sábado, 1 de octubre de 2016

ALGUNAS CONSIDERACIONES GENERALES SOBRE SISTEMAS DE ARCHIVOS

Hola amigos.

Como dicen siempre, el saber no ocupa lugar y considero siempre es importante reciclarse profesionalmente y poder adquirir regularmente nuevos conocimientos que nos permitan estar al dia en este nuevo mundo tan competitivo y tan cambiante en que nos toca vivir cada día. Con respecto a esto ultimo, yo desde hace unos años he considerado la opción informática como una de opciones más utiles ha considerar como reciclaje profesional dado las múltiples posibilidades y campos que ella desarrolla, yo particularmente siempre he sido curiosos por saber como funcionan las redes, como operan los sistemas operativos, el mundo de Internet, así como también siempre he sido un entusiasta por las extraordinarias posibilidades que ofrecen las redes sociales hoy en día y muchas otras cosas que permiten las innovaciones en la informática, nuevos software y aplicaciones, y la aparición de móviles inteligentes y ordenadores, cada vez más potentes, rápidos y accesibles económicamente, todas esas consideraciones son las que han motivado encauzar parte de mi curiosidad y formarme hacia esa disciplina, la que considero ademas a la hora de ampliar el horizonte laboral, una con las mejores perspectivas.
Así que debido a eso he considerado la publicación periódica de cosas interesantes sobre la informática, tratando como siempre de hacerlo de la manera más sencilla posible.

Para esta entada he seleccionado hacer una especie de resumen básico sobre algunas consideraciones de sistemas de archivos de los dos sistemas operativos más utilizados como los son Microsoft Windows y Linus, esperando pueda aclarar algunas dudas a quien como yo, tengo con respecto a esos temas, y en especial sobre el área informática, como parte de un amplio sector que ahora llamamos Nuevas Tecnologías y que aunque muchas veces nos sepamos defender muy bien con ellas nunca esta de mas saber en que consisten y como funcionan: 


CONSIDERACIONES GENERALES SOBRE ALGUNOS SISTEMAS DE ARCHIVOS USADOS EN S.O WINDOWS Y LINUX:

Los sistemas operativos almacenan la información de formas más o menos parecidas en el espacio de almacenamiento destinado para ello (disco duro, tarjetas memoria, memorias usb, etc)
Un sistema de archivos estructura la información guardada en una unidad de almacenamiento (disco duro, etc). Cada sistema operativo utiliza su propio sistema de archivos, aunque en algunas ocasiones dependiendo la versión, pudiera existir compatibilidad entre algunos de ellos. El tipo de sistema de archivo se determina en el proceso de dar formato aun disco o unidad de almacenamiento.
El software que ofrece un sistema operativo para gestionar un sistema de archivos es el responsable de la organización de los diferentes sectores para que se pueda guardar archivos y directorios en ellos, y es el encargado de mantener el registro de que sectores pertenecen a cada archivo, cuales están libres para su utilización y cuales no se pueden usar. Un sistema de archivo debe disponer de métodos para crear, mover, renombrar y eliminar archivos y/o directorios, así como debe disponer también de las herramientas necesarias que le permitan mantener la información almacenada y organizada de la manera más eficaz y adecuada. La información que se almacena en un sistema de archivos suele poseer una estructura jerárquica, ramificada, o en algunos casos inclusive también puede ser plana.

Podríamos clasificar los sistemas de archivos en:

·         Sistemas de archivos de disco: Son diseñados exclusivamente para almacenar archivos en una unidad de disco conectada directamente a un ordenador.
Algunos de los más comunes son:
Para sistemas tipo UNIX/LINUS: sistemas de archivos tipo EXT2, EXT3, EXT4, XFS, BTRFS, etc.
Microsoft: FAT16, FAT32, NTFS, REFS, WINFS, etc.
Sun Microsistems: ZFS

·         Otro tipo de sistema de archivos serian, los Sistemas de Archivos de RED, en los que algunos sistemas pueden acceder a sus archivos a través de una red, entre ellos destacan dos sistemas de archivos:
Sistemas de archivos distribuidos.
Sistemas de archivos paralelos.
Entre los que se pueden destacar AFS, Apple Share, CIFS o SMB, NSS, NFS

·         Y otro grupo de sistemas de archivos serían los Sistemas de Archivo de Propósito Especial:
Son aquellos que no pueden clasificarse dentro de ninguna de las formas anteriores como lo pueden ser:
CDFS, utilizado como sistemas de archivos de CD-ROM
DEVFS, sistema virtual de archivos utilizado por UNIX cuyo propósito es controlar los archivos de dispositivos que se hallan almacenados en el directorio /dev.
SWAP, utilizado en sistemas UNIX/LINUX para la gestión de memoria virtual e intercambio.

