Activitatea de gestionare a datelor sub controlul sistemului de operare consta in organizarea datelor pe suportii de memorie externa in scopul stocarii lor si pentru a permite regasirea lor, in vederea realizarii schimbului de date cu celelalte componente ale sistemului de calcul.

Fisierul reprezinta unitatea logica de organizare a datelor pe suportul de memorie externa.

Componenta sistemului de operare care asigura gestiunea datelor pe suportii de memorie externa se numeste sistemul de gestiune a fisierelor (SGF).

Sistemul de operare defineste unitati logice corespunzatoare echipamentelor periferice, echipamente de intrare/iesire, dispozitive de memorie externa numite device-uri. Pentru fiecare tip de device, sistemul de operare furnizeaza cate un program de interfata numit driver.

Schimbul de date gestionat de SGF se realizeaza la nivel de fisier, prin cooperarea rutinelor SGF cu programele driver corespunzatoare echipamentelor periferice implicate.

Functiile indeplinite de SGF pentru gestionarea datelor stocate pe suportii de memorie externa sunt:

• functia de evidenta a fisierelor, care trebuie sa ofere date despre fisiere si despre modul de organizare a fisierelor pe suport cat si despre drepturile de acces ale utilizatorilor la fisiere;
• functia de alocare a memoriei externe, pentru stocarea fisierelor; pentru realizarea acestei functii, sistemul de operare trebuie sa realizeze si o evidenta a ocuparii dispozitivelor de memorie externa;
• functia de dezalocare a memoriei externe, prin eliberarea memoriei externe ocupate;
• functia de acces la date, care trebuie sa faciliteze accesul utilizatorului la date, prin localizarea inregistrarii dorite si accesarea ei, conform drepturilor de acces.

Utilizand conceptul de fisier, se poate spune ca SGF este acea componenta a sistemului de operare care implementeaza operatiile de creare, intretinere si exploatare a fisierelor.

Tinand cont de functiile pe care trebuie sa le indeplineasca in sistemul de calcul, SGF trebuie sa satisfaca urmatoarele conditii:

• sa asigure un mecanism de lucru cu fisierele cat mai accesibil pentru utilizator
• sa permita o utilizare cat mai eficienta a dispozitivelor de memorie externa
• sa asigure o independenta maxima a programelor fata de particularitatile hardware ale sistemului de calcul
• sa permita accesul concurent la fisiere
• sa asigure securitatea si integritatea datelor memorate in fisiere.

Evidenta fisierelor

Functia SGF de evidenta a fisierelor pe suportii de memorie externa trebuie sa rezolve urmatoarele probleme:

• identificarea fisierului si memorarea caracteristicilor generale ale sale
• organizarea unui sistem de cataloage pentru inregistrarea tuturor fisierelor de pe un dispozitiv de memorie externa.

Dintre toate dispozitivele de memorie externa, discurile magnetice necesita cea mai complexa evidenta a fisierelor pe care le memoreaza, pentru ca sunt dispozitive care permit stocarea simultana a mai multor fisiere (dispozitive multifisier) si sunt direct adresabile, deci modul de organizare a evidentei fisierelor pe suport trebuie sa permita accesul direct la fisiere.

Fiecare volum de disc contine cate o tabela cu informatii despre fisierele memorate in volumul respectiv, tabela numita catalog de fisiere sau director. Accesul la fisiere se face pe baza datelor din aceasta tabela; fiecare intrare in tabela director contine cate un descriptor de fisier, ce cuprinde date despre fisier, si anume:

• identificatorul de fisier, format dintr-o pereche de valori, de forma (Nume,Indicativ), unde Nume este numele simbolic al fisierului, recunoscut de utilizator, iar Indicativ este un numar prin care fisierul este identificat intern, de catre SGF;
• informatii de adresa care permit localizarea fisierului in disc; natura acestor informatii difera, in functie de modul de alocare a discului folosit pentru generarea fisierului;
• informatii pentru controlul accesului la fisier, prin care sistemul de operare realizeaza functia de protectie a datelor:
• atributele de fisier (de exemplu: fisier read-only, fisier sistem, fisier ascuns aplicatiilor obisnuite)
• utilizatorii si drepturile de acces la fisier pe care le au (de exemplu: W acces in scriere, R acces in citire, A acces pentru modificare, D acces pentru stergere)
• drepturi de partajare a fisierului, de exemplu in cadrul unei retele de calculatoare;
• informatii despre date calendaristice, de exemplu: data cand a fost creat fisierul, data ultimei actualizari, data ultimei consultari;
• alte informatii despre fisier, de exemplu: modul de organizare, dupa modul de alocare a suportului (contigua, inlantuita, indexata), tipul de fisier, dupa formatul articolului (cu format fix, variabil, nedeterminat), dupa modul de codificare a datelor (fisier binar, fisier text), dupa durata stocarii pe suport (permanent, temporar, la termen), numarul de accese la fisier, etc.

