Sistemas de Arquivos

            Nosso objetivo com esse artigo é explicar um pouco mais sobre o sistema de arquivos, como ele funciona, qual a sua importância, exemplificar quais são os tipos existentes e em quais Sistemas Operacionais eles atuam, além de comparar as diferenças entre os diretórios Windows e Linux.

            A função do Sistema de Arquivos é de gerenciar os arquivos com uma estrutura, identificação, acesso, utilização, proteção e implementação da informação[1] . Isso quer dizer que é um conjunto de dados que são implementados para organização, armazenamento, manipulação, navegação, acesso e recuperação de dados e informações.

Funciona da seguinte forma, o disco rígido, também conhecido como HD, contém várias bandejas circulares em torno de um eixo, com as zonas concêntricas, chamaremos de pistas, elas cortam de um lado ao outro da bandeja, dividindo em setores com dimensão de 512 bytes. Toda a formação lógica do disco tem a possibilidade de criar um sistema de arquivos, permitindo que o sistema operacional utilize uma parte do disco para armazenar e utilizar os arquivos. Além do SSD também funciona na mesma lógica do sistema de arquivo s, porém ele não tem o disco físico. 

O sistema de arquivo se baseia na gestão de clusters, que são unidades de alocação, a menor unidade de um disco que o sistema operacional é capaz de gerenciar. Esse cluster é constituído por setores e quanto maior for o clusters menor será as partes que gerenciará. Mas tem que tomar cuidado pois um sistema operacional só sabe gerenciar unidades de arquivo que ocupa um número inteiro de clusters, então o clusters não pode gerenciar setores. 

Primeiro deve entender que arquivo é um recipiente de armazenamento de dados, tendo significado para o sistema ou usuário. Existem diversos sistemas de arquivo diferentes. Mas primeiro, a escolha deles varia de acordo com o sistema operacional utilizado, além de que quanto mais recente o sistema operacional, maior será o sistema de arquivos suportados. Isso acontece no caso do Windows, pois utilizam o sistema de arquivos que eles  mesmos criaram (NTFS).  No próprio caso do Windows, a maior vantagem na utilização é a quantidade de dados que o sistema de arquivos consegue gerenciar (até 256 Terabytes). Se pegar um pendrive, por exemplo, não vai colocar o NTFS nele, isto porquê o NTFS é um sistema paginado, ou seja, vai ficar armazenando logs e isso é terrível para um pendrive “bootavel”, primeiro porquê um pendrive não terá uma capacidade tão grande de armazenamento, segundo que a paginação gerará muitas operações, diminuindo a vida útil do pendrive (que é uma memória flash).

Portanto a escolha do sistema de arquivos deve ser feita com base na mídia alvo e na sua capacidade de armazenamento, assim como sua utilização. Até pode pôr NTFS em um pendrive, desde que não o utilize muito. Outra questão são os arquivos: Não consegue transportar um arquivo ISO num pendrive com FAT, por exemplo, apenas com NTFS. Já nos demais sistemas operacionais essa regra não há muita relação com o sistema operacional.

O setor de inicialização específico, como o MBR ou o GPT, por exemplo. O registro de inicialização onde o sistema de arquivos se encontra dentro deles a quantidade e a localização de blocos livres, além da estrutura de diretórios e arquivos individuais. Dentro do sistema de arquivo há uma subdivisão lógica que se denomina diretório, permitindo o agrupamento de arquivos que se correlaciona.,

Segue alguns tipos de Sistemas de Arquivos, listando os principais em sua história e atuais:

O FAT16 é o mais antigo entre eles, utilizado desde o modelo DOS, seu endereçamento de dados é de 16 bits, o tamanho do cluster é de 32KB e com espaço máximo de 2GB.

Enquanto o VFAT foi desenvolvido para corrigir um problema do FAT16, que era gerenciar arquivos com apenas 8 caracteres de nome e mais 03 extensões, traduzindo, permitindo que o Sistema operacional se trabalha com nomes longos. Ele já vinha instalado no Windows 95 e em todos os sistemas operacionais posteriores que ainda utilizavam o FAT16.

O FAT32, como pelo próprio nome já se subentende que ele tem o dobro de capacidade que o FAT16. Portanto seus endereçamentos de dados são de 32 bits, com cluster de tamanho de 4KB e espaço máximo de 2TB, esse modelo é o mais utilizado em Windows posteriores até o Windows 2000/2003.

Enquanto HPFS o sistema de arquivo projetado sobre medida para o sistema OS/2 da IBM, sendo superior ao FAT16, tendo capacidade de armazenar até 512GB com cluster até 512 bytes. Mas com os surgimentos de novos sistemas operacionais e sistemas de arquivos com maiores recursos, caiu em desuso.

