Recuperación
Los archivos y directorios se mantienen tanto en memoria principal como en disco, y debe tener. Se cuidado para que los fallos del sistema no provoquen una pérdida de datos o una incoherencia en los mismos.
Comprobación de coherencia.
Como hemos explicado en la Sección 11.3, parte de la información de directorios se almacena en la memoria principal (o en caché) para acelerar el acceso. La información de directorios en11a memoria principal está, generalmente, más actualizada que la correspondiente información en el disco, porque la información de directorios almacenada en caché no se escribe necesariamente en el disco nada más producirse la actualización.
Considere, entonces, el posible ejemplo de un fallo de la computadora. El contenido de la caché y de los búferes, así como de las operaciones de E/S que se estuvieran realizando en ese momento, pueden perderse, y con él se perderán los cambios realizados en los directorios correspondientes a los archivos abiertos. Dicho suceso puede dejar el sistema de archivos en un estado incoherente. El estado real de algunos archivos no será el que se describe en la estructura de directorios.
Con frecuencia, suele ejecutarse un programa especial durante el reinicio para comprobar las posibles incoherencias del disco y corregidas.
El comprobador de coherencia (un programa del sistema tal como fsck en UNIX o chkdsk en MS-DOS), compara los datos de la estructura de directorios con los bloques de datos del disco y trata de corregir todas las incoherencias que detecte. Los algoritmos de asignación y de gestión del espacio libre dictan los tipos de problemas que el comprobador puede tratar de detectar y dictan también el grado de éxito que el comprobador puede tener en esta tarea. Por ejemplo, si se utiliza un sistema de asignación enlazada y existe un enlace entre cada bloque y el siguiente, puede reconstruirse el archivo completo a partir de los bloques de datos y volver a crear la estructura de directorios. Por el contrario, la pérdida de una entrada de directorio en un sistema de asignación indexada puede ser desastrosa, porque los bloques de datos no tienen ningún conocimiento acerca de los demás bloques de datos del archivo. Por esta razón, UNIX almacena en caché las entradas de directorio para las lecturas, pero todas las escrituras de datos que provoquen algún cambio en la asignación de espacio o en algún otro tipo de metadato se realizan síncronamente, antes de escribir los correspondientes bloques de datos. Por supuesto, también pueden aparecer problemas si se interrumpe una escritura síncrona debido a un fallo catastrófico.
Fig. 5.8.1 Errores
La perdida de la información es uno de los factores que se le debe de dar mayor importancia, por la sencilla razón de que al perder información se puede perder lo que no nos podemos imaginar en cuanto a la misma y ocasionar perdidas hasta hablar de una gran cantidad de dinero. Para solucionar este o estos problemas todo sistema operativo cuenta con al menos una herramienta de software que nos permite recuperar información perdida hasta cierta medida, esto obedece de acuerdo al daño causado o los daños. Si el sistema no cuenta con la herramienta necesaria, deberá adquirirse el software apropiado de algún fabricante especializado en el ramo, por ejemplo Norton.
Es necesario proteger la información alojada en el sistema de archivos, efectuando los resguardos correspondientes.
De esta manera se evitan las consecuencias generalmente catastróficas de la pérdida de los sistemas de archivos.
Las pérdidas se pueden deber a problemas de hardware, software, hechos externos, etc.
Manejo de un bloque defectuoso:
Se utilizan soluciones por hardware y por software.
La solución en hardware:
- Consiste en dedicar un sector del disco a la lista de bloques defectuosos.
- Al inicializar el controlador por primera vez:
- Lee la “lista de bloques defectuosos”.
- Elige un bloque (o pista) de reserva para reemplazar los defectuosos.
- Registra la asociación en la lista de bloques defectuosos.
- En lo sucesivo, las solicitudes del bloque defectuoso utilizarán el de repuesto.
La solución en software:
- Requiere que el usuario o el sistema de archivos construyan un archivo con todos los bloques defectuosos.
- Se los elimina de la “lista de bloques libres”.
- Se crea un “archivo de bloques defectuosos”:
- Esta constituido por los bloques defectuosos.
- No debe ser leído ni escrito.
- No se debe intentar obtener copias de respaldo de este archivo.
