Los discos y el sistema de archivos

a. IDE

Se conserva esta sección por razones históricas, la norma SATA ha reemplazado la norma IDE sobre casi todos los ordenadores de escritorio y portátiles desde hace diez años. Los discos con controladores IDE (también llamados PATA, Parallel Ata o ATAPI) se llaman hdX:

Contrariamente a lo que se cree, no hay límite al número de controladores IDE, más allá del número de los puertos de extensión de la máquina (slots PCI). Existen muchas tarjetas adicionales y convertidores que permiten leer antiguos discos IDE. A partir de cuatro discos o lectores, los archivos se llaman hde, hdf, hdg, etc.

Linux entiende que los lectores de CD-Rom, DVD y grabadores...

a. Definición de sistema de archivos

La acción de "formatear" un disco, un pendrive o cualquier soporte de datos consiste únicamente en crear en un soporte de memoria secundaria (volumen de almacenamiento) la organización lógica que permite colocar datos en él. La palabra "formateo" en Linux se utiliza para describir la creación de un sistema de archivos. Hablamos de un sistema de archivos que representa a la vez la organización lógica de los soportes tanto a un nivel inferior como a un nivel de usuario.

No se escribe la información en los discos de cualquier manera. Se requiere una mínima organización para colocar en ellos tanto la información relativa a los archivos como los datos almacenados. El sistema de archivos (y los controladores asociados) es el que define esta organización. Si bien los fundamentos organizativos suelen ser los mismos en los diferentes sistemas de archivos presentes soportados por Linux, las implementaciones y organizaciones lógicas de los datos en el disco varían bastante de uno a otro. De esta manera, no hay un único tipo de sistema de archivos, sino varios, puestos a disposición del usuario, el administrador o el ingeniero.

Todos los sistemas de archivos de Linux deben respetar las normas POSIX. Como POSIX define un conjunto de reglas básico, un sistema de archivos puede ir más lejos de esta norma ofreciendo extensiones. La mayoría de estas conciernen a elementos de seguridad, como las ACL o selinux.

El principio básico es asociar un nombre de archivo con su contenido y autorizar su acceso: creación, modificación, supresión, desplazamiento, apertura, lectura, escritura, cierre. Conforme a este principio, el sistema de archivos debe gestionar lo que deriva de ello: mecanismos de protección de los accesos (permisos, propietarios), accesos concurrentes, etc.

b. Representación

Además de la organización y el almacenamiento de la información y datos en los archivos, el sistema de archivos debe facilitar al usuario una visión estructurada de sus datos, que permite distinguirlos, encontrarlos, tratarlos y trabajar con ellos en forma de archivos dentro de una estructura de directorios con los comandos asociados. Asimismo, cada sistema...

a. MBR y BIOS

El método de particionado MBR se llama de esta forma porque la partición principal se ubica en este sector específico del disco. El particionado MBR data de los años 1980, cuando los PC trabajaban en 16 bits, y se le han hecho cuatro apaños, para trabajar en 32 bits. La posición de un bloque se codifica en 32 bits, y el tamaño de un bloque es de 512 bytes. Podemos entonces calcular el tamaño máximo de un disco: 2³²*512 bytes: 2 TB. No es posible emplear este método con discos de más de 2 TB. No es posible emplear este método con discos de más de 2 TB. Mucha gente piensa que ha sido estafada al comprar los discos de 3 TB. Pero no, simplemente es que no han prestado atención a los temas de compatibilidad.

a. Bloque

El bloque es la unidad básica, atómica, de almacenamiento del sistema de archivos. Un archivo ocupa siempre un número entero de bloques. Así, si el tamaño de un archivo es de un byte y el bloque en el que está tiene un tamaño de 4096 bytes, se desperdician 4095 bytes. De esta manera, es posible llenar un sistema de archivos con n archivos de 1 bytes, donde n representa el número de bloques, mientras que ¡el volumen total de los datos sólo es de n bytes!

Supongamos un disco que contiene 102.400 bloques de 4096 bytes. Su tamaño total es de 400 MB. Supongamos 102.400 archivos de 384 bytes. El tamaño total de los datos es de 37,5 MB. Ahora bien, el disco está lleno, ¡ya que todos los bloques están siendo utilizados! Hay 362,5 MB perdidos. Por lo tanto, es muy importante tener cuidado con el tamaño de bloques, sobre todo si los archivos que se van a almacenar son de pequeño tamaño.

b. Superbloque

Cada sistema de archivos dispone de al menos un superbloque (superblock en inglés). Un superbloque es una zona de metadatos que contiene varios datos sobre el sistema de archivos:

Linux intenta primero leer el superbloque primario, el primero del disco. Puede ocurrir que este último esté corrompido después de operaciones erróneas o una avería. En este caso, ya no se puede acceder a los datos del disco (es imposible saber, por ejemplo, dónde están los inodos). Un sistema de archivos de Linux dispone de copias (backups) de los superbloques en varios sitios del disco. Como las escrituras en los diversos superbloques son síncronas, son todos idénticos. Como último recurso, si se suprime uno de ellos, se puede volver a copiar desde otro.

