1.9 Sistemas de arquivos NTFS, FAT12, FAT16, FAT32, EXT2, EXT3: características, metadados e organização física. Flashcards
O que são os sistemas de arquivo?
Os sistemas de arquivos é a parte do SO responsável pelo gerenciamento dos arquivos (estrutura, identificação, acesso, utilização, proteção e implementação). Ou seja, é um conjunto de tipos abstratos de dados que são implementados para o armazenamento, a organização hierarquica, a manipulação, navegação, acesso e recuperação de dados.
1 KB é representado por:
1024 bytes.
Sistema de arquivos FAT16:
O significado da palavra FAT é Tabela de Alocação de Arquivos (File Allocation Table) que seria um mapa de utilização do disco.
Reconhecido por todos os SOs;
Também é usado em cartões de memória;
Trabalha com clusters (conjuntos de setores do HD);
Problemas do sistema FAT16:
Uma característica marcante é a capacidade de nomear os arquivos somente com 8 caracteres + extensão. Caso seja excedido o valor de caracteres, os caracteres excedidos (do nome do ficheiro) desaparecerão e no lugar deles aparecerá ~1 ou ~2 (se já existir um outro arquivo com os 8 primeiros caracteres iguais).
Existe um inconveniente que quando ficheiros são apagados e novos ficheiros são escritos no suporte, as suas partes tendem a dispersar-se, fragmentando-se por todo o espaço disponível, tornando a leitura e a escrita um processo lento. Para isso, precisamos desfragmentar o disco para um melhor desempenho na sua função de leitura e gravação.
Outro problema é que o FAT16 não reconhece mais que 2GB por ser de 16 bits, utilizando clusters com no máximo 32 KB.
Sistema de arquivos FAT32:
Já neste, suporta partições de até 2 TB, tamanho de arquivos de 4 GB e o nome dos arquivos passou de 8 para 256 caracteres e superou o antigo limite de 3 caracteres para a extensão, embora este padrão ainda seja largamente utilizado.
Com o FAT32, o desperdício em disco foi sensivelmente reduzido. O FAT16, seu antecessor, utilizava clusters de até 64 KB enquanto o FAT32 pode utilizar clusters de 4 KB. Se um arquivo ocupa 4 KB de espaço, tanto no FAT16 como no FAT32 a ocupação será de 1 cluster, porém, no caso do FAT16 os 60 KB restantes serão alocados, apesar de ficarem fisicamente vazios.
Sistema de arquivos NTFS:
O NTFS (New Technology File System) é um sistema de arquivos que surgiu com o lançamento do Windows NT, e passou a ser bem aceito e utilizado nas outras versões do Windows posteriormente.
Uma dessas vantagens diz respeito ao quesito “recuperação”: em caso de falhas, como o desligamento repentino do computador, o NTFS é capaz de reverter os dados à condição anterior ao incidente. Isso é possível, em parte, porque, durante o processo de boot, o sistema operacional consulta um arquivo de log que registra todas as operações efetuadas e entra em ação ao identificar nele os pontos problemáticos. Ainda neste aspecto, o NTFS também suporta redundância de dados, isto é, replicação, como o que é feito por sistemas RAID, por exemplo.
Algumas características NTFS são:
Neste modelo, temos o tamanho limite do arquivo de acordo com o tamanho do volume;
Os nomes dos arquivos podem ter 255 caracteres;
Tem suporte a criptografia, indexação e compactação;
Seus clusters podem chegar a 512 bytes;
É mais seguro que o FAT;
Permite política de segurança e gerenciamento;
Menos fragmentação;
Melhor desempenho;
Recuperação de erros mais fácil;
Caso seja usado em mídias, podem se corromper mais facilmente;
É um pouco mais lenta que o FAT32 devido as diretivas de segurança que o FAT32 não tem e precisam ser acessados durante leitura e gravação de dados;
Utiliza a tabela MFT (Master File Table) para registrar a utilização de cada cluster de um disco;
Sistema de arquivos EXT2:
Ext2 foi projetado e implementado para corrigir as deficiências do Ext e prover um sistema que respeitasse a semântica UNIX. A influência do UNIX pode ser vista, por exemplo, na utilização de grupos de blocos, que são análogos aos grupos de cilindros utilizados pelo FFS. O bloco, que consiste num conjunto de setores (cada setor tem 512 bytes), é a menor unidade de alocação para o Ext2. O tamanho pode ser de 1024, 2048 ou 4096 bytes e é definido na formatação.
Em um sistema de arquivos ocorrem dois tipos de fragmentação:
(i) a fragmentação interna (ou de espaço) é causada pelo fato do tamanho do arquivo geralmente não ser múltiplo do tamanho do bloco (portanto o último bloco terá um espaço não utilizado) — a consequência é a perda de espaço;
(ii) a fragmentação externa (ou de arquivo) decorre da impossibilidade do sistema determinar, a priori, qual o tamanho do arquivo (p.ex., arquivos de texto e de logs são muito modificados, e o seu tamanho pode aumentar ou diminuir) — assim um arquivo pode alocar blocos não contíguos, prejudicando o desempenho.
Sistema de arquivos EXT3:
O Ext3 (Third Extended file system) é um sistema de arquivos desenvolvido por Stephen C. Tweedie para o Linux, que acrescenta alguns recursos ao Ext2, dos quais o mais visível é o journaling, que consiste em um registro (log ou journal) de transações cuja finalidade é recuperar o sistema em caso de desligamento não programado.
Há três níveis de journaling disponíveis na implementação do Ext3:
Journal, writeback e ordered.
EXT3, journaling: JOURNAL
Os metadados e os dados (conteúdo) dos arquivos são escritos no journal antes de serem de fato escritos no sistema de arquivos principal. Isso aumenta a confiabilidade do sistema com uma perda de desempenho, devido a necessidade de todos os dados serem escritos no disco duas vezes.
EXT3, journaling: WRITEBACK
Os metadados são escritos no journal mas não o conteúdo dos arquivos. Essa opção permite um melhor desempenho em relação ao modo journal, porém introduz o risco de escrita fora de ordem onde, por exemplo, arquivos que são apensados durante um crash podem ter adicionados a eles trechos de lixo na próxima montagem.
EXT3, journaling: Ordered
É como o writeback, mas força que a escrita do conteúdo dos arquivos seja feita após a marcação de seus metadados como escritos no journal. Esse é considerado um meio-termo aceitável entre confiabilidade e performance, sendo, portanto, o nível padrão.
Vantagem NTFS sobre FAT:
Segurança e Controle de Acesso (DAC Discretionary Access Control
estabelece diretivas que permitem implementar controle de acesso
em arquivos e diretórios, inexistente no Sistema de Arquivos FAT
Permite maiores partições no disco
Sistema de caracteres UNICODE
Caminho até 32 767 caracteres
