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PARTICIÓN DE UN DISCO DURO Ing. Raúl Rojas Reátegui
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PARTICIÓN DE UN DISCO
DURO
Ing. Raúl Rojas Reátegui
Al término de la sesión el estudiante será capaz de:
Describir las principales características de los componentes de
la estructura lógica del disco duro.
Describir las principales características de una partición MBR.
Describir las principales características de una partición GPT.
Describir las principales características de los sistemas de
archivos FAT y NTFS
OBJETIVOS
Una partición es un artificio lógico creado con un programa, a través
del cual se crean espacios más pequeños en la unidad física de disco
duro. Estas particiones pueden ser de dos tipos Primarias y
Extendidas, incluso tener distinta estructura dependiendo del sistema
operativo que utilizaremos en la PC.
PARTICIÓN DE DISCO DURO
TIPOS DE PARTICIÓN
Partición primaria
Partición extendida.
PARTICIÓN PRIMARIA
Es aquella desde la que se puede arrancar el sistema operativo. Desde
aquí buscara el programa que controla el arranque del sistema operativo.
Si se crea 2 o más particiones primarias. Sólo una deberá estar activa.
Se pueden crear hasta un máximo de 4 particiones primarias o 3 primarias
y 1 extendida en un disco físico en particiones tipo MBR. Si la partición es
tipo GPT se pueden crear hasta 128 particiones.
PARTICIÓN EXTENDIDA
Solo existen en particiones tipo MBR en particiones tipo GPT estas no existen.
En una partición extendida se puede dividir en varias unidades o volúmenes
lógicos.
Cada unidad lógica o volumen lógico se le asigna una letra para acceder al espacio
del disco duro, desde el sistema operativo.
Los volúmenes o unidades lógicas el sistema operativo los trata como si fuera un
disco físico independiente lo cual permite escribir, borrar, leer datos, formatear, etc.
Un solo Disco Duro con dos particiones ( Una Primaria y otra extendida)
Un computador con dos discos duros con 3 particiones cada uno
EJEMPLO 1:
EJEMPLO 2:
D EC
E FC G HD
Primaria Extendida
Primaria Extendida Primaria Extendida
VENTAJAS DE TENER MAS DE UNA PARTICIÓN
DE DISCO DURO
Mejor la organización del Disco Duro
Permite instalar más de un sistemas operativos
Facilita el Mantenimiento del software
Optimiza el acceso al disco duro
Una unidad lógica es un artificio lógico creado con un programa, a
través del cual se crean espacios más pequeños en una partición de
disco duro.
En las particiones Primarias solo se crea una unidad lógica y en forma
automática. En una partición Extendida se pueden crear infinitas
unidades lógicas.
UNIDAD LÓGICA DE DISCO DURO
ESTRUCTURA LÓGICA DEL DISCO DURO
Es una estructura de datos no ejecutable la cual esta conformada por un sistema de
arranque, la tabla de particiones, sistemas de archivos y el directorio raíz.
Esta estructura lógica ocupa un espacio en el disco duro cuyo valor esta en función del
espacio que va a administrar, es por este motivo que no se puede utilizar el 100% del
espacio asignado a un disco duro o unidad lógica.
La estructura lógica de un disco que va a utilizar sistemas operativos Microsoft,
esta conformado por la siguiente componentes:
Arranque del SO
Sistema de
Archivos
Directorio Raíz SO, Programas, archivos
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Estructura logica basada en el MBR
La estructura de la tabla de particiones del
Master Boot Record (MBR) está conformado
por 512B donde: 446B poseen código máquina
para el gestor de arranque, 64B para la tabla de
particiones y 2B para la firma de unidad de
arranque o unidad activa.
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Tabla de particiones GPT
GPT usa direccionamiento lógico (LBA=Logical Block Addressing) en lugar
del modelo cilindro-cabeza-sector (CHS) usado con el MBR.
La información en el MBR está almacenada en el LBA 0, la cabecera GTP
está en el LBA 1, y la tabla de particiones en sí en los bloques sucesivos.
