Conceptos básicos de los sistemas operativos (Parte II)

Archivos

La información es almacenada por el ordenador en dispositivos, como por ejemplo los discos. Para que el usuario pueda ignorar la estructura física del disco, el sistema operativo debe presentar la información almacenada de una forma organizada, que permita acceder a ella de una manera lógica y sencilla.

En este contexto, se entenderá por archivo un conjunto de información relacionada (definida por el usuario o no). En él pueden estar contenidos datos o programas. Un sistema operativo debe gestionar los archivos de una forma eficiente; para ello son necesarias operaciones tales como la creación, modificación y borrado de archivos. El sistema operativo debe proporcionar estas operaciones, permitiendo al usuario referirse a los archivos mediante nombres simbólicos.

Al manipular los archivos, el computador puede acceder a ellos de dos modos, dependiendo del medio de almacenamiento en que reside el archivo, el acceso secuencial y el acceso directo.

• Con acceso secuencial se recorren los elementos de un archivo uno tras otro, consecutivamente. Este método de acceso viene impuesto por ciertos medios de almacenamiento, tales como las cintas magnéticas, aunque también puede darse en otros dispositivos, como los discos magnéticos, cuando los archivos tienen esta organización. 
• Con acceso directo, los diferentes elementos pueden localizarse directamente por su posición, sin necesidad de recorrer los anteriores para llegar hasta ellos. Éste es el modo de acceso típico de los discos magnéticos.

Cuando el número de archivos crece, resulta incómoda su localización y manipulación. Para facilitarla, el sistema operativo presenta al usuario la posibilidad de agruparlos en compartimentos, llamados directorios. El sistema operativo deberá manejar la organización de directorios, ocultando al usuario los detalles particulares de la localización física de los archivos y directorios, facilitándole en cambio operaciones para gestionar cómodamente el sistema de directorios.

La técnica más comúnmente utilizada es usar una estructura en árbol, en la que existe un directorio raíz que puede contener archivos y/o (sub)directorios; a su vez cada directorio puede contener más archivos y/o más (sub)directorios.

Una imagen visual bastante útil de un sistema de archivos con estructura de árbol se consigue al considerar un directorio como una carpeta que contiene un cierto número de documentos (los archivos). En principio nada nos impide que coloquemos una carpeta dentro de otra (salvo quizá la limitación de espacio).

Una operación fundamental en la gestión de un sistema de archivos es la búsqueda eficiente de un archivo determinado. Si el número de archivos es pequeño lo más simple y lo mejor es buscar secuencialmente archivo tras archivo, pero si el sistema contiene muchos archivos esta táctica llevará mucho tiempo y, como esto es lo habitual, se han ideado estrategias para hacer el acceso más eficiente.

Un sistema de archivos con estructura de árbol

La idea de directorio de trabajo permite agilizar la búsqueda de archivos en el sistema; para ello es fundamental la noción de camino (en inglés path) desde la raíz del árbol hasta una rama determinada; por ejemplo, en el árbol de directorios los juegos adictivos tienen el path \juegos\adictivos. Si el directorio de trabajo fuera \juegos entonces adictivos\tetris (camino relativo al directorio de trabajo) tiene el mismo significado que \juegos\adictivos\tetris (camino absoluto). Para la optimización de la búsqueda de archivos se suele buscar sólo en el directorio de trabajo y en algunos otros paths especificados por el usuario.

Otra prestación ofrecida por la mayoría de los grandes sistemas operativos es la protección de la información. Debido a la facilidad con que puede borrarse la información almacenada, los sistemas operativos ofrecen dos mecanismos principalmente para asegurar archivos y directorios contra los descuidos, propios o ajenos:

• un sistema de copias de seguridad (backup), que se pone en marcha automáticamente ante cada modificación efectuada sobre cada archivo.
• un sistema de atributos, que permite marcar los archivos que necesitan copia de seguridad, como imborrables, como no susceptibles de modificación, etc.

Otro aspecto de la protección, igualmente importante en sistemas multiusuario, consiste en permitir el acceso y garantizar que el trabajo de cada usuario es privado, ocultándolo a los demás. Este efecto se consigue por lo general mediante un sistema de marcas, que identifia al propietario de los distintos archivos y directorios, y de contraseñas, que permite reconocer el usuario concreto que se encuentra ante cada terminal.