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2.2.1 Sistemas de arquivos EXT

O sistema EXT (Extended File System) é o sistema de arquivos padrão nos sistemas Linux. Atualmente, o mais utilizado é o Ext3, sendo que o Ext4 já é suportado nos sistemas mais novos. O primeiro EXT suportava partições de até 2GB, o que era muito pouco para a época em que foi lançado, além de ser muito suscetível a fragmentação.



Deste modo, pouco depois surgiu o Ext2 que trazia um suporte a partições de até

32TB além de diversos outros recursos. Segundo Morimoto (2007), o maior problema com este sistema é o fato de ele não ser bom em recuperação de erros. O fsck2 neste sistema é extremamente demorado.


O Ext3 nasceu, então, introduzindo o journaling, que é um tipo de log mantido durante o processamento dos dados de todas as alterões de arquivos (algo similar é usado no NTFS). Deste modo, mesmo se o sistema não for desligado corretamente, o mesmo pode se recuperar sem a necessidade de checar cada arquivo, observando-se as entradas do log. Segundo Morimoto (2007), como o Ext2, o Ext3 utiliza endereçamento com 32 bits, permitindo assim partições de até 32TB.

A escrita de arquivos nos discos é feita primeiramente buscando o primeiro bloco



(correspondente ao cluster nos sistemas FAT/NTFS) que esteja disponível começando no início do sistema de arquivos. Para diminuir a fragmentação e o movimento da cabeça de leitura do HD, o sistema costuma reservar conjuntos de blocos para diretórios e para arquivos que estejam em crescimento.
O Ext4, com endereçamentos de 48bits, permite partições de até 1EB (um exabyte3) e torna inexistente o limite para subdiretórios de seu predecessor, que o mantinha em 32000 subdiretórios. Este sistema é, em si, uma evolução e melhoramento do Ext3, assim como este último foi uma evolução do Ext2.
2 Aplicativo de checagem de erros em sistemas Linux.
3 1 EB = 1024 PB, 1 PB = 1024 TB, 1 TB = 1024 GB.

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Ele também diminui ainda mais a fragmentação dos arquivos com relação ao Ext3, alterando o algoritmo de alocação de arquivos que dentro do sistema Ext4 é feita utilizando-se múltiplos esquemas ao mesmo tempo, segundo Jones (2009):
Pré-alocação de arquivos: um conjunto de blocos adjacentes é reservado para arquivos em edição estimando-se o tamanho do arquivo.
Atraso na alocação de blocos: os dados somente são escritos nos blocos sicos apenas quando for realmente necessário. Quanto mais a escrita for atrasada, mais blocos haverá para serem alocados, aumentando as chances de todos os fragmentos do arquivo ficarem sequenciais.
Múltipla alocação de blocos: no Ext4, é possível a alocação de vários blocos ao mesmo tempo; no Ext3, apenas um é feito por vez. Isto reduz não apenas o processamento como a fragmentação, dado que quanto mais blocos são alocados por vez, menos o algoritmo de alocação é chamado e menor a chance dos fragmentos dos arquivos serem alocados para blocos não contíguos.
Mesmo com todos esses cuidados, a fragmentação em sistemas utilizados por muito tempo é inevitável. Sendo assim, o Ext4 usa o chamado desfragmentador on-line, que realoca os arquivos para blocos sequenciais sem a necessidade de uma ferramenta adicional.
Outro fator interessante no que diz respeito a este sistema é o seu fsck. O Ext4 marca os blocos que não estão alocados, então, quando o sistema for verificado, ele lerá apenas os blocos que estão sendo realmente usados, ignorando os demais.

2.2.2 Sistema de arquivos ReiserFS

O ReiserFS também possui suporte a journaling, mas o seu sistema de gravação no log difere do Ext3. Este último grava todas as alterações em arquivos, incluindo dados e metadados, enquanto o ReiserFS guarda em log apenas informações sobre os metadados. Isto

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torna a recuperação do sistema mais rápida, mas impossibilita a recuperação de arquivos que estiverem sendo editados no instante do desligamento acidental ou abrupto.



No que se refere à gravação e alocação de espaço para dados, segundo Courtney

(2001), o sistema ReiserFS utiliza o espaço exato de que os arquivos precisam, alocando -os não em blocos como nos demais sistemas supracitados, mas numa estrutura de árvore. Isso significa um bom aproveitamento de espaço quando o sistema for usado para guardar grandes quantidades de arquivos pequenos.



2.2.3 Sistemas de arquivos FAT

O FAT16 é um sistema que foi derivado do FAT (File Allocation Table) e divide o


HD em clusters. Segundo Morimoto (2007), cada qual possui um endereço único de 16 bits

(de onde proveio o seu nome). Esta limitação no endereçamento (2^16 endereços possíveis) somada ao fato de cada cluster comportar 32KB de espaço faz com que cada partição usando este sistema possa ter apenas 2GB. O tamanho do cluster acarreta um grande desperdício de espaço, porque muitos clusters não são preenchidos completamente. Dispositivos menores ainda usam este sistema, como cartões de memória, pendrives etc., já que partições menores podem utilizar tamanhos menores de clusters, diminuindo o espaço perdido.


O aumento nos tamanhos dos HDs fez com que sistemas FAT16 se tornassem rapidamente obsoletos para o uso nestas mídias de armazenamento. Foi criado, então, o FAT32 que usa um endereçamento de 32 bits. Este aumento por si só faz com que este sistema permita partições muito maiores, podendo chegar a até 2TB. Além disso, segundo Morimoto (2007), partições menores de até 8GB podem usar clusters menores, conseguindo, assim, uma boa economia de espaço. A maior limitação deste sistema consiste nele não conseguir gravar arquivos maiores que 4GB, o que impossibilita a gravação de arquivos como imagens de DVDs, por exemplo.

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O sistema de endereçamento nestes sistemas é feito utilizando um índice (FAT) e um diretório raiz com a localização de cada arquivo de acordo com os seus respectivos clusters.
O processo de alocação de clusters dentro destes sistemas, segundo Carrier (2005), funciona da seguinte forma: o próximo conjunto de setores não ocupados é procurado para alocação. Ou seja, se o último arquivo foi alocado para o cluster 85 e houver um vazio de número 97, será este o próximo a ser usado em um novo processo de escrita, mesmo que haja clusters vazios antes do 85.
Cada arquivo é gravado no primeiro cluster encontrado livre. Este tipo de gravação faz com que a fragmentação seja grande na medida em que arquivos são apagados e outros são copiados nos clusters abandonados, o que acarreta um acesso de arquivos lento, diminuindo a velocidade do sistema como um todo. Em sistemas assim, é interessante que seja usado periodicamente programas de desfragmentação de discos. Estes programas copiam os arquivos para clusters sequenciais, diminuindo a movimentação da cabeça de leitura do HD.


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