GPT proporciona redundancia. La cabecera GPT y la tabla de particiones
están escritas tanto al principio como al final del disco.
Las tablas de particiones basadas en GUID admiten hasta 128 particiones
primarias de 18 exabytes, no existen las particiones extendidas.
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LBA 0 MBR heredado 512 bytes= 1
sector
LBA 1 Cabecera de
GPT
512 bytes=1
sector
LBA 2 Guarda
información de 4
particiones
512 bytes=1
sector
……… Guarda
información de 4
particiones
512 bytes x 30
=30 sectores
LBA 33 Guarda
información de 4
particiones
512 bytes=1
sector
Totales= 32 sectores (Desde el 2 hasta el 33)
128 particiones
LBA 34 Libre para datos
1. FAT ALLOCATION TABLE (FAT):
Es un sistema de almacenamiento de archivos fue creado por Bill
Gates y Marc McDonald en 1977, para sistemas operativos de
Microsoft.
Utilizado por primera vez en 1980 por Tim Paterson.
Es un sistema muy sencillo por eso puede ser utilizado en
intercambio de datos entre sistemas operativos distintos. También
se utiliza en otros dispositivos de almacenamiento como:
Disquetes, memorias USB, tarjetas de memoria y dispositivos
similares.
SISTEMAS DE ARCHIVOS
a. Versiones de FAT
Existen varias versiones de FAT, siendo las más representativas el FAT de 16 bits o
FAT16 y el FAT de 32bits o FAT32:
FAT de 16 bits o FAT16 FAT de 32bits o FAT32
Se comenzó a utilizar en 1987 Se comenzó a utilizar en 1996
Permite crear unidades lógicas no mayores a 2GB. Permite crear unidades lógicas no mayores a 2TB.
La capacidad de los clúster varían entre 8 a 32KB La capacidad de los clúster varían entre 4 a 8KB
Menos robusto: Porque la carpeta raíz se ubica en un
lugar predeterminado lo que le hace sensible al error.
Es más robusto: porque puede reubicar la carpeta raíz
y utilizar la copia de seguridad de la tabla de asignación
de archivos.
Menos flexible: porque la carpeta raíz no posee
número de entradas, esto lo limita para particiones
dinámicas.
Es más flexible: porque la carpeta raíz es una cadena
de clústeres, de manera que puede ubicarse en
cualquier unidad.
Menor rendimiento del sistema operativo Menor rendimiento del sistema operativo
Puede ser utilizado por los siguientes sistemas
Operativos: DOS, Windows 3.1 /95 /98 /Millenium /NT
/2000
Puede ser utilizado por los siguientes sistemas
Operativos: DOS, Windows 3.1 /95 /98 /Millenium /NT
/2000 /XP /2003.
2. New Technology File System o NeTware File System (NTFS)
Fue diseñado desde cero, para reemplazar a la familia de FAT eliminando
todas sus limitaciones.
El NTFS ve todo en el sistema como un ficheros, archivos que incluyen
pequeñas bases de datos.
El MFT (Master File Table) contiene la información de donde están los archivos
y sus atributos.
Utiliza bitmaps para determinar los bloques (clusters) libres en el disco, e
indexa los directorios a través de árboles B+.
El esquema general esta conformado por:
Partition
Boot RecordMFT
Archivos
de SistemaÁrea de archivos
Integridad de datos - NTFS
Las operaciones al sistema de archivos NTFS no son realizadas directamente sobre las estructuras de
datos que lo implementan, sino contra un log. El log es almacenado en el archivo de sistema $LogFile,
y permite mantener la consistencia del sistema de archivo ante falla, este log no asegura la no
pérdida de datos del usuario, sino que busca que el modelo siempre este consistente, sin nodos
huérfanos ni espacio en disco ocupado clusters sin asignar.
Fuente: http://dbserver.kaist.ac.kr/~yjlee/Courses/CS230/ntfs/NTFS-4.html
El Cache Manager es el subsistema encargado de proporcionar los accesos reales a
disco. Cuando se realiza una operación que no esta en el cache, busca el bloque a disco
para su lectura o escritura correspondiente.
