Operating System's course Project: TécnicoFS
O projeto base é o TecnicoFS, um sistema de ficheiros simplificado em modo utilizador. É implementado como uma biblioteca, que pode ser usada por qualquer processo cliente que pretenda ter uma instância privada de um sistema de ficheiros no qual pode manter os seus dados.
O TecnicoFS oferece uma interface de programação (API) inspirada na API de sistema de ficheiros POSIX. No entanto, para simplificar o projeto, a API do TecnicoFS oferece apenas um subconjunto de funções com interface simplificada. São elas:
int tfs_open(const char *name, int flags);int tfs_close(int fhandle);ssize_t tfs_write(int fhandle, const void *buffer, size_t len);ssize_t tfs_read(int fhandle, void *buffer, size_t len);Além destas funções, existem as funções de inicialização e destruição do sistema de ficheiros,
tfs_initetfs_destroy.O código fonte do TecnicoFS encontra-se disponibilizado na página web da disciplina. A descrição detalhada de cada função pode ser encontrada na documentação no código fonte do TecnicoFS.
Tal como em FS tradicionais modernos, o conteúdo do FS encontra-se referenciado numa estrutura de dados principal chamada tabela de i-nodes, global ao FS. Cada i-node representa uma diretoria ou um ficheiro no TecnicoFS, que tem um identificador único chamado i-number. O i-number de uma diretoria/ficheiro corresponde ao índice do i-node correspondente na tabela de i-nodes. O i-node consiste numa estrutura de dados que descreve os atributos da diretoria/ficheiro (aquilo que normalmente se chamam os seus metadados) e que referencia o conteúdo da diretoria/ficheiro (ou seja, os dados).
Além da tabela de i-nodes, existe uma região de dados, organizada em blocos de tamanho fixo. Esta região mantém os dados de todos os ficheiros do FS, sendo esses dados referenciados a partir do i-node de cada ficheiro (na tabela de i-nodes). No caso de ficheiros normais, é na região de dados que é mantido o conteúdo do ficheiro (por exemplo, a sequência de caracteres que compõem um ficheiro de texto). No caso de diretorias, a região de dados mantém a respetiva tabela, que representa o conjunto de ficheiros (ficheiros normais e sub-diretorias) que existem nessa diretoria.
Para facilitar a alocação e libertação de i-nodes e blocos, existe um vetor de alocação associado à tabela de i-nodes e à região de dados, respetivamente.
Além das estruturas de dados mencionadas acima, que mantêm o estado durável do sistema de ficheiros, o TecnicoFS mantém uma tabela de ficheiros abertos. Essencialmente, esta tabela conhece os ficheiros atualmente abertos pelo processo cliente do TecnicoFS e, para cada ficheiro aberto, indica onde está o cursor atual. Ao contrário das estruturas de dados anteriores, a tabela de ficheiros abertos é descartada quando o sistema é desligado ou termina abruptamente (ou seja, não é durável).
Nas aulas teóricas da 2ª semana, o código base será apresentado e discutido. Recomendamos a todos os estudantes que frequentem essas aulas antes de começarem a desenvolver a solução.
Além de uma API simplificada, o desenho e implementação do TecnicoFS adotam algumas simplificações fundamentais, que sumarizamos de seguida:
- Em vez de uma árvore de diretorias, o TecnicoFS tem apenas uma diretoria (a raiz
/), dentro da qual podem existir ficheiros (e.g.,/f1,/f2, etc.) mas não outras sub-diretorias.- O conteúdo dos ficheiros e da diretoria raiz é limitado a um bloco. Como consequência, o i-node respetivo tem um campo simples que indica qual o índice desse bloco.
- Assume-se que existe um único processo cliente, que é o único que pode aceder ao sistema de ficheiros. Consequentemente, existe apenas uma tabela de ficheiros abertos e não há permissões nem controlo de acesso.
- A implementação das funções assume que estas são chamadas por um cliente sequencial. Ou seja, a implementação pode resultar em erros caso uma ou mais funções sejam chamadas concorrentemente por duas ou mais tarefas (threads) do processo cliente. Por outras palavras, não é thread-safe.
- As estruturas de dados que, em teoria, deveriam ser duráveis, não são mantidas em memória secundária. Ou seja, quando o TecnicoFS é terminado, o conteúdo destas estruturas de dados é perdido.