A continuación verá...

mount -t typefs -o opciones periférico punto_de_montaje 

a. Montaje por periférico

Como la partición sdb1 dispone de nuevo de un sistema de archivos ext4, el comando siguiente monta la raíz del sistema de archivos que contiene sdb1 en el directorio /mnt/DATA.

# mount -t ext4 /dev/sdb1 /mnt/DATA 

El comando mount, cuando se ejecuta sin parámetros, muestra todos los detalles en los sistemas de archivos actualmente montados (periféricos, sistemas de archivos, puntos de montaje, opciones):

# mount | grep '/dev/sd[a-z]' 
/dev/sda1 on /boot type xfs (rw,relatime,seclabel,attr2,inode64, 
logbufs=8,logbsize=32k,noquota) 
/dev/sdb1 on /mnt/DATA type ext4 (rw,relatime,seclabel) 

Se puede acceder a la misma información visualizando el contenido del archivo /etc/mtab.

# grep '/dev/sd[a-z]' /etc/mtab  
/dev/sda1 /boot xfs rw,seclabel,relatime,attr2,inode64,logbufs=8, 
logbsize=32k,noquota 0 0  
/dev/sdb1 /mnt/DATA ext4 rw,seclabel,relatime 0 0 

Montaje por etiqueta

Es tremendamente práctico utilizar etiquetas para los sistemas de archivos montados en periféricos. Por ejemplo, cuando se procede a reordenar los discos (movimientos en los arrays de discos SCSI, por ejemplo), se modifica la ordenación de los periféricos con respecto al sistema de archivos principal. Volver a nombrar los periféricos obliga a modificar el archivo /etc/fstab para cada uno de los discos. Esto se evita con el uso de etiquetas. Utilice el parámetro -L de mount, seguido del nombre del volumen, como en el siguiente ejemplo:

# mount -t ext4 -L DATA /mnt/DATA 
# mount 
... 
/dev/sdb1 on /mnt/DATA type ext4 (rw) 

Se puede obtener la lista de las etiquetas de disco actualmente reconocidas por Linux listando el directorio /dev/disk/by-label. Observe que la etiqueta es un vínculo simbólico hacia el archivo periférico correspondiente: 

# ls -l /dev/disk/by-label/ 
total 0 
lrwxrwxrwx 1 root root 9 abr 1 22:00 'Debian\x2010.9.0\x20amd64\x20n' -> 
../../sr0...

a. Por sistema de archivos

El comando df permite obtener estadísticas de ocupación de cada sistema de archivos montado. Sin argumento, df facilita información sobre todos los sistemas de archivos. Puede pasar como argumento un periférico montado o un punto de montaje. Si pasa un directorio cualquiera, df da la información del sistema de archivos que contenga este directorio.

# df 
Sis. de fich.              1K-bloques   Ocupado Disponible Capacidad Montado en 
/dev/mapper/fedora-root    15718400    6504544  9213856    42%       / 
/dev/sda1                  1038336     229732   808604     23%       /boot  
/dev/sdb1                  10051792    36888    9484576    1%        /mnt/DATA 

El resultado es explícito. La unidad por defecto es el KB (idéntico al parámetro -k) aunque la norma POSIX define una unidad de bloque en 512 bytes. Puede modificar los parámetros para pedir el resultado en MB (-m).

# df -m /mnt/DATA  
Sis. de fich.   1M-bloques  Ocupado   Disponible Capacidad  Montado en  
/dev/sdb1       9817        37        9263       1%         /mnt/DATA 

Para que sea más legible, añada el parámetro -h (Human readable).

# df -h /mnt/DATA 
Sis. de fich.      Tam.    Oc.  Disp.  %Oc.  Montado en 
/dev/sdb1          9,6G    37M  9,1G   1%    /mnt/DATA...

a. Permisos y usuarios

El papel de un sistema operativo es también el de asegurar la integridad y el acceso a los datos, lo que es posible gracias a un sistema de permisos. A cada archivo o directorio se le asignan unos privilegios que le son propios, así como autorizaciones de acceso individuales. Al intentar acceder, el sistema comprueba si está autorizado.

Cuando el administrador crea un usuario, le asigna un UID (User Identification) único. Los usuarios quedan definidos en el archivo /etc/passwd. Del mismo modo, cada usuario se integra en, al menos, un grupo (grupo primario). Todos éstos tienen un identificador único, el GID (Group Identification) y están definidos en el archivo /etc/group.

El comando id permite obtener esta información. A nivel interno, el sistema trabaja únicamente con los UID y GID, y no con los propios nombres.

$ id 
uid=1000(seb) gid=100(users) grupos=7(lp),16(dialout),33(video), 
100(users) 

Se asocian un UID y un GID a cada archivo (inodo) que define su propietario y su grupo con privilegios. Usted asigna permisos al propietario, al grupo con privilegios y al resto de la gente. Se distinguen tres casos:

En esta línea de la tabla, el directorio Documentos pertenece al usuario seb y al grupo users, y posee los permisos rwxr-xr-x.

b. Significado