Respaldos (copias de seguridad o de back-up):
Fig. 5.8.2 Es necesario realizar respaldos para asegurar información
Es muy importante respaldar los archivos con frecuencia.
Los discos magnéticos fallan en ocasiones y es necesario tener cuidado para garantizar que los datos perdidos debido a esos fallos no se pierdan para siempre. Con este fin, pueden utilizarse programas del sistema para realizar una copia de seguridad de los datos del disco en otro dispositivo de almacenamiento, como por ejemplo un disquete, una cinta magnética, un disco óptico incluso otro disco duro. La recuperación de la pérdida de un archivo individual o de un disco completo puede ser entonces, simplemente, una cuestión de restaurar los datos a partir de la copia de seguridad.
Los respaldos pueden consistir en efectuar copias completas del contenido de los discos (flexibles o rígidos).
Una estrategia de respaldo consiste en dividir los discos en áreas de datos y áreas de respaldo , utilizándolas de a pares:
- Se desperdicia la mitad del almacenamiento de datos en disco para respaldo.
- Cada noche (o en el momento que se establezca), la parte de datos de la unidad 0 se copia a la parte de respaldo de la unidad 1 y viceversa.
Otra estrategia es el vaciado por incrementos o respaldo incremental :
- Se obtiene una copia de respaldo periódicamente (por ej.: una vez por mes o por semana), llamada copia total.
- Se obtiene una copia diaria solo de aquellos archivos modificados desde la última copia total; en estrategias mejoradas, se copian solo aquellos archivos modificados desde la última vez que dichos archivos fueron copiados.
- Se debe mantener en el disco información de control como una “lista de los tiempos de copiado” de cada archivo, la que debe ser actualizada cada vez que se obtienen copias de los archivos y cada vez que los archivos son modificados.
- Puede requerir una gran cantidad de cintas de respaldo dedicadas a los respaldos diarios entre respaldos completos.
Para minimizar la cantidad de datos que haya que copiar, podemos utilizar la información contenida en la entrada de directorio de cada archivo. Por ejemplo, si el programa de copia de seguridad sabe cuándo se realizó la última copia de seguridad de un archivo y la fecha de última modificación del archivo contenida en el directorio indica que el archivo no ha cambiado desde esa fecha, no será necesario volver a copiar el archivo. Así un plan típico de copia de seguridad podría ser el siguiente:
• Día 1. Copiar en el soporte de copia de seguridad todos los archivos del disco. Esto se denomina copia de seguridad completa.
• Día 2. Copiar en otro soporte físico todos los archivos que se hayan modificado desde el día 1. Esta es una copia de seguridad incremental.
• Día 3. Copiar en otro soporte físico todos los archivos que se hayan modificado desde el día 2.
• Día N. Copiar en otro soporte físico todos los archivos que se hayan modificado desde el día N - 1. Después, volver al día 1.
Podemos escribir las copias de seguridad correspondientes al nuevo ciclo sobre el conjunto anterior de soportes físicos o en un nuevo conjunto de soportes de copia de seguridad. De esta forma, podemos restaurar un disco completo comenzando la restauración con la copia de seguridad completa y continuando con cada una de las copias de seguridad incrementales. Por supuesto, cuanto mayor sea el valor de N, más cintas o discos habrá que leer para efectuar una restauración completa. Una ventaja adicional de este ciclo de copia de seguridad es que podemos restaurar cualquier archivo que haya sido borrado accidentalmente durante ese ciclo, extrayendo el archivo borrado de la copia de seguridad del día anterior. La longitud del ciclo será un compromiso entre la cantidad de soportes físicos de copia de seguridad requeridos y el número de días pasados a partir de los cuales podamos realizar una restauración. Para reducir el número de cintas que haya que leer para efectuar una restauración, una opción consiste en realizar una copia de seguridad completa y luego copiar cada día todos los archivos que hayan cambiado desde la última copia de seguridad completa. De esta forma, puede realizarse la restauración utilizando sólo la copia de seguridad incremental más reciente y la copia de seguridad completa, no necesitándose ninguna otra copia de seguridad incremental. El compromiso inherente a este sistema es que el número de archivos modificado se incrementa a diario, por lo que cada copia de seguridad incremental sucesiva contiene más archivos y requiere más espacio en el soporte de copia de seguridad.