Copia 2 Entradas de logCopia 1
Área de reinicio de LFS Área “infinita” de logeo
El Log File Service (LFS), es el nombre del servicio encargado de llevar la bitácora de
operaciones.
Fuente: http://dbserver.kaist.ac.kr/~yjlee/Courses/CS230/ntfs/NTFS-4.html
El LFS posee 2 secciones: Área de reinicio: contiene información de contexto Área de
logeo: contiene las entradas de log
Entradas de Actualización
• Información de rehacer: como volver a aplicar una transacción
•Información de deshacer: como hacer rollback a una
transacción NO-commiteada al volumen.
Las acciones que provocan entradas de actualización son:
- Crear / Borrar un archivo
- Extender / Truncar un archivo
- Renombrar un archivo
- Setear la información del archivo (metadatos)
- Cambiar los parámetros de seguridad de un archivo
Entradas de Checkpoint
Indican al sistema desde donde leer para recuperarse.
2 tablas son escritas a disco justo antes del checkpoint:
Tabla de Transacciones que contiene las tx no commiteadas, del
último registro escrito en el log para cada tx.
Tabla de páginas sucias, que indican las páginas en cache que
contienen modificaciones que posiblemente no han sido escritas,.
Al flushear el archivo de log a disco, el cache manager graba todos
los datos y entradas del log a disco. Se reseta el inicio del archivo al
punto actual.
Recuperación de datos
Cuando ocurre una falla que interrumpe la ejecución del sistema operativo, se realizan
3 pasadas por el $LogFile:
Pasada de Análisis
Búsqueda del LSN desde donde partirá la Pasada de Rehacer
Copia las tablas de transacciones y dirty pages a memoria
Escaneo de principio a fin en busca de entradas para actualizar las tablas de
transacciones.
Se escanean las tablas para determinar el LSN del último registro de una
operación que no haya sido escrita a disco.
Fuente: http://dbserver.kaist.ac.kr/~yjlee/Courses/CS230/ntfs/NTFS-4.html
Pasada de Redo (Rehacer)
Se hace para actualizar el cache con las modificaciones al volumen que
ocurrieron antes de la falla
Se busca en registro con el LSN determinado en la pasada de análisis.
Busca registros de actualización que posiblemente no se hayan escrito a disco
y actualiza el cache con ellos.
Pasada de Undo (Deshacer)
Deshacer cualquier transacción que no se haya commiteado cuando falló el
sistema.
Busca el LSN de la última operación no commiteada de CADA transacción.
Dehace la operación y retrocede al registro anterior de actualización
Flushea los cambios del cache a disco para asegurar la consistencia.
Fuente: http://dbserver.kaist.ac.kr/~yjlee/Courses/CS230/ntfs/NTFS-4.html
Compresión de archivos
NTFS implementa un sistema de compresión de datos nativo, toma el archivo en
agrupaciones de 16 bloques y aplica compresión. Al momento de querer acceder a un
bloque comprimido, no hay forma de hacerlo directamente, se debe primero
descomprimir el grupo donde esta para poder acceder a él.
Cifrado de Archivos
NTFS permite el cifrado de los archivos aplicando varios algoritmos, usando una llave
pública (para cifrar) y una privada (para descifrar).
La llave privada le permite al usuario encriptados la recuperación de los datos (Data
Decryption Field – DDF) y la llave publica permite a usuarios autorizados desencriptar el
contenido (Dara Recovery Field – DRF).
Sistemas Operativos Linux
En Linux un sistema de archivos es un subárbol de un directorio, que
posee un directorio raíz, sobre el cual se debe tener unos los permisos
adecuados, una estructura lógica de almacenamiento y un punto de
montaje adecuado al árbol de directorios global del servidor.
La gestión adecuada del acceso a disco es otro de los aspectos
importantes en el proceso de administración de sistemas operativos.
El sistema operativo para interactuar con los usuarios y las aplicaciones,
es necesario un modelo de seguridad que depende de la forma en que se
almacenan los ficheros en los dispositivos de almacenamiento.
