Come funziona il file system?, Appunti di Informatica

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INFORMATICA

Classe 1Ab

Prof. Giovanni PEDRONCELLI

Il file system

• Il file system è la parte del sistema operativo che gestisce la memorizzazione di programmi e dati sui dispositivi di memoria permanenti e la loro gestione
• Il file system è composto da file degli utenti e del sistema organizzati in directory
• Inoltre è la parte del sistema operativo che comunica maggiormente con l’utente

Il file system

Il file Dal punto di vista dell’utente un file è un insieme di dati correlati tra loro e associato in modo univoco a un nome che lo identifica, memorizzato in un dispositivo di memoria secondaria. Dal punto di vista del sistema operativo, un file è un insieme di byte (eventualmente strutturato). Per ogni file il Sistema Operativo raccoglie un insieme di informazioni in un descrittore che contiene i seguenti campi

Il file system

Campi del descrittore di un file

• Nome: sequenza di caratteri di dimensione variabile
• Identificatore: valore numerico che identifica il file e non è visibile dall’uomo ma solo dal Sistema Operativo
• Tipo: di solito si tratta di un codice di pochi caratteri che si chiama anche estensione
• Locazione: puntatore alla locazione in cui è salvato
• Dimensione: di solito espressa in byte
• Data e ora: di creazione e/o di ultima modifica

Il file system

Operazioni su un file

• Creazione: il Sistema Operativo individua la posizione in cui memorizzarlo e crea il descrittore nella directory
• Ricerca: viene effettuata tramite il nome e, una volta trovato, in memoria viene caricato il suo descrittore
• Scrittura, Lettura, Rinomina, Spostamento e Copia
• Cancellazione: si cancella il descrittore

Partizionamento della memoria

Le memorie di massa possono essere partizionate cioè suddivise in diversi volumi o partizioni, ognuna con un file system distinto Ogni partizione ha un nome unico (disco C, disco D, ecc.) e ha una struttura di directory ad albero cioè ogni directory può avere delle sottodirectory per poter organizzare al meglio i file. Ogni file può avere un indirizzo assoluto che parte dalla cosiddetta directory radice e percorre tutto il file system fino al file o un indirizzo relativo che parte dalla directory corrente

Allocazione dei file in memoria

I file che devono essere memorizzati hanno una dimensione molto maggiore di quella di un singolo blocco. È necessario suddividere il file in più blocchi ed allocarli con una di queste tecniche:

• Allocazione contigua
• Allocazione concatenata
• File Allocation Table (FAT)

Allocazione dei file in memoria

Allocazione contigua Ogni file è allocato in un insieme di blocchi contigui, quindi uno di seguito all’altro, e per poter accedere a un file è necessario avere due informazioni:

• il numero del primo blocco del file
• quanti blocchi contigui sono occupati dal file

Allocazione dei file in memoria

Allocazione contigua Vantaggi

• L’accesso al file è molto semplice e veloce
• Poche informazioni aggiuntive da salvare insieme al file Svantaggi
• Al momento della memorizzazione del file su disco è necessario trovargli uno spazio libero contiguo magari spostando gli altri file per avere abbastanza spazio
• Frammentazione esterna del disco
• Quando un file cresce di dimensione e supera lo spazio in cui era precedentemente allocato è necessario spostarlo in una nuova area sufficientemente capiente

Allocazione dei file in memoria

Allocazione concatenata A partire dal primo, ogni blocco contiene un puntatore al blocco successivo del file, creando una lista di blocchi. Per aggiungere un blocco di dati si deve dapprima identificare un blocco libero sul disco, quindi lo si concatena alla lista dei blocchi associata al fi le e infine si scrivono i dati nel blocco. Per modificare un blocco di dati esistente si deve effettuare la scansione della lista dei blocchi fino a quando non si identifica il blocco voluto e solo allora è possibile effettuare la modifica dei dati.

Allocazione dei file in memoria

Allocazione concatenata Vantaggi

• No frammentazione esterna in quanto ogni blocco libero può essere usato per memorizzare un nuovo file.
• Non occorre avere blocchi contigui e quindi non è necessario ricompattare il disco Svantaggi
• È necessario utilizzare dello spazio aggiuntivo in ogni blocco per memorizzare il puntatore al blocco successivo
• l’accesso diretto è lento in quanto per raggiungere un particolare blocco devo scorrere tutti i blocchi precedenti
• Se si perde un collegamento si perde tutto il contenuto

Allocazione dei file in memoria

File Allocation Table Una tabella chiamata tabella di allocazione dei file (FAT) che viene memorizzata all’inizio di ogni partizione ed è composta da tanti elementi quanti sono i blocchi presenti su disco: un elemento della FAT presente nella directory contiene il numero del primo blocco dove sono presenti i dati, mentre l’elemento della FAT corrispondente a quel blocco contiene il numero del blocco successivo e così via fino all’ultimo elemento che ha un valore speciale di end of file (FFFF), mentre i blocchi liberi hanno invece valore 0.

Allocazione dei file in memoria

File Allocation Table Vantaggi

• La FAT viene mantenuta costantemente in memoria e quindi si riducono i tempi di accesso al file.
• Non ci sono rischi di perdita di file, ma eventualmente si perde un solo blocco perché è possibile ricostruire la sequenza del pezzo di file rimanente Svantaggi
• La dimensione della FAT non è costante, ma dipende dalla dimensione del disco
• La perdita della FAT provoca la perdita di tutti i dati del disco.

La sicurezza del file system

I dati memorizzati sui dischi non sono mai sicuri, sia perché gli utenti possono accidentalmente effettuare delle errate memorizzazioni o cancellazioni sia perché i dispositivi possono avere guasti o malfunzionamenti. È necessario effettuare periodicamente dei salvataggi di sicurezza (copie di back-up) dei dati su altri dispositivi, generalmente esterni, in modo da poter ripristinare. I back-up possono essere completi se si esegue il back-up di tutto il sistema o incrementali se si esegue il back-up solo dei file che sono stati salvati dopo l’ultimo backup effettuato.