Arquitetura entre Sistemas Operativos/Gestão de Ficheiros

Introduçao

- O que é um Sistema de Ficheiros

- FAT12

- FAT16

- FAT32

- NTFS

- EXT2

- EXT3

- EXT4

O que é um Sistema de Ficheiros:

Um sistema de ficheiros permite manter as informações acessíveis e organizadas. Os sistemas de ficheiros (ou de arquivos) formam uma estrutura global na qual os arquivos são nomeados, armazenados e organizados e é exatamente neles que é determinado como estes arquivos podem ser gravados, copiados, alterados e até apagados.

FAT 12,FAT16 e FAT32 são nomes de sistemas de ficheiros (file systems) utilizados por padrão em versões antigas do sistema operacional Windows (como o Windows 98, por exemplo), da Microsoft.

FAT: File Allocation Table

FAT é a sigla para File Allocation Table (ou tabela de alocação de ficheiros). Em 1977 surgiu o primeiro FAT, para trabalhar com o sistema operacional MS-DOS, e apesar de ter sido o primeiro, foi padrão até ao Windows 95. Trata-se de um sistema que funciona através de uma espécie de tabela que contém indicações para onde se encontram as informações de cada ficheiro. Com o surgimento de dispositivos de armazenamento mais sofisticados e com maior capacidade, o sistema FAT foi ganhando revisões, como FAT16 e FAT32.

FAT12

É uma versão do FAT,um sistema de arquivos,que foi utilizado pela primeira vez no sistema operacional DOS. Como referido antes, teve origem em 1977 com o Microsoft Disk BASIC, este sistema de ficheiros era simples, rápido e incrivelmente poderoso para a época, com 32MB de tamanho limite de partição. O Microsoft Disk BASIC foi um trabalho feito por encomenda para a IBM, e era um compilador BASIC que cabia numa disquete de 5.25 polegadas, cujos tamanhos na altura rondavam entre 160KB e 320KB. Por ser um sistema de ficheiros mais simples o FAT12 ainda é utilizada pelo Windows (mesmo com o sistema NTFS) para formatar disquetes. O sistema FAT12 possui um limite máximo para uma partição de 16MB, com cluster de 512 bytes, 1K, 2K e 4K. Quando um ficheiro é guardado numa disquete, por exemplo, o FAT12 divide a área do disco em pequenos blocos. Assim, um arquivo pode (e ocupa) vários blocos, mas estes não precisam estar numa sequência. Os blocos de determinados sistemas podem estar em várias posições diferentes, foi daí que surgiu a necessidade de uma tabela para indicar cada bloco.

FAT16

O sistema de arquivos FAT-16 é utilizado pelos sistemas operacionais MS-DOS e Windows 95. Este sistema utiliza 16 bits para os dados, podendo trabalhar no máximo com 65.526 (216) posições diferentes. Mas trabalhar com discos de 32 MB, mesmo com o Windows 95 torna-se complicado. Na medida de resolver este problema a Microsoft começou a apontar conjuntos de setores, os clusters que são a menor parcela do HD vista pelo sistema operacional, em vez de somente setores. Cada cluster possui um endereço único, que facilita ao sistema a localização de ficheiros armazenados. Um ficheiro grande pode ser dividido em vários clusters, mas não é possível que dois ficheiros pequenos sejam gravados dentro do mesmo cluster. Assim, apontando clusters dentro do limite de 32 KB cada, tornou-se possível o acesso a discos de até 2GB. A grande desvantagem do sistema FAT 16 é o desperdício. Tal desperdício pode chegar a 25% da capacidade total do HD e é conhecido como Slack space, e é este o grande problema deste sistema de ficheiros, além da limitação quanto ao tamanho do disco rígido (2 GB).

FAT32

O Sistema de ficheiros FAT32 é basicamente uma evolução do FAT convencional. Foi lançado em 1996 pela Microsoft, e tornou-se no sistema de ficheiro do Windows 95, Windows 98 e Millennium e ainda possui compatibilidade com o Windows 2000 e o Windows XP, que utilizam um sistema de ficheiros mais avançado, o NTFS. O FAT32 foi criado para substituir o FAT16, pois este possuía uma série de limitações, e por exemplo a parte do desperdício em disco foi sensivelmente reduzida. O FAT32 é mais confiável, pois consegue posicionar o diretório principal em qualquer lugar do disco. Nos sistemas FAT antigos, havia uma limitação no número de entradas que podiam ser localizadas no diretório principal (512 arquivos e/ou pastas). Não se verifica essa limitação no FAT32. Suporta partições de até 2 TB, tamanho de arquivos de 4 GB e o nome dos arquivos passou de 8 para 256 caracteres e superou o antigo limite de 3 caracteres para a extensão, embora este padrão ainda seja largamente utilizado. É possível mudar o tamanho da partição, porém essa operação é arriscada. Faça um backup (cópia de segurança) antes, evitar perda de dados. Apesar disso, esta capacidade não foi implementada no FAT32 pela Microsoft. Para utilizar esta facilidade deve-se usar programas particionadores que conseguem redimensionar uma partição FAT32 inserido este recurso ao sistema de arquivos, como o Partition Magic.

