Objetivos

Entender o conceito de partições e sistemas de arquivos.

Conhecer os sistemas de arquivos mais usados atualmente, suas vantagens e desvantagens.

Sumário

1. O que são partições?
2. O que são sistemas de arquivos?
3. MBR,GPT
4. Formatação

Partições

O que são?

Conceito

Divisões lógicas de um armazenamento secundário

HDs, pendrives, ssd

Sistemas de arquivo

Sistemas operacionais diferentes usam sistemas de arquivos diferentes

Cada partição pode ter um sistema de arquivo diferente

Vantagens em usar partições?

Modularização de armazenamento

Multiplos sistemas operacionais (veremos mais a frente)

Desempenho (Disco rígido)

Sistemas de arquivos

(File system)

O que são?

Conceito

Controla como dados são gravados e lidos

Abstrações: Nome de arquivos, diretórios

Onde começa o meu dado? Onde termina? Como acessar?

Metadados: Quando o arquivo foi criado, quando foi modificado por último. Quem é o dono do arquivo. Quem tem permissões sobre esse arquivo? …

Visualizando binários de arquivos

hexdump <opção> nome_do_arquivo

Exemplo

hexdump -C imagem.png

Arquivos teste

Leitura complementar

Arquivos mais complexos

Cabeçalhos nos arquivos para guardar metadados

Exemplo 1: Arquivo de música WAV

Meta dados: Artist Album Track title Genre Album artwork Track number + Número de canais, Sample rate, byterate, bits per sample, etc

Exemplo 2: Imagem; Tamanho da imagem, color depth, etc

Vídeo complementar

Sistemas de arquivo

Sistemas operacionais diferentes usam sistemas de arquivos diferentes

Cada partição pode ter um sistema de arquivo diferente

Vantagens em usar partições?

Modularização de armazenamento

Multiplos sistemas operacionais

Exemplos - Windows

• Windows 95 Fat16
• Windows 98 e Windows Me Fat32
• Windows NT, Windows 2000, Windows XP, Windows Vista, Windows 7, Windows 8, Windows 10 NTFS

Exemplos

Sistemas de arquivos mais utilizados atualmente

• Fat 32 - Flash drives
• NTFS - Sistemas Windows
• Ext2, Ext3, Ext4 - Linux
• HFS, HFS+, APFS (Apple)
• YAFFS (Yet another flash file system, Android)

Entre outros!

Como são organizadas as partições?

Duas possíveis soluções:

• MBR

• GPT

MBR

Master Boot Record

Características

32 bits de endereçamento

Partições: - Primárias - Estendida - Lógica

Limitações

Partições com no máximo 2TB (32bits)

Máximo de 4 partições primárias

Máximo de 1 partição estendida

Máximo de 128 partições lógicas (dentro de uma partição estendida)

Tabela de partição

BOOT

POST Leitura do primeiro setor do disco com maior prioridade (configurado no SETUP) MBR

Leitura complementar

GPT

(GUID Partition Table )

GUID -> Identificador único global

Características

Primeiro setor -> MBR (retrocompatibilidade)

64 bits de endereçamento

Redundância (backup da tabela)

Partições com no máximo zB 2^70

Limite de partições primárias do sistema operacional (128)

Flags

Partições: Primária, Estendida, Lógica

Comparativo com MBR

Clusters

(unidade de alocação)

Unidade básica de alocação do espaço em disco para arquivos e diretórios

Menor porção lógica de espaço em disco que pode ser alocada para armazenar um arquivo

Entendendo

Tamanho lógico do arquivo != tamanho físico do arquivo

(tamanho vs tamanho em disco)

File slack = Tamanho físico - tamanho lógico

(Conferir propriedades de um arquivo)

Fragmentação dos discos

Arquivos gravados em sequências -> Princípio da localidade (estudaremos mais a fundo no final do curso)

Estratégia de colocar arquivos em blocos: Pequenas sobras para poder haver mudanças no arquivo sem precisar move-lo (slack space) ou sobescrever blocos

Fragmentação (dependendo da natureza do armazenamento secundário é um problema ou não)

Defrag!