Modul de organizare a sistemului de fisiere in directori poate fi:

• cu un singur nivel, definind un director unic pentru fiecare volum de disc; acest director are dimensiune fixa, deci numarul de intrari in director este fix, adica numarul maxim de fisiere care pot fi memorate in volumul de disc este limitat de aceasta valoare maxima. Pentru o astfel de organizare a sistemului de fisiere, pe un volum de disc poate fi un singur fisier cu un anumit nume (identificator);
• cu doua niveluri, intre care exista o relatie de subordonare:
• pe primul nivel se defineste un director principal MFD (Master File Directory), avand cate o intrare pentru fiecare utilizator; in felul acesta se asigura protectia datelor intre utilizatori, pentru ca drepturile de acces ale unui utilizator se pot limita la fisierele din propriul sau director
• pe al doilea nivel sunt definiti directorii utilizatorilor, UFD (User File Directory), care contin cate o intrare pentru fiecare fisier al utilizatorului respectiv. Pentru o astfel de organizare, pot exista pe un volum de disc mai multe fisiere cu acelasi nume, cu conditia sa apartina la UFD-uri diferite;
• cu structura de arbore, care extinde modul de organizare de mai sus la mai multe niveluri; fiecare volum contine un director principal, numit radacina; intrarile unui director contine descriptori pentru toate fisierele pe care le include; un director este tot un fisier, care difera de fisierele utilizator numai prin continut; rezulta ca un director poate contine oricati directori sau oricate fisiere, cu conditia ca orice fisier sa se gaseasca intr-un singur director;
• cu structura de graf aciclic, asemanatoare organizarii in arbore de directori, dar cu deosebirea ca un fisier poate sa apartina la mai multi directori.

1. Evidenta ocuparii volumului de disc

Pentru a realiza alocarea spatiului din disc, sistemul de operare trebuie sa asigure o evidenta a modului in care este ocupat fiecare volum si a spatiului liber din disc. In acest scop, volumul este impartit in unitati de alocare de lungime fixa, numite blocuri si numerotate secvential; exista mai multe modalitati de realizare a evidentei blocurilor libere si a celor ocupate:

• cu ajutorul tabelei de ocupare a volumului (TOV), care are atatea pozitii cate blocuri are volumul; in fiecare pozitie se memoreaza cate un indicator, care este setat pe 0 daca blocul nu este ocupat si pe o valoare diferita de 0 la ocuparea blocului;
• cu ajutorul unei liste inlantuite a blocurilor libere; in directorul volumului se memoreaza un pointer la primul bloc liber de pe volum; fiecare bloc liber contine un pointer la urmatorul bloc liber; ultimul bloc liber contine un indicator de sfarsit de lista; alocarea unui bloc se face cu scoaterea lui din lista (de obicei de la unul din capetele listei); eliberarea unui bloc se face cu inserarea blocului in lista; dezavantajul este ca pentru consultarea listei, de exemplu pentru a determina numarul blocurilor libere din disc, trebuie incarcate in memoria interna atatea blocuri cate se consulta;
• o metoda mai eficienta este evidenta printr-o lista inlantuita si indexata a ocuparii volumului; in primul bloc liber din volum se memoreaza cate adrese de blocuri libere incap; acest bloc se numeste bloc de index; daca numarul blocurilor libere depaseste capacitatea blocului de index, pe ultima pozitie din blocul de index se memoreaza adresa unui nou bloc de index, samd; in directorul volumului se memoreaza un pointer catre primul bloc de index; alocarea de blocuri libere ca si inserarea unor blocuri eliberate in blocurile de index se realizeaza la nivelul ultimului bloc de index.

1.2. Alocarea spatiului pe disc

In functie de modalitatea de alocare a discului se determina modul de acces la fisier si informatiile care se memoreaza in descriptorul de fisier, pentru a permite accesarea fisierului. Exista mai multe moduri de alocare a discului pentru generarea unui fisier:

• alocarea este contigua atunci cand fisierul ocupa un set de adrese consecutive in disc; pentru a face posibil accesul la fisier, in descriptorul de fisier trebuiesc precizate: adresa de inceput a fisierului si lungimea fisierului; in cazul utilizarii alocarii contigue poate sa apara, in timp, o fragmentare a discului si necesitatea compactarii datelor din volum;
• alocarea inlantuita se realizeaza cand blocurile fisierului alcatuiesc o lista inlantuita; acest mod de alocare permite numai accesul secvential la fisier; in descriptorul de fisier se memoreaza adresa primului bloc al fisierului, pentru a permite citirea fisierului si adresa ultimului bloc, pentru a permite extinderea fisierului;

alocarea indexata foloseste un bloc suplimentar, numit bloc de index, care se genereaza odata cu fisierul; in blocul de index se memoreaza, in ordinea alocarii lor, adresele blocurilor fisierului; pentru fisiere mari, blocurile de index se pot inlantui; aceasta alocare permite accesul direct la un bloc de date din fisier; in descriptorul de fisier se memoreaza adresa primului bloc de index si numarul de blocuri alocate fisierului.

BIBLIOGRAFIE:

1.D. Cramer, Interworking with TCP-IP, vol.1, Prentice Hall, New -Jersey,1991.

2.Andrew S. Tanenbaum, Modern Operating Systems, Prentice Hall,1992.

3.Iosif Ignat, Emil Muntean, Kalman Pustzai,   Microinformatica, 1992.

. Andrew Tanenbaum, Sisteme de Operare Moderne, Editura Byblos, Bucuresti, 2004.

Sorin Adrian Ciureanu, Sisteme de operare, suport de curs,

Grigore Albeanu, Sisteme de operare, suport de curs.