Rodolfo Pilas
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Sistemas de Archivos
Clase 1: archivos, directorios y operaciones básicas
Sistemas Operativos
¿Qué problema queremos resolver?
Un proceso utiliza información mientras se está ejecutando.
Pero esa información puede necesitarse:
- después de que el proceso termine;
- cuando el programa vuelva a ejecutarse;
- por otro proceso;
- después de reiniciar la computadora;
- durante mucho tiempo.
Una situación concreta
Un sistema de reservas necesita conservar:
- clientes;
- vuelos;
- reservas;
- pagos;
- historial de operaciones.
La información debe estar disponible:
- después de cerrar el programa;
- después de reiniciar la computadora;
- para varios procesos o usuarios.
Tres requisitos del almacenamiento persistente
La información debe:
- sobrevivir a la terminación del proceso;
- poder almacenar grandes cantidades de datos;
- ser accesible por varios procesos, de manera controlada.
El archivo como abstracción
Un archivo oculta detalles como:
- en qué dispositivo se encuentra;
- en qué bloques están sus datos;
- cómo se organizan físicamente;
- cómo se recupera después de una falla.
Para un programa, el archivo aparece como una colección persistente de bytes.
¿Qué contiene un archivo?
Un archivo tiene:
- datos;
- nombre;
- tamaño;
- fecha de creación
o modificación; - propietario;
- permisos;
- información necesaria para localizar sus datos.
Los datos se interpretan según el programa que los utiliza.
ls -li archivo.txt
stat archivo.txt
file archivo.txtTexto y binario
Un archivo puede contener:
- texto legible por personas;
- datos binarios;
- imágenes;
- audio;
- programas ejecutables;
- estructuras propias de
una aplicación
La extensión ayuda a las personas y a los programas, pero no siempre define el contenido real.
# Inspeccionar archivo texto
ls -li /etc/passwd
file /etc/passwd
cat /etc/passwd
# Inspeccionar archivo binario
ls -li /bin/ls
file /bin/ls
xxd -l 32 /bin/ls
Abrir no es lo mismo que crear
Abrir un archivo significa establecer una relación entre:
- un proceso;
- un nombre de archivo;
- una estructura interna del sistema operativo.
Crear un archivo implica que ese archivo todavía no existía, o que se solicita crear una nueva entrada.
Lectura y escritura
Una operación de lectura:
- obtiene bytes del archivo;
- los copia hacia la memoria del proceso;
- puede devolver menos bytes de los solicitados.
Una operación de escritura:
- toma datos desde la memoria del proceso;
- los copia hacia el archivo;
- puede aumentar el tamaño del archivo.
Procesar un archivo por bloques
abrir archivo
mientras queden datos:
leer un bloque
procesar el bloque
cerrar archivo
Preguntas:
- ¿por qué no leer siempre el archivo completo?
- ¿qué tamaño debería tener el bloque?
- ¿cómo se detecta el final del archivo?
with open("texto.txt", "rb") as archivo:
while True:
bloque = archivo.read(4096)
if bloque == b"":
break
print(f"Se recibieron {len(bloque)} bytes")Actividad: copiar un archivo
Un archivo tiene 10 500 bytes.
El programa utiliza un búfer de 4096 bytes.
Completar:
| Lectura | Bytes solicitados | Bytes recibidos |
|---|---|---|
| 1 | 4096 | ? |
| 2 | 4096 | ? |
| 3 | 4096 | ? |
Preguntas adicionales:
- ¿cuántas lecturas son necesarias?
- ¿qué sucede en la última lectura?
- ¿cómo sabe el programa que llegó al final?
El archivo abierto
Un proceso puede abrir un archivo y obtener una referencia para utilizarlo:
Proceso
│
└── referencia a archivo abierto
Esa referencia permite realizar operaciones como:
- leer;
- escribir;
- consultar la posición actual;
- cambiar la posición;
- cerrar.
Organización de archivos
Un directorio permite:
- agrupar archivos;
- asignar nombres;
- organizar una jerarquía;
- localizar archivos;
- aplicar permisos;
- compartir información.
Una estructura habitual es un árbol.
Rutas absolutas y relativas
Una ruta absoluta comienza en la raíz:
/home/ana/documentos/informe.txt
Una ruta relativa se interpreta desde el directorio actual:
documentos/informe.txt
Símbolos frecuentes:
. directorio actual
.. directorio padre
Actividad: resolver rutas
Suponga que el directorio actual es:
pwd
/home/anaEscriba una ruta para:
- acceder a
informe.txt; - acceder a la carpeta
imagenes; - llegar a
/tmp; - volver al directorio padre;
- identificar el archivo usando una ruta absoluta.
¿Qué ocurre cuando dos procesos usan el mismo archivo?
Ejemplo:
Proceso A: lee el archivo
Proceso B: agrega información
Proceso A: vuelve a leer
Preguntas:
- ¿qué ve cada proceso?
- ¿en qué posición está cada proceso?
- ¿qué ocurre si ambos escriben a la vez?
- ¿puede perderse información?
- ¿qué mecanismos podrían ser necesarios?
Ideas principales
Un sistema de archivos permite:
- conservar información;
- organizar archivos en directorios;
- acceder mediante nombres y rutas;
- leer y escribir de forma controlada;
- compartir información entre procesos;
- proteger los datos mediante permisos.
Ahora podemos....
responder individualmente:
- ¿Por qué necesitamos archivos si ya existe la memoria?
- ¿Qué diferencia hay entre un archivo y un descriptor?
- ¿Qué diferencia hay entre una ruta absoluta y una relativa?
- Mencionar tres operaciones sobre archivos.
- ¿Qué problema puede aparecer si dos procesos escriben simultáneamente?
Tarea en Webasignatura
Para la clase que viene:
- leer las secciones introductorias del capítulo 4 de Tanenbaum;
- responder preguntas breves sobre archivos y directorios;
- resolver ejercicios de rutas absolutas y relativas;
- explicar con sus palabras qué significa que un archivo sea persistente.
La tarea está disponible en Webasignatura.
Próxima clase
lo que se viene:
- veremos cómo se asignan bloques a los archivos;
- compararemos diferentes estrategias de implementación;
- estudiaremos directorios, metadatos y espacio libre;
- analizaremos qué ocurre detrás de la abstracción archivo.
Sistemas de archivos
By Rodolfo Pilas
