Um sistema de arquivos é um processo de gerenciamento de como e onde os dados estão em um disco de armazenamento, também conhecido como gerenciamento de arquivos ou FS. É um componente de disco lógico que compacta arquivos separados em grupos, conhecidos como diretórios. É abstrato para um usuário humano e relacionado a um computador; portanto, ele gerencia as operações internas de um disco. Arquivos e diretórios adicionais podem estar nos diretórios. Embora existam vários sistemas de arquivos no Windows, o NTFS é o mais comum nos tempos modernos. Seria impossível existir um arquivo com o mesmo nome e também impossível remover programas instalados e recuperar arquivos específicos sem gerenciamento de arquivos, assim como os arquivos não teriam organização sem uma estrutura de arquivos. O sistema de arquivos permite visualizar um arquivo no diretório atual, pois os arquivos geralmente são gerenciados em uma hierarquia.
Um disco (por exemplo, unidade de disco rígido) possui um sistema de arquivos, independentemente do tipo e do uso. Além disso, ele contém informações sobre tamanho do arquivo, nome do arquivo, informações sobre fragmentos de localização do arquivo e onde os dados do disco são armazenados e também descreve como um usuário ou aplicativo pode acessar os dados. As operações como metadados, nomenclatura de arquivos, gerenciamento de armazenamento e diretórios/pastas são todas gerenciadas pelo sistema de arquivos.
Em um dispositivo de armazenamento, os arquivos são armazenados em setores nos quais os dados são armazenados em grupos de setores chamados blocos. O tamanho e a localização dos arquivos são identificados pelo sistema de arquivos e também ajuda a reconhecer quais setores estão prontos para serem usados. Além do Windows, existem alguns outros sistemas operacionais que contêm sistemas de arquivos FAT e NTFS. Mas os produtos da Apple (como iOS e macOS) usam HFS + como sistema operacional compatível com muitos tipos diferentes de sistemas de arquivos.
Às vezes, o termo 'sistema de arquivos' é usado na referência a partições. Por exemplo, dizer 'no disco rígido, dois sistemas de arquivos estão disponíveis', isso não significa necessariamente que a unidade esteja dividida entre dois sistemas de arquivos, NTFS e FAT. Mas isso significa que existem duas partições separadas que usam o mesmo disco físico.
Para funcionar, um sistema de arquivos é exigido pela maioria dos aplicativos com os quais você entra em contato; portanto, cada partição deve ter uma. Além disso, se um programa for desenvolvido para uso no macOS, você não poderá usá-lo no Windows porque os programas dependem do sistema de arquivos.
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Exemplos de sistemas de arquivos
Os exemplos de sistemas de arquivos são fornecidos abaixo:
GORDO: FAT é um tipo de sistema de arquivos desenvolvido para discos rígidos. Significa tabela de alocação de arquivos e foi introduzida pela primeira vez em 1977, que é usada para 12 ou 16 bits para cada acesso de cluster à tabela de alocação de arquivos (FAT). Em discos rígidos e outros sistemas de computador, ajuda a gerenciar arquivos em sistemas operacionais Microsoft. Em dispositivos como câmeras digitais, memória flash e outros dispositivos portáteis, também é frequentemente encontrado que é usado para armazenar informações de arquivos. Também ajuda a prolongar a vida útil de um disco rígido, pois minimiza o desgaste do disco rígido. Hoje, o FAT não é usado por versões posteriores do Microsoft Windows, como Windows XP, Vista, 7 e 10, pois usam NTFS. O FAT8, FAT12, FAT32, FAT16 são todos os diferentes tipos de FAT (para tabela de alocação de arquivos).
GFS: Um GFS é um sistema de arquivos, que significa Global File System. Ele tem a capacidade de permitir que vários computadores atuem como uma máquina integrada, desenvolvida pela primeira vez na Universidade de Minnesota. Mas agora é mantido pela Red Hat. Quando a distância física de dois ou mais computadores é alta e eles não conseguem enviar arquivos diretamente entre si, um sistema de arquivos GFS os torna capazes de compartilhar um grupo de arquivos diretamente. Um computador pode organizar sua E/S para preservar sistemas de arquivos com a ajuda de um sistema de arquivos global.
HFS: HFS (sistema de arquivos hierárquico) é o sistema de arquivos usado em um computador Macintosh para criar um diretório no momento em que um disco rígido é formatado. Geralmente, sua função básica é organizar ou armazenar os arquivos do disco rígido do Macintosh. A Apple não é capaz de gravar ou formatar discos HFS desde quando o OS X foi lançado no mercado. Além disso, unidades formatadas em HFS não são reconhecidas por computadores Windows, pois HFS é um formato Macintosh. Com a ajuda dos sistemas de arquivos WIN32 ou NTFS, os discos rígidos do Windows são formatados.
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NTFS: NTFS é o sistema de arquivos, que significa sistema de arquivos NT e armazena e recupera arquivos no sistema operacional Windows NT e outras versões do Windows, como Windows 2000, Windows XP, Windows 7 e Windows 10. Às vezes, é conhecido como Nova Tecnologia Sistema de arquivo. Em comparação com o sistema de arquivos FAT e HPFS, ele fornece melhores métodos de recuperação de arquivos e proteção de dados e oferece uma série de melhorias em termos de extensibilidade, segurança e desempenho.