Consistencia del sistema de archivos:
Muchos sistemas de archivos leen bloques, los modifican y escriben en ellos después.
Si el sistema falla antes de escribir en los bloques modificados, el sistema de archivos puede quedar en un “estado inconsistente”.
La inconsistencia es particularmente crítica si alguno de los bloques afectados son:
- Bloques de nodos-i.
- Bloques de directorios.
- Bloques de la lista de bloques libres.
La mayoría de los sistemas dispone de un programa utilitario que verifica la consistencia del sistema de archivos:
- Se pueden ejecutar al arrancar el sistema o a pedido.
- Pueden actuar sobre todos o algunos de los discos.
- Pueden efectuar verificaciones a nivel de bloques y a nivel de archivos.
- La consistencia del sistema de archivos no asegura la consistencia interna de cada archivo, respecto de su contenido.
- Generalmente pueden verificar también el sistema de directorios y / o de bibliotecas.
Generalmente los utilitarios utilizan dos tablas:
- Tabla de bloques en uso.
- Tabla de bloques libres.
- Cada bloque debe estar referenciado en una de ellas.
Si un bloque no aparece en ninguna de las tablas se trata de una falla llamada bloque faltante:
- No produce daños pero desperdicia espacio en disco.
- Se soluciona añadiendo el bloque a la tabla de bloques libres.
También podría detectarse la situación de falla debida a un bloque referenciado dos veces en la tabla de bloques libres:
- Esta falla no se produce en los sistemas de archivos basados en mapas de bits, sí en los basados en tablas o listas.
- La solución consiste en depurar la tabla de bloques libres.
Una falla muy grave es que el mismo bloque de datos aparezca referenciado dos o más veces en la tabla de bloques en uso:
- Como parte del mismo o de distintos archivos.
- Si uno de los archivos se borra, el bloque aparecería en la tabla de bloques libres y también en la de bloques en uso.
- Una solución es que el verificador del sistema de archivos:
- Asigne un bloque libre.
- Copie en el bloque libre el contenido del bloque conflictivo.
- Actualice las tablas afectando el bloque copia a alguno de los archivos.
- Agregue el bloque conflictivo a la tabla de bloques libres.
- Informe al usuario para que verifique el daño detectado y la solución dada.
Otro error posible es que un bloque esté en la tabla de bloques en uso y en la tabla de bloques libres:
- Se soluciona eliminándolo de la tabla de bloques libres.
Las verificaciones de directorios incluyen controles como:
- Número de directorios que apuntan a un nodo-i con los contadores de enlaces almacenados en los propios nodos-i; en un sistema consistente de archivos deben coincidir.
Una posible falla es que el contador de enlaces sea mayor que el número de entradas del directorio:
- Aunque se eliminaran todos los archivos de los directorios el contador sería distinto de cero y no se podría eliminar el nodo-i.
- No se trata de un error serio pero produce desperdicio de espacio en disco con archivos que no se encuentran en ningún directorio.
- Se soluciona haciendo que el contador de enlaces en el nodo-i tome el valor correcto; si el valor correcto es 0, el archivo debe eliminarse.
Otro tipo de error es potencialmente catastrófico:
- Si dos entradas de un directorio se enlazan a un archivo, pero el nodo-i indica que solo existe un enlace, entonces, al eliminar cualquiera de estas entradas de directorio, el contador del nodo-i tomará el valor 0.
- Debido al valor 0 el sistema de archivos lo señala como no utilizado y libera todos sus bloques.
- Uno de los directorios apunta hacia un nodo-i no utilizado, cuyos bloques se podrían asignar entonces a otros archivos.
- La solución es forzar que el contador de enlaces del nodo-i sea igual al número de entradas del directorio.
También se pueden hacer verificaciones heurísticas , por ej.:
- Cada nodo-i tiene un modo, pero algunos modos son válidos aunque extraños:
- Ej.: Se prohibe el acceso al propietario y todo su grupo, pero se permite a los extraños leer, escribir y ejecutar el archivo.
- La verificación debería detectar e informar de estas situaciones.
Se debería informar como sospechosos aquellos directorios con excesivas entradas, por ej., más de mil.