SISTEMAS DE ARCHIVO EN LINUX
1. Filesystem Hierarchy Standard (FHS)
EL FHS (Estándar de Jerarquía de Sistema de Archivos), fue
desarrollada en 1995.
Permitir al software conocer la ubicación de directorios y
archivos instalados.
Permitir al software conocer donde se deben instalar los
archivos de un programa.
Permitir al usuario conocer donde encontrar los archivos y
directorios de los programas instalados.
Los siguientes directorios son necesarios en el directorio raíz o “/”:
bin: Directorio que contiene los binarios (programas) de
comandos esenciales.
boot: Directorio que contiene los archivos estáticos del
cargador de arranque.
dev: Directorio que contiene “archivos de dispositivos”, los que
son enlaces simbólicos a periféricos.
etc: Directorio que contiene archivos de configuración
específicos del sistema.
lib: Directorio que contiene librerías compartidas y módulos del
kernel esenciales para el funcionamiento del sistema.
media: Punto de montaje para dispositivos removibles.
mnt: Directorio que sirve como base para montar sistemas de
archivos temporalmente.
opt: Directorio donde se instalarán los archivos de las aplicaciones o
paquetes agregados.
sbin: Directorio de programas (binarios) esenciales del sistema.
srv: Datos para servicios del sistema.
tmp: Directorio para archivos temporales.
usr: Jerarquía Secundaria. contiene la mayoría de las utilidades y
aplicaciones multiusuario (recursos compartidos)
var: Directorio para almacenar datos variables.
2.- Unidades de Disco en linux:
Todos los sistemas basados en Linux utilizan ficheros de dispositivos
para acceder a los recursos de la máquina, con una notación diferente
para identificar cada dispositivo de almacenamiento.
Las distribuciones vistas en el curso identifican los ficheros controladores
de particiones para discos sencillos con el siguiente formato:
Tipo de dispositivo:
sd: Discos normales
Vd: Discos virtuales.
Unidad: Se añade la letra a para el dispositivo 1, b para el 2, etc.
Numero de partición: Inicia en 0
3.- Sistemas de archivo
Linux soporta el montaje de distintos sistemas de archivos, tanto
locales como remotos, conocida como Sistema de Archivos Virtual
(VFS).
3.1. Sistemas de archivos Ext:
Hoy en día se utilizan las versiones: 3 (Ext3) y 4 (Ext4).
Ext3:
Mejor proceso de revisión de integridad del SO. Evita la
corrupción del sistema de archivos, permitiendo elegir el
tipo y el nivel de protección.
Mayor velocidad de accesos repetidos a datos.
Fácil transición entre ext2 y ext3, sin necesidad de volver
a formatear las particiones
Ext4:
Tamaño del sistema de archivos hasta 1 EB = 220 TB).
No tiene restricciones en el número de subdirectorios.
Mayor velocidad de lectura y escritura de ficheros grandes
Comprobación del registro del sistema de archivos.
Desfragmentación directa del sistema de archivos.
Recuperación de ficheros borrados.
Rápidas comprobación del sistema de archivos.
Las marcas de tiempo cuentan con precisión de
nanosegundos.
3.2. Sistemas de archivos Btrfs:
Desarrollado por Oracle Corporation en el 2007, con la
participación de Red Hat, SUSE, Intel, entre otras. El 2013 se
introduce en el kernel Linux.
Tamaño de volumen máximo: 16 EB.
Soporte de listas de control de acceso (ACL) y atributos
extendidos.
Posee auto reparación gracia a su copy-on-write.
Posee desfragmentación, compresión y extensión en línea.
Es posible agregar y remover i-nodos en línea.
Permite el balanceo en línea: movimiento de objetos entre
dispositivos de bloques para balancear la carga.
Posee soporte de RAID 0, RAID 1, RAID 5, RAID 6 y RAID 10.
Incluye optimización para discos de estado sólido.
Permite la clonación de archivos.
Posee checksum de datos y metadatos.
