Descrição sobre o breve processo de sistemas de arquivos dos sistemas operacionais.

1. Sistemas de Arquivos
Ana Cristina Aparecida Dias de Oliveira
Resumo
Os discos r´ıgidos, por mais pequenos que sejam, contˆem milh˜oes de
bits, por isso ´e necess´ario organizar os dados a fim de poder localizar as
informa¸c˜oes, ´e o objetivo do sistema de arquivos. Um disco r´ıgido ´e cons-
titu´ıdo por v´arias bandejas circulares que giram em redor de um eixo. As
pistas (zonas concˆentricas escritas de um lado e doutro de uma bandeja)
est˜ao divididas em quartos chamados ”sectores”(com uma dimens˜ao de
512 bytes). A formata¸c˜ao l´ogica de um disco permite criar um sistema
de arquivos no disco, oque vai permitir a um sistema operacional (DOS,
Windows 9x, UNIX, ?) utilizar o espa¸co no disco para armazenar e utili-
zar arquivos. O sistema de arquivos baseia-se na gest˜ao dos clusters que
significa ?unidade de subs´ıdio?, ou seja, a mais pequena unidade de disco
que o sistema operacional ´e capaz de gerir.
1 Introdu¸c˜ao
Os Sistemas de Arquivos mais usados no Windows s˜ao o FAT32, antigo FAT e
NTFS. Essas estruturas s˜ao usadas pelo computador para organizar dados em
um disco r´ıgido, como por exemplo quando se h´a necessidade de particionar e
formatar um disco, ou ate mesmo em sua instala¸c˜ao, antes mesmo de come¸car
a armazenar dados.
2 FAT32
Os sistemas de arquivos do tipo FAT tˆem um funcionamento no disco r´ıgido,
aonde na ´area de armazenamento ´e dividida em trilhas e cada trilha ´e subdivida
em setores, com 512 bytes cada um e ent˜ao ´e se trabalhado com esses grupos de
setores, onde s˜ao denominados cada um de cluster, como no FAT16 , eles podem
ter tais tamanhos como 2 KB, 4 KB, 8 KB, at´e 32 KB. N˜ao podendo conter
tamanhos variados em uma mesma unidade. Quando cada arquivo ´e gravado,
os clusters s˜ao utilizados, quantos forem necess´arios para cobrir seu tamanho.
O sistema de arquivos do FAT32 est´a presente no Windows 95 OSR2 e
Windows 98. ´E uma vers˜ao mais atualizada do antigo FAT16, um sistema de
arquivos que funciona na base de uma esp´ecie de tabela, onde ela indica aonde
est˜ao os dados de cada arquivo, sendo necess´ario porque o espa¸co destinado ao
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2. armazenamento ´e divido em blocos e cada arquivo que no qual ser´a gravado
pode ocupar v´arios destes espa¸cos, aleatoriamente sem determina¸c˜ao de uma
sequˆencia de posi¸c˜oes. Contudo ent˜ao essa tabela seria uma guia para localiza-
los.
2.1 Caracter´ısticas e vantagens
1. O FAT32 suporta unidades de at´e 2 terabytes.
2. O FAT32 usa clusters menores (isto ´e, clusters de 4 KB para unidades de
at´e 8 GB), resultando no uso de 10 a 15 por cento mais eficiente do espa¸co
em disco relativo FAT maior ou a unidades FAT16.
3. Robusto. O FAT32 pode alterar o local da pasta raiz e usar a c´opia de
backup da tabela de aloca¸c˜ao de arquivos, e n˜ao a c´opia padr˜ao. Al´em
disso, o registro de inicializa¸c˜ao em unidades FAT32 ´e expandido para
incluir uma c´opia de backup das estruturas de dados cr´ıticos.
4. O FAT ´e mais adequado a pequenos volumes de disco (por exemplo, pen-
drive) em compara¸c˜ao ao NTFS, pois minimiza o overhead de controle, ou
seja, ele ´e menos pesado e deixa mais bytes livres para os dados em si.
2.1.1 Desvantagens
1. O FAT32 ´e cerca de 6 por cento mais lento que o sistema FAT16. Como
o tamanho do cluster ´e menor, existir˜ao mais clusters no disco tornando
um pouco mais demorado o armazenamento de dados.
2. No FAT32 n˜ao ´e poss´ıvel limitar o acesso de determinados arquivos a
determinados usu´arios. Ele s´o tem apenas quatro permiss˜oes: Somente
Leitura, Sistema, Oculto e Arquivo.
3. Incompatibilidade do FAT32 com sistemas antigos, como DOS NT 4.0,
OS/2 e Windows 95.Ele n˜ao ´e capaz de ler discos neste padr˜ao.
4. N˜ao cont´em recursos de seguran¸ca como o NTFS. Utiliza uma c´opia bac-
kup da tabela de aloca¸c˜ao como sistema de seguran¸ca para corrompimen-
tos. Ineficiente, quando uma queda de energia durante uma opera¸c˜ao que
modifique os metadados pode ocorrer e tornar a parti¸c˜ao inacess´ıvel e se
tornar prejudicial aos arquivos.
3 NTFS
O NTFS (New Technology File System - Systema de Arquivos de Nova
Tecnologia) ´e o sistema de arquivos mais utilizado por computadores baseados
em Windows NT, preferencial para o Windows 7.