E o NTFS (New Technology file System) com recurso que não chega ser um sistema de arquivo FAT, foi baseado no modelo HPFS e foi muito utilizado pelo Windows pós FAT32. Ele tem características melhorada como segurança e controle de acesso, maiores partições do disco, tem um sistema de caracteres, além do caminho poder ter 32767 caracteres, tem suporte a rede, tamanho de blocos de 512 bytes até 64kb, baseia se em um conceito de transações, suporte a criptografia e sua tecnologia não utiliza Clusters, além de oferecer segurança e autocorreção do disco. É o sistema padrão do Windows.

Ou Sistema de arquivo é EXTFS (Extended File System), sendo um sistema de arquivo é para sistemas operacionais Unix/Linux, trabalham em estrutura hierárquica de diretórios utilizando a estrutura de i-nodes[1], isso quer dizer que o número de i-nodes é influenciado pelos números de arquivos e diretórios em sua hospedagem. E o controle de blocos livres é pelo mapa de bits. Tenha partições de até 2GB com nomes até 255 caracteres. Ele teve novas versões:

  • O Ext2FS (Second Extended File System): é a segunda versão do EXTFS, com partições de até 32TB e não incluía com sistema com tolerância a falhas.
  • O EXT3FS (Third extended file system) foi adotado como padrão Linux em 2001, introduziu a tolerância a falha, além do registro (journal) que melhora a confiabilidade e ainda permite recuperar o sistema em desligamento, suporta 16TB de tamanho  máximo de sistema de arquivos e 2 TB em arquivos, além de um diretório ter até 32 mil de subdiretórios
  • Já o EXT4FS (Fourth extended file system) utilizado pela Linux a partir de 2008, esse sistema de arquivo suporta até 1EB (exabyte) de tamanho máximo, além de 16TB de tamanho máximo de arquivo, além de um número ilimitado de subdiretórios, com endereçamento de 48 bits e partições de até 1024 peta bytes.

Comparando as estruturas de diretórios Windows e Linux, vamos primeiro vamos definir o que é diretório. É uma estrutura de dados que contém entradas associadas aos arquivos, também chamado de pastas em função do Windows, mas o que proporciona um diretório é lógica, mas no sentido que uma divisão física da informação que precisa existir.  

No momento em que se abre o arquivo, o sistema operacional faz uma busca para encontrar sua entrada na estrutura de diretórios, contendo as informações do arquivo em uma tabela na memória principal, mantendo todos os arquivos abertos para melhorar o desempenho das operações.

Algumas diferenças e semelhanças nos diretórios entre Windows e Linux:

WINDOWSLINUX
Nos diretórios aparecem a divisão por repartições do disco como: C:, D:, E:.Todas as partições estão em um único diretório, chamado de diretório raiz “./”
Os arquivos dos sistemas são agrupados em pastas Windows na seção “arquivos de programas”Como há o diretório Raiz que contém todas as pastas do sistemas e os arquivos pessoais dentro do diretório “/home”.
Por ser dividido por repartição, você não consegue mudar um programa executável da pasta C:\Winnt\System32 ou C:\windows\systemTem maior flexibilidade da mudança de partição de disco, pois tudo está centralizado dentro de um único diretório
Os diretórios do Windows tem como padrão esse tipo de barra “\”Enquanto o Linux utiliza esta “/” barra padrão
Somente do prompt de comandos o Windows é case-sensitive.Toda ação do Linux é case-sensitive

Em relação a proteção do sistema de arquivos, no Windows, o sistema de segurança aplicado é pelo NTFS, que permite um controle de acesso em arquivos e diretórios com o DAC – Discretionary Acess Control, suporta case sensitive, porém é perdida com o Win32API, suporte a criptografia dos arquivos com o driver EFS (encrypting file system); chave de 128 bits.

Já no sistema operacional Linux, ele tem tolerância às falhas, você consegue também utilizar a criptografia nos arquivos, ele tem uma função que só consegue remoção de arquivos quando utiliza o modo root, além de proteção de leitura e escrita.

Bibliografia

https://www.hardware.com.br/termos/sistema-de-arquivos

https://www.hardware.com.br/livros/dominando-linux/estrutura-diretorios.html

https://www.weblink.com.br/ajuda/o-que-sao-inodes

https://br.ccm.net/contents/612-o-sistema-de-arquivos

https://www.vivaolinux.com.br/artigo/Diferencas-entre-o-sistema-de-arquivos-do-Windows-e-Linux?pagina=2


[1] I-nodes é um sistema de arquivo do Unix em que é a um link no índice, popularmente conhecido por nó-i, é uma estrutura de dados para representar um objeto de sistema de arquivo. Cada nó-i armazena blocos de disco e localizações de atributos  dos dados objetos do sistema. Isso pode incluir a manipulação de metadados, dados de proprietários e permissão.


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