Fácil conversión de ext3/4 a Btrfs, con rollback.
REDUNDANT ARRAY OF INDEPENDENT
DISKS (RAID)
La Matriz Redundante de Discos Independientes (RAID) representa un
conjunto de técnicas para ahorrar costes o mejorar las prestaciones y
seguridad, combinando múltiples discos en un único dispositivo lógico.
El concepto principal de RAID es dividir los datos en ciertos trozos y
distribuirlos en los dispositivos de la matriz, según el nivel de necesidad.
Las principales características del uso de discos en RAID son:
Aumenta la velocidad de acceso a los datos.
Incrementar la capacidad de almacenamiento.
Los controladores RAID en su propio hardware incorporan mejoras
para la tolerancia a fallos de los discos.
Los RAID mas utilizados son:
Versión Principales Características
RAID0
Los datos se dividen en bandas, escribiendo cada una de ellas en
un disco.
Se mejora las prestaciones de acceso.
La capacidad total es la suma de las capacidades de cada disco.
RAID1
Los datos se almacenan en espejo, repitiendo la misma escritura
en cada disco.
Se incrementa la seguridad y la tolerancia a fallos del
sistema, puede sustituirse un disco sin afectar el
funcionamiento de la PC.
La capacidad total corresponde a la de cualquier disco.
RAID5
Usan más de 2 discos para distribuir los datos y sus
paridades. Cada disco contiene una banda de datos y la paridad
de la banda de otros datos.
Incrementan la seguridad, las prestaciones y baja los costos.
La capacidad total es, aproximadamente, la suma total
de la capacidad de los discos menos 1.
Si se usan discos de repuesto, se denomina RAID 5E.
Versión Principales Características
RAID6
Conserva las principales características RAID5 al cual se le
incluye algunas mejoras.
Es un RAID 5 con 2 bandas de comprobación.
Aumenta aún más la seguridad y reduce mas los costos.
Se disminuye en algo la capacidad total con respecto al RAID 5.
Si se tienen discos de repuesto, se denomina RAID 6E.
RAID
lineal
Los discos se agrupan secuencialmente para formar un solo
disco.
No se incrementan ni las prestaciones ni la seguridad,
sólo la capacidad.
3.3.- Logical Volume Managent (LVM):
Desarrollado en 1998 por Heinz Mauelshagen, basado en el
administrador de volúmenes de Veritas, utilizado en sistemas
HP-UX.
Permite el cambio de tamaño de grupos de volúmenes.
Permite el cambio de tamaño de volúmenes lógicos.
Gran velocidad de lectura y escritura.
Soporta RAID0 o RAID5 de volúmenes lógicos.
Son espacios de disco duro creadas dentro de disco físico. Cada
una particiones necesita de unidades lógicas a las cuales se les
dará nombres lógicos diferentes.
El proceso de partición permite crear una estructura lógica en un
disco duro conformada por
PARTICIONES
Arr
an
qu
e Sistema
De
Archivo
s
Sistema Operativo
Programas Instalados
Archivos del Usuario, etc.
Dire
cto
rio
Ra
íz
¿Por que dividimos el disco en mas de una partición?
Los principales motivos, por los que se realizan las particiones en un
disco duro suelen ser los siguientes:
Instalación de mas de un sistema operativo
Tener una partición de sistema y otra de datos (Pérdida de Información)
Tener una partición de recuperación de sistema
Unidad Lógica
Son espacios que se crean dentro de una partición.
Las unidades lógicas deben ser visibles desde todos los sistemas
operativos.
Los sistemas operativos Linux, poseen las siguientes
particiones:
swap
/boot
/
/home
Tipo de particiones
1. Partición swap:
Se utilizan como memoria RAM virtual.
El espacio asignado a la partición swap, se recomienda que sea el
doble de la memoria RAM instalada.
2. Partición boot:
Carga el kernel del sistema operativo, es decir el conjunto de
archivos utilizados durante el proceso de arranque.
La partición de arranque debe tener un espacio asignado entre 250
a 400MB es suficiente.