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3. Muito mais completo que o FAT, o NTFS permite a configura¸c˜ao de permiss˜oes
em arquivos ou pastas, encripta¸c˜ao e compacta¸c˜ao nativas e transparentes ao
usu´ario, volumes extendidos e mais uma gama de fun¸c˜oes que a maioria dos
usu´arios nem chega a conhecer.
Conforme as caracter´ısticas herdadas do HPFS, o NTFS trabalha de uma
forma mais eficiente no gerenciamento do espa¸co de disco. Isso porque as in-
forma¸c˜oes s˜ao armazenadas em uma base por setor do disco, em vez de utilizar
clusters de m´ultiplos setores. Essa forma, traz v´arias vantagens, como menor
necessidade de desfragmenta¸c˜ao de disco e maior consistˆencia dos dados. A
arquitetura de dados por base em setor permite manter os dados pr´oximos, ou
seja, n˜ao espalhados pelo disco. At´e o gerenciamento de grandes quantidades de
dados ´e beneficiado por esta caracter´ıstica, j´a que como acontecia com o FAT,
trabalhar com clusters por setor, fazia do sistema de arquivos dependente de
um n´umero pr´e-determinado de setores.
3.1 Caracter´ısticas e vantagens
Uma caracter´ıstica importante ´e a ”recupera¸c˜ao”: em caso de falhas, caso
ocorra o desligamento repentino do computador, com isso o NTFS ´e capaz de
reverter os dados `a condi¸c˜ao anterior. Isso porque,em parte, durante o processo
de boot, o sistema operacional consulta um arquivo de log que registra todas as
opera¸c˜oes efetuadas e entra em a¸c˜ao ao identificar nele os pontos problem´aticos.
Ele tamb´em suporta redundˆancia de dados.
1. Possui seguran¸ca, onde as permiss˜oes de arquivos e pastas, o NTFS per-
mite controlar o acesso aos dados.
2. ´E reconhecido pela sua confiabilidade, criado com esse principal intuito de
ser utilizado na manuten¸c˜ao de arquivos.
3. Expansibilidade, ele ´e suport´avel para discos de at´e 16 exabytes.
4. NTFS suporta nomes de arquivos e pastas com at´e 255 caracteres.
4 Linux, Journaling
Journaling ´e um recurso usado pelos sistemas de arquivos que consiste em
uma ´area dedicada para registros, armazenando todas as a¸c˜oes que ser˜ao fei-
tas nos arquivos, como grava¸c˜ao e/ou altera¸c˜ao de dados, por exemplo. Seja
armazenamento somente de metadados, ou de dados de arquivos, permitindo
restaurar o sistema de arquivos, caso aconte¸ca algum erro inesperado. Esse
sistema de arquivos passa a registrar em uma ´area especial chamada journal,
ou log, as a¸c˜oes que ser˜ao feitas nos arquivos (grava¸c˜ao ou altera¸c˜ao de dados,
por exemplo) antes da grava¸c˜ao no FS em si. Ap´os a grava¸c˜ao no sistema de
arquivos, seja dos blocos de arquivos ou dos metadados, as opera¸c˜oes registradas
no log s˜ao tidas como conclu´ıdas e, portanto, eliminadas. Note que todo este
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4. procedimento acontece de maneira extremamente r´apida. A principal finali-
dade do ’journaling’ ´e recuperar o sistema de arquivos de erros (tolerˆancia de
falhas), sejam eles causados pelo sistema, aplica¸c˜oes ou desligamentos incorretos
de forma for¸cada ou inesperada.
5 Apple, HFS+
HFS+ tamb´em ´e conhecido como sistema de arquivos Mac OS X Extended, e
supera o formato HFS em v´arios quesitos: ele pode trabalhar com endere¸cos de
bloco de arquivos de at´e 32bits, contra 16bits do sistema anterior; aceita nomes
de arquivos com at´e 255 caracteres, em vez de apenas 31; tem formato de nome
de arquivo Unicode, em vez do j´a antiquado MacRoman; e entre outros, um
conceito muito bom, ´e que h´a a possibilidade de lidar com arquivos de at´e 8EB
(Exabytes). Um Exabyte d´a mil Petabytes, um milh˜ao de Terabytes, ou um
bilh˜ao de Gigabytes. Um dos termos por exemplo, na formata¸c˜ao de um disco
com Disk Unity, a seguir uma determinada op¸c˜ao :
De acordo com a Apple, o formato journaled foi apresentado no OS X 10.2.2
Server, e sua fun¸c˜ao ´e aumentar a seguran¸ca quanto ao armazenamento de dados,
no que diz respeito a evitar falhas de integridade em casos extremos. Um disco
com essa caracter´ıstica mant´em registro de todas as suas atividades, e em caso
de instabilidade ou travamento do sistema, esse registro ? um journal, que pode
ser entendido como ?relat´orio? ? ´e usado para restaurar o estado do sistema ao
que tenha sido gravado, depois do reinicio do sistema. Conceito muito parecido
ao rollback em Banco de Dados.
Referˆencias
http://windows.microsoft.com/pt-br/windows-vista/comparing-ntfs-and-fat-file-
systems
http://www.infowester.com/ntfs.php
https://www.oficinadanet.com.br/artigo/outros(-)sistemas/qual-a-diferenca-entre-
ntfs-fat-fat-32-e-exfat
https://macnificos.wordpress.com/sistemas-de-arquivos-mac-os/
http://www.baboo.com.br/tutorial/tutorial-de-windows/tutorial-windows-xp/tudo-
sobre-ntfs-2/
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