Definitivamente un sistema de archivos es la estructura lógica más adecuada y eficiente para el manejo de archivos y sistemas. El diseño del sistema de archivo ejerce una gran influencia en la eficacia, seguridad, flexibilidad y capacidad de crecimiento de los almacenamientos en disco y por lo tanto, en el propio rendimiento del sistema operativo.

Clasificando los sistemas de archivos más utilizados en función del sistema operativo que los utiliza, analizaremos los usados por los dos sistemas operativos más usados con proposito general:

·         SISTEMA WINDOWS:

FAT: el nombre se debe a una de sus características principales, la tabla de asignación de ficheros FAT (File Allocation Table), es una tabla donde se encuentran las direcciones de los archivos en el espacio de almacenamiento, este sistema de archivos es compatible con todos los sistemas operativos. Dependiendo del espacio que tengan esas tablas en bits hay FAT12, FAT16, FAT32.

NTFS: Sistema de archivos creado para plataformas NT (New Technology File System), permiten nombres de archivos de hasta 255 caracteres con o sin extensión. Permite el acceso a archivos y carpetas por medio de permisos Está incluido en las versiones de Windows 2000, XP, Server 2003, 2008, 2012, Windows 7, etc. Se basa en una estructura llamada "tabla maestra de archivos" o MFT, la cual puede contener información detallada en los archivos. En cuanto al rendimiento, el acceso a los archivos en una partición NTFS es más rápido que en una partición de tipo FAT, ya que usa un árbol binario de alto rendimiento para localizar a los archivos.
El tamaño mínimo recomendado para las particiones de este sistema de archivos es de 10Gb, siendo posibles tamaños mayores, el tamaño máximo de archivo es 16 TiB y el tamaño máximo del sistema de archivos es de 256 TiB. Es mucho más rápido en el acceso a los archivos que una partición tipo FAT, ya que utiliza un árbol binario de alto rendimiento para localizar archivos. El tamaño límite de una partición es de 17x109 Bytes.
Algunos de sus beneficios son los siguientes:
La capacidad de recuperarse a partir de algunos errores relacionados con el disco automáticamente, lo que FAT32 no puede hacer.
Compatibilidad mejorada para discos duros más grandes.
Mejor seguridad porque puede utilizar permisos y cifrado para restringir el acceso a archivos específicos para usuarios aprobados.
Journalising: Se refiere a que si se arranca el sistema sin haberlo cerrado correctamente no es necesario hacer un chequeo ya que la recuperación sucede de forma automática a partir de su último estado. NTFS es un sistema seguro ante fallas que puede auto corregirse en casi todas las situaciones.
Compresión: Los archivos en un volumen NTFS tienen un atributo denominado "compressed", que permite que cualquier archivo se guarde de forma comprimida con el propósito de ahorrar espacio, esa compresión es transparente para las aplicaciones.
Seguridad: Tienen un descriptor de seguridad que asegura que ningún proceso puede acceder a un archivo a menos que disponga de los permisos otorgados por el administrador del sistema o por el propietario del archivo. Por lo tanto antes de un proceso pueda abrir un manejador a cualquier tipo de objeto, el sistema comprueba que tienen la autorización adecuada.

REFS (Resilient file System): Es un sistema de archivos creado por Microsoft en 2012, introducido en Windows Server 2012 con propósito de convertirse en la nueva generación de sistemas de archivos después del NTFS, orientado a sustituir a este.
Está basado en la estructura del NTFS, por lo que existe la compatibilidad entre sistemas, implementa la verificación y autocorrección de datos, lo que lo hace un sistema de archivos resistente a errores. Está previsto para trabajar con grandes volúmenes de datos, maximizando la disponibilidad de los mismos, altamente escalable a conjuntos de datos de gran tamaño en diversas cargas de trabajo y que garantiza la integridad de los datos.
REFS tiene un tamaño máximo de archivo de 16 EiB (1EiB= 260 Bytes), un máximo de 18.4 × 1018 directorios y un volumen de sistema de archivos de 1 YiB (1YiB= 280 Bytes) con clusters de 64 KB.
El tamaño del archivo, número de archivos en una carpeta en un volumen debido a la arquitectura de 64KB, permite disponer de una amplia escalabilidad sin casi límites para el tamaño del archivo o directorio. Según pruebas realizadas este sistema de archivo tiene ventajas sobre el sistema ZFS ( Solaris, FreBSD) y presenta algunas características muy similares al sistema de archivos BTRFS.


·         SISTEMA UNIX/LINUX:

Son totalmente diferente a los usados por Microsoft, aunque su arquitectura sirvió de inspiración para el sistema de archivo originario de MS-DOS.
El sistema de archivos de UNIX puede variar de una versión a otra, siendo el más utilizado el UFS (Unix File System). En Linux, el sistema de archivos ha evolucionado mucho debido a la enorme lista de versiones de este sistema operativo, actualmente entre los sistemas de archivos más utilizados en Linux están el ext2, ext3, y ext4, otro sistema de archivos utilizados por LINUX es el XFS.
Explicaremos algunas características del sistema de archivos ext3, ext4 y xfs.

