Sistema De Archivos FAT

INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS DE ARCHIVOS

La parte más visible de un sistema operativo es el sistema de archivos. La mayoría de los programas leen o escriben cuando menos un archivo y los usuarios siempre tienen conocimiento de la existencia de archivos y sus propiedades. Para muchas personas, la comodidad y utilidad del sistema operativo dependen principalmente de la interfaz, estructura y confiabilidad del sistema de archivos.

Estructuras de un Disco Duro

Los archivos normalmente se almacenan en disco, de manera que el manejo del espacio de disco es de interés fundamental para los diseñadores de sistemas. En todo disco siempre hay que diferenciar entre su estructura física y su estructura lógica.

Estructura física. La estructura física es inherente al disco y se crea cuando se construye el disco en la fabrica, asignándole un numero determinado de caras, cilindros (pistas) y sectores. Las caras o cabezas (heads) son los lados del disco en los que se puede información. En un CD-ROM se lee una cara, en un disquete hay dos caras y en un disco duro puede haber varias, por ejemplo, 16 caras, porque están formados por varios platos de disco (cada uno con su correspondiente cabeza de lectura/escritura). A su vez, cada cara de un disco está dividida en círculos concéntricos llamados pistas (tracks) en los disquetes y cilindros (cylinders) en los discos duros. Finalmente, cada pista o cilindro se divide en segmentos llamados sectores y el mayor o menor numero de sectores por pista define la densidad del disco. Un sector es la unidad mínima de información que puede tratar la estructura física del disco y, normalmente, tiene espacio para almacenar 512 bytes de datos.

Estructura lógica. La estructura lógica se crea cuando se formatea el disco y su función es organizar la superficie del disco para almacenar datos. La estructura lógica depende del sistema operativo que formatea el disco y, generalmente, divide el disco en un sector de arranque, una tabla de localización de archivos (FAT) y el área para los datos del usuario. El sector de arranque (boot sector) es el primer sector (512 bytes) y se encarga de comenzar el arranque del sistema operativo (o mostrar el mensaje de error “No es disco de sistema” cuando el disco no esta preparado para arrancar un sistema operativo). Se reserva un espacio para la FAT y el resto se deja para almacenar los datos del usuario (incluyendo el directorio raíz de la unidad).

Organización lógica de un disco duro

El Cluster

Clusters de un disco duro

Se ha comentado que el sector es la unidad mínima de información desde el punto de vista de la estructura física, pero el sistema operativo, ya sea DOS o Windows, no entiende de sectores y sólo trabaja con clusters. Un cluster no es más que un conjunto de varios sectores contiguos del disco (y recuerde que un sector es un bloque de 512 bytes), por ejemplo, ocho sectores contiguos. El número de sectores contiguos que tiene un cluster, es decir, el tamaño del cluster, varía en cada unidad de disco y depende del tamaño de la unidad (cuanto más grande sea la unidad, más grande será el tamaño del cluster), pero siempre es potencia de 2 (1, 2, 4, 8, etc). Cuando se graba un archivo en un disco, el sistema operativo no lo graba en el sector xx de la pista xx de la cara xx, sino en el cluster número xx. Como mínimo, cualquier archivo ocupa un cluster. En definitiva, el cluster es la unidad mínima de información desde el punto de vista de la estructura lógica del disco, que es la que cuenta para el sistema operativo.

El Directorio Raíz

La tercera zona del disco que se crea en la estructura lógica es el directorio raíz, que ocupa un numero fijo de sectores y se sitúa detrás del último sector de la FAT. ¿Qué se almacena en los sectores del directorio raíz? Pues una entrada de 32 bytes por cada elemento que posee el directorio raíz. Estos 32 bytes contienen algunos de los datos que se muestran al ejecutar la orden DIR (nombre, extensión, tamaño, fecha y hora), así como el estado de los atributos del elemento y el cluster de inicio de dicho elemento. Sin embargo, antes de continuar explicando qué es la zona del directorio raíz conviene definir con precisión el concepto de directorio.

Para el DOS, un directorio es simplemente un fichero especial que tiene activado el atributo de directorio y cuyo contenido son las entradas (los 32 bytes) correspondientes a cada elemento que se almacena en dicho directorio. Por ejemplo, si el directorio C:\TEXTOS posee los ficheros FICH1.TXT y FICH2.TXT, esto quiere decir que en el directorio raíz existe un “fichero” llamado TEXTOS cuyo contenido son 64 bytes (32 bytes para la entrada de directorio de FICH1.TXT y 32 bytes para la entrada de FICH2.TXT).

Estrategias de almacenamiento

Son posibles dos estrategias generales para almacenar un archivo de n bytes:

Se distribuyen n bytes consecutivos de espacio del disco o bien el archivo se divide en varios bloques (no necesariamente) contiguos. Una vez que se ha decidido almacenar archivos en bloques de tamaño fijo, surge la pregunta de cuán grande debe ser el bloque. Dada la forma en que se organizan los discos, el sector, la pista y el cilindro son candidatos claros para la unidad de asignación. Si un archivo consta de una sucesión de bloques, el sistema de archivo debe contar con alguna manera de llevar el control de los bloques de cada archivo. La forma más evidente suele no ser viable porque los archivos pueden crecer. De hecho, fue precisamente éste problema el que nos llevó a dividir los archivos en bloques en primer término.

Un método que resulta adecuado consiste en almacenar los bloques de un archivo como una lista enlazada. Cada bloque del disco de 1024 bytes contiene 1022 bytes de datos y un apuntador de 2 bytes al siguiente bloque de la cadena. Sin embargo, éste método tiene dos desventajas: Primero, el número de bytes de datos en un bloque ya no es una potencia de dos, lo que con frecuencia es una molestia. Segundo y más grave, el acceso al azar es costoso de implementar. Si un programa hace la localización del byte 32786 y después inicia la lectura, el sistema operativo tiene que hallar su camino a través de 32768/1022 o 33 bloques para hallar los datos que se necesitan. Tener que leer 33 bloques para hacer la localización es ineficiente. Pese a ello, la idea de representar un archivo como una lista enlazada puede salvarse si se conservan los apuntadores en la memoria.

Tipos de sistemas de archivos

Cada sistema operativo utiliza su propio sistema de archivos (file system), que indica cómo se almacenan los archivos en el disco. Los

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