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TEMA 4. ADMINISTRACION DE RECURSOS

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4.1 Discos y Sistemas de Ficheros

4.1.1.- Organización lógica de los discos. Operaciones

4.1.2.- Particionado

4.1.3.- Sistemas de Ficheros

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Organización lógica de los discos

• Niveles de organización de los discos

– Estructura física

– Estructura lógica de bajo nivel

– Estructura lógica a nivel de sistema operativo

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• Estructura física– Superficies, pistas, sectores, cilindros

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Estructura física

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Estructura física

• Velocidad del disco– Tasa de transferencia

• Tasa a la cual los datos fluyen entre la unidad y la computadora

– Tiempo de posicionamiento (o también tiempo de acceso aleatorio)

• tiempo de búsqueda + latencia rotacional– Tiempo para mover el brazo del disco al cilindro deseado– Tiempo para que el sector deseado gire a la cabeza del

disco

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• Estructura lógica de bajo nivel– Área de parámetros del disco y área disponible

para datos– Independiente del sistema operativo y las

operaciones disponibles a este nivel son:• Obtención de parámetros físicos del disco (setup de la

BIOS)• Formateo a bajo nivel, Comprobación de la superficie

– Algunas versiones de setup de la BIOS y utilidades especificas de disco

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• Estructura lógica a nivel de sistema operativo– Para que el disco pueda contener archivos, el SO

aun necesita grabar sus propias estructuras de datos en el disco

– Operaciones básicas a este nivel• Establecimiento de particiones (uno o más grupos de

cilindros)• Formateo lógico o “creación de sistema de archivos”

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Dos apuntes mas

• Bloque de arranque– Master Boot Record (MBR)

• Bloques dañados– Manual– Automático

• Reposición de sectores o reenvío• Movimiento de sectores

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Particionado

• “Forma de convertir un disco en varios discos”• Razones:

– Sobrellevar limitaciones• Hardware: BIOS que no soportan discos de gran capacidad• Software: algunos sistemas de archivos no se diseñaron

para soportar discos de gran tamaño

– Coexistencia de varios SO en un mismo disco– Eficiencia de uso del disco

• Algunos sistemas de archivos podrían soportar discos de gran tamaño pero con una sobrecarga considerable

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Particionado

• Tabla de particiones– Consta de 4 entradas

• Cada elemento de la tabla contiene importantes características relativas a la partición:– Geometría de la partición

• Puntos en el disco donde la partición empieza y termina

– Si la partición está activa– Tipo de partición

• Número que define previamente el uso que se hará de la partición

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Particionado

ffBBT64Novell Netware 286

f2DOS secondary63GNU HURD

e3DOS R/O52Microport

e1Acceso a DOS51Novell

dbCP/M40Venix 80286

c7Syrinx0fWin95 ampliado (LBA)

b8BSDI swap0eWin95 FAT16 (LBA)

b7BSDI fs0cWin95 FAT32 (LBA)

a7NEXTSTEP0bWin95 FAT32

a6OpenBSD0aGestor de arranque OS/2

a5BSD/3869AIX de arranque

94Amoeba BBT8AIX

93Amoeba7OS/2 HPFS

85Linux extendido6DOS 16-bit >=32

83Linux native5Extendida

82Linux swap4DOS 16-bit <=32M

81Linux/MINUX3XENIX usr

80MINIX viejo2XENIX root

75PIC/IX1DOS 12-bit FAT

65Novell Netware 3860Vacío

ValorTipo de particiónValorTipo de partición

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Particionado

• Particiones:

– Primarias

– Extendidas

– Lógicas

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Particionado: linux• Esquema de nombres de las particiones

– Archivos de dispositivos: /dev/xxyN• /dev/ => directorio donde están todos los archivos de los

dispositivos• xx => tipo de periférico

– hd -> discos IDE– sd -> discos SCSI

• y => letra que indica en que dispositivo (disco) está la partición (hda, sdb)

• N => indica la partición– Las primarias o extendidas van numeradas de 1 a 4– Las particiones lógicas comienzan en 5.– Por ejemplo, /dev/hda3, /dev/sdb6

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Particionado: Instalación de linux

• Diferentes situaciones:– Existe espacio libre disponible sin particiones– Está disponible una partición sin usar– Hay espacio libre disponible en una partición

utilizada activamente

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• Dos cuestiones importantes a tener en cuenta:

– ¿ Cuántas particiones?

