Sistema de arquivos

Um sistema de arquivos é uma maneira de organizar, armazenar e nomear dados na mídia de armazenamento que define a estrutura de armazenamento (arquivos, diretórios, metadados), os métodos de acesso a eles e as regras de gerenciamento de espaço em disco. Ele fornece uma interface unificada para o sistema operacional e os aplicativos, abstraindo os recursos físicos da mídia de armazenamento (HDD, SSD, armazenamento em rede).

As principais funções de um sistema de arquivos são:

• Organização de dados na forma de arquivos e diretórios (pastas) que podem ser aninhados uns nos outros, formando uma estrutura hierárquica.
• Gerenciar nomes de arquivos e seus atributos (tamanho, data de criação, direitos de acesso etc.).
• Definir o formato de armazenamento de dados e a alocação de espaço na mídia.
• Fornecer acesso a arquivos sem a necessidade de saber o local físico dos dados no disco.
• Oferecer suporte a recursos adicionais, como delimitação de acesso, criptografia, controle de versão e recuperação de dados.

Nos sistemas operacionais modernos, os sistemas de arquivos variam em termos de finalidade e implementação técnica. Os discos rígidos tradicionais geralmente usam NTFS no Windows ou ext4 no Linux, enquanto os SSDs usam soluções otimizadas como APFS no macOS ou F2FS em dispositivos móveis. Em ambientes distribuídos, o CephFS e o HDFS são populares, e sistemas especializados como o OverlayFS são criados para contêineres. Destacam-se os sistemas de arquivos avançados, como o ZFS e o Btrfs, que combinam recursos de proteção de dados, instantâneos e criptografia integrada.

Como funciona um sistema de arquivos:

Um sistema de arquivos não organiza os dados apenas como arquivos e pastas - ele abstrai completamente os recursos físicos da mídia, fornecendo uma única interface para trabalhar. Ao mesmo tempo, o gerenciamento de metadados, incluindo direitos de acesso e registros de data e hora, é implementado de forma diferente: nos sistemas UNIX, por meio de inode; em outros, por meio de mecanismos alternativos. As implementações modernas necessariamente oferecem suporte ao journaling, como no ext4 ou no NTFS, que protege contra a perda de dados em caso de falhas. Recursos adicionais, como snapshots no ZFS ou compactação transparente no Btrfs, tornam os sistemas de arquivos um componente essencial para o armazenamento confiável em qualquer ambiente, desde dispositivos pessoais até o armazenamento distribuído em nuvem.

Assim, um sistema de arquivos resolve uma série de problemas: desde a organização básica do armazenamento até a tolerância a falhas e recursos de segurança avançados. Ao mesmo tempo, cada implementação, seja ela o ext4 testado pelo tempo ou o moderno CephFS, é otimizada para cenários de uso e tipos de hardware específicos.