Sistemas de Arquivos: I-nodes, Links e Cache de Disco

Questão 1: Cálculo de Tamanho Máximo de Arquivo em I-nodes

Considere um sistema de arquivo baseado em i-nodes, que utiliza blocos de dados de 1 KB e 32 bits para o endereçamento de cada bloco. A figura 1 mostra a estrutura de cada i-node, que possui 12 campos que apontam para blocos, sendo 10 apontamentos diretos, um indireto simples e um indireto duplo. Qual é o máximo tamanho de arquivo permitido neste sistema?

• 10 apontamentos diretos: 10 x 1 KB = 10 KB
• 1 apontamento simples:
  • 1 KB = 1024 bytes
  • 32 bits = 4 bytes (para endereçamento)
  • 1024 / 4 = 256 endereços
  • 256 x 1 KB = 256 KB
• 1 apontamento duplo: 256² x 1 KB = 65.536 KB
• Total: 10 + 256 + 65.536 = 65.802 KB

Questão 2: Diferença entre Links Simbólicos e Hard Links

R: Os links simbólicos são uma solução para arquivos compartilhados onde um arquivo B qualquer se liga a um outro arquivo C. Isso faz com que o sistema crie um novo arquivo do tipo LINK e inclua este arquivo no diretório de B. Este novo arquivo contém apenas o caminho do arquivo ao qual está ligado.

O hard link, ao invés de criar um novo arquivo do tipo LINK com o caminho do arquivo, faz uma referência ao mesmo i-node do arquivo original. Desta forma, ele se manterá intacto mesmo que o arquivo original sofra modificações. Já em uma ligação simbólica, se o arquivo original sofrer alterações ou for movido de pasta, o arquivo do tipo LINK ficará corrompido.

Questão 3: Funcionamento do Mapa de Bits

R: Com um mapa de bits, a memória é dividida em unidades de alocação, que podem conter poucas palavras ou ter vários quilobytes. Associado a cada unidade de alocação existe um bit no mapa de bits, o qual vale 0 se a respectiva unidade de alocação estiver disponível e 1 se estiver ocupada.

Questão 4: Inconsistências por Desligamento Abrupto

R: O desligamento abrupto do sistema pode causar perda de arquivos ou corrupção dos mesmos. Para otimizar o desempenho e evitar mover o braço de leitura/escrita do disco rígido constantemente, as informações são alocadas em blocos na memória antes de serem gravadas no disco. Caso o sistema seja interrompido, as informações em blocos que ainda não foram salvas serão perdidas. Também pode ocorrer a corrupção de uma determinada aplicação que não teve todos os dados salvos corretamente devido a essa perda.

Questão 5: Vantagens e Problemas do Cache de Blocos

R: Um cache de bloco de disco é utilizado para acelerar o acesso aos dados que estão sendo mais frequentemente requeridos. Quando um programa precisa acessar um novo dado, o Sistema Operacional (SO) primeiramente verifica se os dados estão no cache antes de lê-los do disco, já que o acesso à memória RAM é muito mais rápido do que o acesso ao disco. Caso aconteça uma interrupção brusca no sistema, pode ocorrer perda de informações contidas no cache de blocos por estas estarem apenas na memória volátil.