UDF: Um UDF é um sistema de arquivos que significa Universal Disk Format e foi desenvolvido pela primeira vez pela OSTA (Optical Storage Technology Association) em 1995 para garantir a consistência entre os dados gravados em diversas mídias ópticas. É usado com CD-ROMs e DVD-ROMs e é compatível com todos os sistemas operacionais. Agora, ele é usado no processo de CD-R's e CD-RW's, chamado de gravação de pacotes.
Arquitetura do sistema de arquivos
Duas ou três camadas estão contidas no sistema de arquivos. Às vezes, essas camadas funcionam combinadas e às vezes são explicitamente separadas. Para operações de arquivo, a API (Application Program Interface) é fornecida pelo sistema de arquivos lógico, como OPEN, CLOSE, READ e muito mais, porque é responsável pela interação com o aplicativo do usuário. Além disso, para processamento, a operação solicitada é encaminhada para a camada que está localizada abaixo dela. Além disso, para várias instâncias simultâneas de sistemas de arquivos físicos, a segunda camada opcional permite suporte, que é um sistema de arquivos virtual. E cada instância simultânea é chamada de implementação de sistema de arquivos.
A terceira camada é responsável por lidar com o buffer e o gerenciamento de memória, que é chamado de sistema de arquivos físico. Ele se preocupa com a operação física do dispositivo de armazenamento e processa blocos físicos que estão sendo lidos ou gravados. Além disso, para acionar o dispositivo de armazenamento, esta camada interage com o canal e os drivers do dispositivo.
Tipos de sistemas de arquivos
Existem vários tipos de sistemas de arquivos, que são os seguintes:
1. Sistemas de arquivos em disco
No meio de armazenamento em disco, um sistema de arquivos em disco tem a capacidade de endereçar dados aleatoriamente em poucos períodos de tempo. Além disso, inclui a antecipação que levou à velocidade de acesso aos dados. Independentemente da localização sequencial dos dados, vários usuários podem acessar vários dados no disco com a ajuda de um sistema de arquivos em disco.
2. Sistemas de arquivos Flash
Um sistema de arquivos flash é responsável pelas restrições, desempenho e habilidades especiais da memória flash. É superior utilizar um sistema de arquivos projetado para um dispositivo flash; entretanto, um sistema de arquivos em disco é a mídia de armazenamento básica, que pode usar um dispositivo de memória flash.
3. Sistemas de arquivos em fita
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Um sistema de arquivos de fita é usado para armazenar arquivos na fita, pois é um formato de fita e um sistema de arquivos. Em comparação com os discos, as fitas magnéticas são mais poderosas para acessar dados por um longo período de tempo, o que representa um desafio para um sistema de arquivos de uso geral em termos de criação e gerenciamento eficiente.
4. Sistemas de arquivos de banco de dados
Um sistema de arquivos baseado em banco de dados é outro método para gerenciamento de arquivos. Os arquivos são reconhecidos por suas características (como tipo de arquivo, autor, tópico, etc.) em vez de gerenciamento estruturado hierárquico.
5. Sistemas de arquivos transacionais
Alguns programas exigem que uma ou mais alterações falhem por qualquer motivo ou precisam de várias alterações nos sistemas de arquivos, mas não fazem nenhuma alteração. Por exemplo, um programa pode escrever arquivos de configuração ou bibliotecas e executáveis no momento da instalação ou atualização do software. O software pode ficar inutilizável ou quebrado se for interrompido durante a atualização ou instalação. Além disso, todo o sistema pode ficar inutilizável se o processo de instalação ou atualização do software estiver incompleto.
6. Sistemas de arquivos de rede
Um sistema de arquivos de rede oferece acesso a arquivos em um servidor. Em computadores remotos conectados em rede, com a ajuda de interfaces locais, os programas são capazes de criar, gerenciar e acessar arquivos e diretórios hierárquicos de forma transparente. Os clientes semelhantes a sistemas de arquivos para FTP e WebDAV, e AFS, protocolos SMB e NFS são exemplos de sistemas de arquivos de rede.
7. Sistemas de arquivos em disco compartilhado
Um sistema de arquivos de disco compartilhado permite que o mesmo subsistema de disco externo seja acessado por múltiplas máquinas, mas quando o número de máquinas acessa o mesmo subsistema de disco externo, podem ocorrer colisões nesta condição; portanto, para evitar a colisão, o sistema de arquivos decide qual subsistema será acessado.
8. Sistema de arquivos mínimo
Na década de 1970, para alguns usuários iniciais de microcomputadores, os dispositivos de disco e fita digital eram muito caros. Alguns sistemas básicos de armazenamento de dados mais baratos usaram fita cassete de áudio comum. No gravador de cassetes, o usuário era informado sobre pressionar 'RECORD' quando fosse necessário gravar dados pelo sistema. E, para notificar o sistema, pressione 'RETURN' no teclado. Além disso, no gravador de fita cassete, o usuário precisava pressionar o botão 'PLAY' quando o sistema solicitasse a leitura dos dados.
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9. Sistemas de arquivos simples
Os subdiretórios não estão disponíveis no sistema simples. Ele contém o único diretório e todos os arquivos são mantidos em um único diretório. Devido à quantidade relativamente pequena de espaço para dados disponível, esse tipo de sistema de arquivos era adequado quando a mídia de disquete estava disponível pela primeira vez.