Vídeo recomendado

Quiz

Analise as seguintes situações (file slack)

• Situação 1: Clusters pequenos, arquivos pequenos (em média)
• Situação 2: Clusters pequenos, arquivos grandes (em média)
• Situação 3: Clusters grandes, arquivos pequenos (em média)
• Situação 4: Clusters grandes, arquivos grandes (em média)

Situação 1

Clusters pequenos Arquivos pequenos (média)

Situação 2

Clusters pequenos Arquivos grandes (média)

Situação 3

Clusters grandes Arquivos pequenos (média)

Situação 4

Clusters grandes Arquivos grandes (média)

Exemplos

Casos de uso:

• FAT
• NTFS
• EXT
• HFS

Fat32

File alocation table

Sucessor do Fat12, Fat16

File Allocation Table (Tabela de alocaçào de arquivos)

1996

Suporta partições até 2TB

Tamanho de arquivos máximo: 4GB

Nome dos arquivos: Passou de 8 para 256 caracteres

Passou o limite de 3 caracteres para a extensão

Comparativo FAT

Endereço do cluster é o número do cluster no disco (simples)

Comparação com o FAT16

melhorias

Tamanho do cluster mais flexível

Mais confiável

Tamanho de arquivos, partições, extensões

comprometimento

Mais lento do que o FAT16

NTFS

New technology file system

Desenvolvido pela Microsoft - Windows NT

Segurança - Ponto de vista de prevenção de danos (blackout) -> Journaling -> log de mudanças - Ponto de vista de acesso aos dados: Permissões e encriptação dos dados

Tamanho dos arquivos

Clusters - Tamanho padrão: 4KB - Clusters menores do que o FAT32 -> Reduz o espaço desperdiçado

Por padrão não é compatível com outros sistemas operacionais

Comparativo NTFS vs FAT32

NTFS » FAT32

Arquivos maiores do que 4GB são possíveis (tamanho do arquivo limitado ao tamanho do volume)

Nome de volumes até 32 caracteres

Suporte a compactação, criptografia, indexação

Suporte a clusters de 512 bytes

Muito mais seguro do que FAT32 - Mais fácil de recuperar de erros - Política de segurança e gerenciamento dos dados

Menos vulneráveis a fragmentos

Melhor desempenho, em geral

Comparativo NTFS vs FAT32

FAT32 » NTFS

Mais fácil de danificar arquivos em mídias removíveis - Sistema de arquivo mais complexo - Difícil remoção rápida

Drivers extra para plataformas não Windows

Mais lento do que o FAT32 - Diretivas de segurança - Complexidade

exFat

Extended file allocation table

(2006)

Menos sofisticado do que NTFS

Rápido

Otimizado para dispositivos removíveis (flash-drives, cartões de memória)

Limite alto do tamanho de arquivos

Suporte em diversas plataformas

EXT3

Distribuições Linux

Evolução do ext, EXT2 (1993)

Ano de lançamento: 2001

Implementação do journaling - Registro (log) das transações - Provê recuperação mais fácil do sistema em caso de desligamento não programado

EXT4

(2008)

Sistema de arquivo padrão para distribuições linux de desktop e servidores atuais

Arquivos de até 16TB

Volumes de 1EB

Não possui suporte padrão no MAC, Windows

HFS,HFS+,APFS

Hierarchical file system for macOS (2Gb,2TB)

1998 -> HSF+ (+journaling, 8EB)

2017 -> Apple file System APFS Otimizado para SSDs

Não tem suporte fora das plataforrmas da apple

ZFS

Zed file system

Integra gerenciador de volumes ao sistema de arquivos -> Foco na proteção dos dados

Leitura complementar

Comparativo dos sistemas de arquivos

Resumo

#$ Qual sistema de arquivo escolher?

Depende do sistema operacional que está sendo usado e aplicação

USB -> Fat 32 (Volumes menores do que 32GB, compatibilidade) ou exfat (arquivos maiores do que 4GB)

HD,SSD externos para Windows -> NTFS

HD,SSD externos multiplataforma -> exfat

Formatar

O que é a operação de formatação?

Configurar um sistema de arquivo numa partição

Colocar uma determinada partição sob determinado sistema de arquivo.

Exemplo: Formatar partição única de um pendrive para o sistema de arquivo Fat32.

Consequências?

Todos os arquivos são ‘perdidos’

É possível recuperar os dados de uma partição formatada?

Sim, mas não é possível recuperar estrutura de diretórios.

(Não é um procedimento garantido)

(Veremos nas próximas aulas!)

Backup dos dados é sempre necessário

Ferramentas do Sistema Operacional

Gestão de Discos e Partições

Linux

Windows

linux

Arquivos no /dev/

Partições estendidas -> numeradas de 5 a 16

Podem pontos de montagens diferentes

Exemplo: /, /dev/, /usr

windows

Partição estendida mascarada -> não há diferenciação

Todas as partições recebem letras de endereçamento

Ferramentas de gestão de disco e partições

Windows: Gerenciamento de disco

Ubuntu: Gparted, Disk (gnome-disks)