eficiência do disco. Na alocação contígua, a fragmentação pode levar a um aumento nos tempos de acesso aos arquivos, pois o cabeçote de leitura do disco precisa se mover mais para acessar partes diferentes de um arquivo fragmentado. A compactação reduz esse movimento, melhorando o desempenho do disco e acelerando o acesso aos dados. Além disso, a desfragmentação pode liberar espaços maiores e contínuos no disco, facilitando o armazenamento de novos arquivos sem fragmentação. Questão 7 Na alocação encadeada, um arquivo é dividido em blocos, e cada bloco pode estar localizado em qualquer lugar no disco. Cada bloco contém um ponteiro para o próximo bloco do arquivo, formando uma "cadeia". Não é apropriada para arquivos acessados randomicamente pois em acessos randômicos, é frequente a necessidade de ler partes específicas de um arquivo sem passar pelos dados anteriores. Na alocação encadeada, para acessar um bloco específico, muitas vezes é necessário percorrer toda a cadeia de blocos desde o início, o que torna o processo ineficiente. Este método é mais adequado para acesso sequencial, onde os blocos são lidos em ordem. Questão 8 Esta estratégia envolve manter uma tabela em memória que mapeia todos os blocos de um arquivo. Em vez de cada bloco de disco conter um ponteiro para o próximo bloco, como na alocação encadeada tradicional, esses ponteiros são armazenados em uma tabela na memória do sistema. Ela resolve o problema de eficiência no acesso aleatório de arquivos presente na alocação encadeada tradicional. Com a tabela em memória, o sistema pode ir diretamente ao bloco desejado sem a necessidade de percorrer toda a cadeia de blocos sequencialmente. Questão 9 Na alocação indexada, cada arquivo possui um índice, geralmente um bloco separado, que contém os ponteiros para todos os blocos de dados do arquivo. Em vez de os blocos de dados estarem encadeados diretamente uns aos outros ou estarem alocados contiguamente, eles são acessados através do índice. Ao contrário da alocação contígua, a alocação indexada não requer que os blocos de dados estejam fisicamente próximos uns dos outros, reduzindo o problema de fragmentação. Também resolve o problema de acesso ineficiente a arquivos em modo randômico presente na alocação encadeada. Como cada bloco de dados pode ser acessado diretamente a partir do índice, é possível acessar qualquer parte do arquivo sem a necessidade de percorrer outros blocos. Questão 10 Lista Encadeada: Neste método, o sistema de arquivos mantém uma lista ou um bitmap que indica quais blocos ou segmentos do disco estão livres ou ocupados. Em uma lista encadeada, cada entrada aponta para o próximo bloco livre. Em um bitmap, cada bit representa um bloco, sendo 0 para livre e 1 para ocupado. Ao alocar ou desalocar espaço, o sistema atualiza essa lista ou bitmap. Contagem de Referência: Este método envolve manter uma contagem do número de referências a cada bloco ou segmento do disco. Um contador é incrementado cada vez que um bloco é usado e decrementado quando não é mais necessário. Blocos com contagem zero são considerados livres. Este método é frequentemente usado em sistemas de arquivos que suportam snapshots ou deduplicação, onde múltiplas referências a um mesmo bloco são comuns. Questão 11: a) Após o arquivo B ser escrito usando cinco blocos: 1111 1111 1111 1000 0000 (b) Após o arquivo A ser removido: 1000 0001 1111 1000 0000 (c) Após o arquivo C ser escrito usando oito blocos: 1111 1111 1111 1000 0000 (d) Após o arquivo B ser removido: Mapa de bits: 1111 1000 0001 1000 0000 Questão 12: O sistema de arquivos do MS-DOS, conhecido como FAT (File Allocation Table), é caracterizado por sua simplicidade e eficiência em gerenciar discos de pequeno e médio porte. Originalmente utilizando FAT12, evoluiu para FAT16 e FAT32, aumentando sua capacidade de gerenciamento de tamanho de discos e arquivos. Os arquivos são armazenados em clusters, com a tabela FAT mapeando a alocação desses clusters. Diretórios são tratados como arquivos que listam informações sobre os arquivos contidos. Apesar de sua ampla compatibilidade e facilidade de uso, o sistema FAT carece de recursos avançados como permissões de arquivo e é mais suscetível a fragmentação, limitações que o tornam menos ideal para aplicações modernas mais exigentes.