– ¿De que tamaño?

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• Instalación básica– Partición swap

• Usadas para soportar la memoria virtual• El tamaño mínimo recomendable debería ser igual al doble

de la cantidad de RAM del ordenador

– Partición /boot• La partición montada en /boot contiene el kernel del sistema

operativo junto con algunos archivos utilizados durante el proceso de arranque

– Partición root (/)• La partición root es donde reside el directorio raíz / (según el

tipo de instalación el tamaño puede variar bastante)

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Particionado: herramientas• Disk Druid

– Programa editor de particiones y un administrador de sistemas de archivos– Disponible en el proceso de instalación

• /sbin/fdisk– Contiene muy pocas opciones desde la línea de ordenes– Está ideado fundamentalmente para el uso interactivo y no para su

utilización en scripts• /sbin/cfdisk

– Herramienta orientada a pantalla y similar a la utilidad de MS-DOS fdisk.– También contiene muy pocas opciones desde la línea de ordenes

• /sbin/sfdisk– Utilidad que dispone de muchas opciones desde la línea de órdenes– Recibe los argumentos de la entrada estándar

• /sbin/parted– Utilidad que además de permitir la creación y eliminación de particiones,

permite redimensionarlas.

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Sistemas de Ficheros

• El sistema de archivos es el aspecto más visible de un sistema operativo

• Es el Subsistema que se encarga de gestionar el almacenamiento y acceso a los datos a usuarios y al propio sistema operativo

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Estándar de Jerarquías de Sistemas de Archivos (FHS)

• Propósito del estándar: especificar el despliegue de directorios y la ubicación de los archivos en ese despliegue para su utilización por los integradores de sistemas, desarrolladores de aplicaciones y

• Estándar completo: http://www.pathname.com/fhs

• Propuesto por la comunidad de Linux y otros sistemas UNIX comerciales y gratuitos

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• Surge como un proyecto de la comunidad de Linux– La idea era proveer cierta compatibilidad entre las

diferentes distribuciones– De este forma los sistemas adheridos al estándar se

benefician del trabajo de otros y los desarrolladores pueden crear un paquete que ubique los elementos en el lugar adecuado en todas las distribuciones

• No define una estructura completamente cerrada– El estándar da pie a la extensibilidad de algunas

áreas o no define otras

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• /– bin– root– dev– etc– home– lib– mnt– opt– root– sbin– tmp– usr– var– proc

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• bin– Órdenes esenciales para la operación del sistema– Las órdenes esenciales serán aquella que utilizan los scripts de inicialización del sistema y

los necesarios para acceder a otros sistemas de archivos como /usr y /var tras arrancar el sistema

• Órdenes generales: ls, cp, mv, rm y las shells. • Órdenes de restauración: tar, gzip, …• Órdenes de red: ping, …

– En general, serán órdenes que tanto los usuarios normales como el root pueden tener que ejecutar (a diferencia de los destinados exclusivamente al uso administrativo que se encontraran en /sbin)

• boot– Archivos utilizados por el programa de la rutina de carga de arranque– Podría haber restricciones en la ubicación física de este directorio

• dev– archivos especiales de dispositivo

• etc– Archivos de configuración del sistema específicos del propio host: lilo.conf, passwd, etc…– Por ejemplo, /X11es el subdirectorio donde residen los archivos de configuración del entorno

gráfico (X Windows)