EXT3(Third Extended Filesytem): Es un sistema de archivos utilizado en las distribuciones Linux con registro de diario (journaling), el journaling consiste en llevar un registro diario en el que se almacena la información necesaria para reestablecer los datos del sistema afectados  por un cambio en caso de que se produzca una falla.  Con el ext3 se obtiene una gran reducción del tiempo necesario para recuperar el sistema después de una caída, por lo que sus principales objetivos son la disponibilidad y confiabilidad.
Ext3 tiene dos límites de tamaño distintos. Uno para archivos y otro para el tamaño del sistema de archivos entero. El tamaño máximo de los archivos es 2 TiB y el tamaño máximo del sistema de archivos es 32TiB.  El tamaño máximo del nombre del archivo es 255 bytes. El límite del tamaño del sistema de archivos es de 232 bloques. Unos 32000 subdirectorios como máximo.
Actualmente este sistema de archivos está siendo reemplazado por su sucesor EXT4 aunque aún se sigue utilizando hoy en día.

EXT4: Es una mejora compatible del ext3 que utiliza menos CPU y mejora la velocidad de lectura y escritura, direccionamiento de 48 bits, soporta volúmenes de hasta 1EiB (EiB = 260 Bytes), y archivos de hasta 16 TiB (bloques de 4K), pudiendo albergar hasta 64000 subdirectorios, pero es algo más lento en la eliminación de archivos. Permite nombres de archivos de hasta 256 bytes. En ext4 se introducen los exents que se utilizan para reemplazar al tradicional esquema de bloques utilizado por ext2 y ext3. Los exents mejoran el rendimiento al trabajar con ficheros de gran tamaño.

XFS: Es un sistema de archivos de 64 bits con journaling de alto rendimiento creado por SGI para su implementación de UNIX llamada IRIX. En mayo de 2000, SGI liberó XFS bajo una licencia de código abierto. Los programas de instalación de las distribuciones de SuSE, Gentoo, Mandriva, Slackware, Fedora Core, Ubuntu y Debian ofrecen XFS como un sistema de archivos más.
XFS soporta un sistema de archivos de hasta 8 exabytes, aunque esto puede variar dependiendo de los límites impuestos por el sistema operativo. Tamaño máx de archivo de hasta 8 EiB, y número posible de archivos hasta 264. En sistemas GNU/Linux de 32 bits, el límite es 16 terabytes. Permite nombres de archivo de hasta 256 bytes.
XFS provee soporte para llevar un registro (journaling), donde los cambios al sistema de archivos primero son escritos a un diario o journal antes de que se actualicen los datos del disco. El journal es un buffer circular de bloques del disco que no son parte del sistema de archivos. En el caso de una caída repentina del sistema, las operaciones inmediatamente anteriores a la caída pueden ser terminadas, garantizando así la consistencia del sistema. La recuperación se realiza automáticamente a la hora del montaje del sistema de archivos y la velocidad de recuperación es independiente del tamaño del sistema de archivos.

BTRFS (B-tree FS o normalmente pronunciado "Butter FS"): es un sistema de archivos “copy-on-write” anunciado por Oracle Corporation para GNU/Linux.
Btrfs se trata de un sistema de archivos ”copy-on-write“ que busca estabilidad, incluso si algo falla, y la facilidad de reparación y administración del sistema
Su objetivo es sustituir al actual sistema de archivos ext3, eliminando el mayor número de sus limitaciones, en especial con el tamaño máximo de los ficheros, es capaz de dividir una unidad de almacenamiento en subvolumenes; además de la adopción de nuevas tecnologías no soportadas por ext3 haciendo hincapié en la tolerancia a fallos, reparación y fácil administración.
El tamaño máximo del archivo es 16 EiB. Máximo tamaño de archivo hasta 16 EiB, número máximo de archivos es 264, y el tamaño de nombre de archivo es de hasta 255 caracteres.
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Para evitar incluir información fragmentada con respecto a pruebas de rendimiento entre los diferentes sistemas de archivos considerados anteriormente, he incluido los enlaces a unas interesantes páginas web donde se comentan los resultados entre algunas pruebas entre sistemas, indicando ventajas y desventajas de los sistemas evaluados.




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PRUEBAS ENTRE VARIOS SISTEMAS


Donde sin haber un ganador claro, el sistema de archivos XTS, NTFS Y BTRFS parece obtener una pequeña ventaja y ofrece en algunas de las pruebas mejores resultados que los demás sistemas analizados en estas pruebas.

Bueno amigos espero hayan podido encontrar interesante esta entrada.
Hasta la próxima.
Cuídense.






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