Desvantagens

O FAT32 é cerca de 6% mais lento que o sistema FAT16. Como o tamanho do cluster é menor, existirão mais clusters no disco tornando um pouco mais demorado o armazenamento de dados. Não é possível limitar o acesso de determinados arquivos a determinados usuários. O FAT32 tem apenas as mesmas quatro permissões que existiam desde o MS-DOS (Somente Leitura, Sistema, Oculto e Arquivo). Um outro problema da FAT32 é a "incompatibilidade" com sistemas antigos. O DOS NT 4.0 e abaixo, OS/2 e Windows 95 (antes do OSR2), não conseguem ler discos neste padrão! Da mesma forma, utilitários (como por exemplo, utilitário de disco), que acessavam diretamente o disco, e foram desenvolvidos para FAT16, também não funcionam. Como praticamente todos migraram para sistemas que suportam a FAT32 (Windows 98, ME, 2000, XP), e quase não se encontram mais sistemas utilizando DOS/NT/OS2, esta incompatibilidade acabou deixando de ser um problema na realidade atual. Não possui recursos de segurança como o NTFS. Utiliza uma cópia backup da tabela de alocação como sistema de segurança para corrompimentos.

Este procedimento é ineficiente, pois uma queda de energia durante uma operação que modifique os metadados pode tornar a partição inacessível ou corromper severamente diversos arquivos.

NTFS

NTFS(New Technology File System) é um sistema de ficheiros que surgiu com o lançamento do windows NT. A sua fiabilidade e desempenho fizeram com que fosse adotado nos sistemas operacionais posteriores da microsoft, como Windows XP, Windows Vista, Windows 7 e Windows Server 2008. O NTFS (New Technology File System - Systema de Arquivos de Nova Tecnologia) é o sistema de arquivos mais utilizado por computadores baseados em Windows NT, incluindo o 2000 e o XP. O NTFS é complexo, e ainda assim é altamente funcional. Ao longo dos anos, foi beneficiado pelos testes e pelo desenvolvimento constante. É dotado de vários recursos de natureza complementar ou definitiva que enriquecem suas características de segurança, desempenho e confiabilidade.

Caracteristicas do NTFS: Recuperação em caso de falhas; Esquema de permições de acesso; Eficiência no trabalho com ficheiros grandes, especialmente quando comparado com o sistema FAT. Desenvolvedor: Microsoft Nome completo: New Technology File System Ano de lançamento: Primeira versão foi lançada em julho de 1993. Versões: NTFS 1.1 (ou 4.0) a NTFS 5.0

No Linux existe 3 sistemas de ficheiros o EXT2,EXT3 e EXT4:

EXT2

Ext2 (Second Extended file system) é um sistema de arquivos para dispositivos de blocos (disco rígido, disquete, pen drive). Foi desenvolvido para o Linux por Rémy Card para substituir o Ext (Extended file system), que também havia sido criado por Rémy Card. Desenvolvedor: Rémy Card Nome completo: Second extended file system Ano: Janeiro de 1993.

Especificações e limites: Numero máximo de arquivos: 1018 Tamanho máximo de nome de arquivos: 255 bytes Tamanho máximo de volume: 2 – 32 TiB Tamanho máximo de um arquivo: 16 GiB – 2

EXT3

O Ext3 (third extended filesystem) é um sistema de ficheiros desenvolvido por Stephen C. Tweedie para o UNIX, que tira alguns recursos ao Ext2, dos quais o mais visível é o journaling ou diário. O Ext3 consiste num sistema de ficheiros com diário que é usualmente usado pela Linux, muitas das vezes como sistema padrão. O seu criador, revelou que ele estava a desenvolver uma extensão ext2 no Diário do Linux ext2fs Filesystem num documento em 1998 e mais tarde numa lista em fevereiro de 1999, e o sistema foi integrado na linha principal do kernel do Linux em novembro de 2001. A sua principal vantagem sobre ext2 é o diário, que melhora a confiabilidade e elimina a necessidade de verificar o sistema de ficheiros após um fecho repentino.

EXT4

No fim de junho de 2006, Theodore Y. propôs a bifurcação (fork) do desenvolvimento do Ext3, passo este indispensável para atender as discussões em torno da evolução deste. Algumas das limitações desse sistema de ficheiros passavam pelo uso de variáveis de 32 bits e a necessidade de aumentar para variáveis maiores, como 48 bits. O Ext4 foi incluído (como "em desenvolvimento") no Linux 2.6.19.

Em 11 de Outubro de 2008, é determinado o fim da fase de desenvolvimento e é então recomendada a adoção do Ext4.

O Ext3 suporta sistemas de ficheiros com tamanho menor que 16 TiB, usando blocos de 4 KiB (212 bytes). Esse limite é definido por uma variável de 32 bits no superbloco, o valor máximo suportado exato é de (232-1) * 212bytes. O tamanho de arquivo é limitado por uma variável de 32 bits no nó-i, um contador de setores, daí a limitação em ~2 TiB ((232 - 1) * 512 bytes). [MATHUR et al, 2007]

Pra aumentar aquele valor, algumas providencias tiveram de ser tomadas, aumentaram o contador de blocos no superbloco para 64 bits, pois assim seria permitido um sistema de ficheiros com ~64 ZiB (~276 bytes = ~264 * 212 bytes) em seguida, alteraram a contagem de setores para blocos no nó-i, permitindo arquivos com até ~16 TiB ((232-1) * 212 bytes).

De qualquer maneira, o limite para o tamanho do volume é determinado pelo espaço, que no Ext4 é definido por extensões, que usam 48 bits [MATHUR et al, 2007], o limite para o volume é de ~1 EiB ((248-1) * 212 bytes).

A partir do Linux 2.6.25, em 2008, foram adicionados 16 bits ao contador de blocos do ficheiro, no nó-i. Assim, um ficheiro no Ext4 tem um limite atual de ~1 EiB, o mesmo do volume.