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• home– Directorios de inicio para los usuarios del sistema– Suele ser un punto de montaje para un sistema de archivos diferente o

un enlace simbólico a tal sistema de archivos• lib

– Librerías compartidas necesarias para ejecutar los binarios de /bin y /sbin

– Algunas son particularmente importante para el arranque del sistema– Tiene un subdirectorio modules que contiene módulos kernel

ejecutables• mnt

– Punto de montaje para los sistemas de archivos montados temporalmente

• opt– Directorio que contiene las aplicaciones extras del sistema– Estos paquetes suelen estar en un subdirectorio que contiene bin, lib,

man y otros

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• root– Directorio de inicio para el administrador de sistemas

• sbin– Archivos binarios del sistema– Ejecutables usados sólo por el usuario root (a

diferencia de los binarios de /bin): clock, shutdown, fdisk, fsch, mkfs, …

• tmp– Archivos temporales

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• usr– Archivos que puedan ser compartidos a través de

todo el sitio– Puede tener su propia partición y debería ser

montable en sólo lectura– Subdirectorios

• bin, etc, games, include, lib, sbin, local • var

– Archivos de datos variables• Archivos y directorios spool, datos de administración, de

registro y archivos temporales• account, cache, crash, games, lock, log, mail, opt, run, spool,

state, tmp, yp

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• proc– Contiene “archivos” especiales que o bien

extraen información del kernel o bien la envian a este

– Información con detalles sobre el hardware del sistema y cualquier proceso en ejecución

– Estos archivos forman parte de un “sistema de archivos virtual”

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después de visto el apartado de particiones y FHS …

• volvamos a la cuestión del número de particiones e incluso de discos en una instalación– Número de discos ?– Particiones diferentes para cada sistema de

archivos– Minimizar el número de particiones

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Sistemas de Ficheros

• Sistemas de Ficheros: Visión del Usuario

• Sistemas de Ficheros: Visión del Sistema

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Visión del Usuario

• Unidad básica de información: el archivo• Organización de archivos: estructura de

directorios• Por ejemplo, en Linux

– Diferentes tipos de archivos• Regular, Directorio, Enlaces, ….

– Estructura de directorio: grafo

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Visión del Usuario

• Pero empecemos por el principio: ¿Cómo creamos un sistema de ficheros?

• Herramienta estándar:– Orden mkfs– Esta utilidad es una generalización de varias

órdenes mkfs específicas para cada sistema de archivos: mkfs.<fstype>

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Visión del Usuario

• Tipos de sistemas de ficheros:

bsd– BSD Fast File System

sysv– System V

minix– Minix

vfat– VFAT (Windows 95)

msdos– FAT básico

nfs– Sistema de archivos de red (NFS)

proc– Monitorización del sistema

iso9660– CD-ROM

swap– Intercambio de memoria

ext3,ext2– Nativo linux

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Reparación y mantenimiento de los sistemas de archivos

• Utilidad genérica fsck• Al igual que mkfs, ejecuta versiones específicas

de cada sistema de archivos• Además le ejecución es en paralelo• Códigos de retorno: 3 categorías

– 0 => No se encontraron errores– 1 => Se encontraron y se corrigieron errores en el

sistema de archivos– 3 o más => Este nivel requiere la intervención

manual por parte del administrador de sistemas en la mayoría de los casos

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Otras operaciones

• Montar/desmontar un sistema de archivos:– mount/umount

• Verificación/supervisión:– df, du

• Establecimiento de cuotas de los sistemas de archivos

• Espacio swap

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Administración del archivo /etc/fstab

• Contiene información sobre los sistemas de archivos disponibles en el sistema y los dispositivos a los que corresponde

• Formato– Seis campos:

• /dev/hda1 / ext2 defaults 1 1– Nombre del archivo de dispositivo– Punto de montaje: ubicación en el árbol de directorios donde

se montará el sistema de archivos– Tipo de sistema de archivos– Opciones de montaje: lista separada por comas (cualquier

opción de mount)– Indicación de volcado– Número de orden de paso de fsck

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Administración del archivo /etc/fstab

• Un ejemplo de archivo fstab/dev/hda1 / ext2 defaults 1 1/dev/hda2 /usr ext2 defaults 0 2/dev/hda3 /home ext2 defaults 0 2/dev/hda4 swap swap defaults 0 0/dev/fd0 /mnt/floppy ext2 noauto 0 0/dev/cdrom /mnt/cdrom iso9660 noauto,ro 0 0none /proc proc defaults 0 0

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Sistemas de ficheros: cuotas• Mediante esta facilidad se posibilita la limitación del uso

por parte de los usuarios (e incluso grupos de usuarios en algunos sistemas) de los recursos básicos de los sistemas de archivos: bloques de datos y archivos

• Ejemplos de sistemas que soportan esta facilidad:– UNIX: HP-UX, AIX, SOLARIS, LINUX,– WINDOWS: WINDOWS-2000, WINDOWS-XP

• Para su uso cada sistema posee sus procedimientos y recursos (utilidades y archivos específicos)

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Cuotas en Linux

• Se soporta a partir de la versión de núcleo 1.3.8x

• Es necesario activar el soporte para las mismas en la configuración del kernel

• También es necesario instalar las herramientas para la gestión de cuotas– quotaon, quotaoff, quotacheck, repquota, edquota

• Las cuotas sólo funcionarán para el tipo de sistema de archivos Extended 2 y 3.

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Cuotas en Linux

• Recursos que controla: bloques de sistema de archivos e inodes

• Se pueden establecer cuotas a nivel de usuario y cuotas a nivel de grupo

• Cada sistema de archivos es controlado de forma independiente

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Cuotas en Linux

• Existen dos tipo de limites relacionados con las cuotas– Límites fijo (L_FIJO) y flexible (L_FLEXIBLE)– Período de gracia (PG)

• La información de los usuarios y grupos se guarda en la raíz de un sistema de archivos, en los archivos:– quota.user– quota.group

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Implementación de cuotas

• Red Hat da soporte a las cuotas de manera predeterminada

• Los scripts de inicialización del sistema ya han sido modificados para permitir el soporte a las cuotas

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Espacio swap

• Espacio de intercambio• Varias posibilidades

– Partición swap dedicada (recomendada)– Archivo swap– Combinación de ambos

• Tamaño: doble de RAM o 32 (la cantidad mas grande de las dos)

• Ordenes a emplear– mkswap, swapon, swapoff, dd

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Sistema de Ficheros

• Visión del sistema– Estructuras de control– Bloques de datos

• Sistema de Ficheros ext2 y ext3– Algo sobre las estructuras de datos y la

implementacion de ext2

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Sistema de Ficheros: ext3• Características de ext3

– Disponibilidad• journaling

– La información es guardada en un log o journal a modo de registro cronológico, antes de ser modificados los bloques originales

– Integridad de los datos• Proporciona una integridad superior de los datos si se

produce un cierre no limpio del sistema• Permite seleccionar el tipo y nivel de protección de los datos• Red Hat configura los volúmenes ext3 para que el nivel de

consistencia de los datos sea elevado en relación con el estado del sistema de ficheros

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Sistema de Ficheros: ext3• Características de ext3

– Velocidad• En la mayor parte de los casos tiene un rendimiento superior

al que proporciona ext2 debido a que los “journals” de ext3 optimizan el movimiento de los cabezales de los discos duros

• Se pueden seleccionar tres modos de journaling para optimizar la velocidad, pero, como contrapartida, la integridad de los datos se verá afectada

– Fácil transición• La migración de ext2 a ext3 es muy sencilla• No es necesario volver a dar formato al sistema• Al contrario también es sencillo

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Sistema de Ficheros: ext3• Conversión de ext2 a ext3

– El programa tune2fs permite añadir un journal a un sistema de archivos ext2 sin modificar los datos en la partición

– Modificar /etc/fstab• Conversión ext3 a ext2

– Desmontar– Desactivar journaling (tune2fs)– Volver a montar como ext2– Quitar el archivo .journal del directorio raiz del

sistema de archivos– Si el cambio es definitivo, actualizar /etc/fstab

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