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Sistemas de archivos
El sistema de archivos o ficheros (en inglés:filesystem) es el componente del sistema operativo encargado de administrar y facilitar el uso de las memorias periféricas, ya sean secundarias o terciarias. Sus principales funciones son la asignación de espacio a los archivos, la administración del espacio libre y del acceso a los datos resguardados. Estructuran la información guardada en una unidad de almacenamiento (normalmente un disco duro de una computadora), que luego será representada ya sea textual o gráficamente utilizando un gestor de archivos. La mayoría de los sistemas operativos manejan su propio sistema de archivos.1
Lo habitual es utilizar dispositivos de almacenamiento de datos que permiten el acceso a los datos como una cadena de bloques de un mismo tamaño, a veces llamados sectores, usualmente de 512 bytes de longitud (También denominados clústers). El software del sistema de archivos es responsable de la organización de estos sectores en archivos y directorios y mantiene un registro de qué sectores pertenecen a qué archivos y cuáles no han sido utilizados. En la práctica, un sistema de archivos también puede ser utilizado para acceder a datos generados dinámicamente, como los recibidos a través de una conexión de red (sin la intervención de un dispositivo de almacenamiento).
Los sistemas de archivos tradicionales proveen métodos para crear, mover, renombrar y eliminar tanto archivos como directorios, pero carecen de métodos para crear, por ejemplo, enlaces adicionales a un directorio o archivo (enlace duro en Unix) o renombrar enlaces padres (".." en Unix).
El acceso seguro a sistemas de archivos básicos puede estar basado en los esquemas de lista de control de acceso o capacidades. Las listas de control de acceso hace décadas que demostraron ser inseguras, por lo que los sistemas operativos experimentales utilizan el acceso por capacidades. Los sistemas operativos comerciales aún funcionan con listas de control de acceso.
Si se utiliza cualquiera de estos caracteres, pueden producirse resultados inesperados. El nombre no puede contener espacios en blanco.
Los nombres siguientes están reservados:
Todos los caracteres se convertirán a mayúsculas.
Las particiones FAT tienen un tamaño limitado a un máximo de 4 Gigabytes (GB) en Windows NT y 2 GB en MS-DOS. Para obtener información adicional acerca de esta limitación, consulte el siguiente artículo de Microsoft Knowledge Base:
El sistema de archivos o ficheros (en inglés:filesystem) es el componente del sistema operativo encargado de administrar y facilitar el uso de las memorias periféricas, ya sean secundarias o terciarias. Sus principales funciones son la asignación de espacio a los archivos, la administración del espacio libre y del acceso a los datos resguardados. Estructuran la información guardada en una unidad de almacenamiento (normalmente un disco duro de una computadora), que luego será representada ya sea textual o gráficamente utilizando un gestor de archivos. La mayoría de los sistemas operativos manejan su propio sistema de archivos.1
Lo habitual es utilizar dispositivos de almacenamiento de datos que permiten el acceso a los datos como una cadena de bloques de un mismo tamaño, a veces llamados sectores, usualmente de 512 bytes de longitud (También denominados clústers). El software del sistema de archivos es responsable de la organización de estos sectores en archivos y directorios y mantiene un registro de qué sectores pertenecen a qué archivos y cuáles no han sido utilizados. En la práctica, un sistema de archivos también puede ser utilizado para acceder a datos generados dinámicamente, como los recibidos a través de una conexión de red (sin la intervención de un dispositivo de almacenamiento).
Los sistemas de archivos tradicionales proveen métodos para crear, mover, renombrar y eliminar tanto archivos como directorios, pero carecen de métodos para crear, por ejemplo, enlaces adicionales a un directorio o archivo (enlace duro en Unix) o renombrar enlaces padres (".." en Unix).
El acceso seguro a sistemas de archivos básicos puede estar basado en los esquemas de lista de control de acceso o capacidades. Las listas de control de acceso hace décadas que demostraron ser inseguras, por lo que los sistemas operativos experimentales utilizan el acceso por capacidades. Los sistemas operativos comerciales aún funcionan con listas de control de acceso.
FAT
FAT utiliza la convención de nomenclatura tradicional 8.3 y todos los nombres de archivo deben crearse con el conjunto de caracteres ASCII. El nombre de un archivo o directorio puede tener ocho caracteres de longitud, después un separador de punto (.) y una extensión de hasta tres caracteres. El nombre debe empezar con una letra o un número y puede contener cualquier carácter excepto los siguientes:. " / [ ] : ; | = ,
Los nombres siguientes están reservados:
CON, AUX, COM1, COM2, COM3, COM4, LPT1, LPT2, LPT3, PRN, NUL
Ventajas de FAT
No es posible realizar una recuperación de archivos eliminados en Windows NT en ninguno de los sistemas de archivos compatibles. Las utilidades de recuperación de archivos eliminados intentan tener acceso directamente al hardware, lo que no se puede hacer en Windows NT. Sin embargo, si el archivo estuviera en una partición FAT y se reiniciara el sistema en MS-DOS, se podría recuperar el archivo. El sistema de archivos FAT es el más adecuado para las unidades y/o particiones de menos de 200 MB aproximadamente, ya que FAT se inicia con muy poca sobrecarga. Para obtener una explicación más amplia de las ventajas de FAT, consulte lo siguiente:- "Guía de conceptos y planeación" de Microsoft Windows NT Server, capítulo 5, sección titulada "Elección de un sistema de archivos"
- Kit de recursos de Microsoft Windows NT Workstation 4.0, capítulo 18, "Elección de un sistema de archivos"
- "Guía de recursos" del Kit de recursos de Microsoft Windows NT Server 4.0, capítulo 3, sección titulada "Qué sistema de archivos utilizar en cada volumen"
Desventajas de FAT
Cuando se utilicen unidades o particiones de más de 200 MB, es preferible no utilizar el sistema de archivos FAT. El motivo es que a medida que aumente el tamaño del volumen, el rendimiento con FAT disminuirá rápidamente. No es posible establecer permisos en archivos que estén en particiones FAT.Las particiones FAT tienen un tamaño limitado a un máximo de 4 Gigabytes (GB) en Windows NT y 2 GB en MS-DOS. Para obtener información adicional acerca de esta limitación, consulte el siguiente artículo de Microsoft Knowledge Base:
ID. DE ARTÍCULO: 118335
TÍTULO: Tamaño máximo de partición en MS-DOS
En HPFS, las entradas de directorio contienen más información que en FAT. Además del archivo de atributos, esto incluye información sobre la fecha y la hora de modificación, de creación y de acceso. En lugar de señalar al primer clúster del archivo, en HPFS las entradas del directorio señalan a FNODE. FNODE puede contener los datos del archivo, o bien punteros que pueden señalar a datos del archivo o a otras estructuras que, a su vez, señalarán a datos del archivo.
HPFS intenta asignar, en la medida de lo posible, la mayor cantidad de datos de un archivo en sectores contiguos. Esto se hace con el fin de aumentar la velocidad al realizar el procesamiento secuencial de un archivo.
HPFS organiza una unidad en una serie de bandas de 8 MB y, siempre que sea posible, un archivo estará contenido dentro de una de estas bandas. Entre cada una de estas bandas hay mapas de bits de asignación de 2 KB, que hacen un seguimiento de los sectores dentro de una banda que se han asignado y que no se han asignado. La creación de bandas aumenta el rendimiento porque el cabezal de la unidad no tiene que volver a la parte superior lógica (normalmente el cilindro 0) del disco, sino al mapa de bits de asignación de banda más cercano, para determinar dónde se almacenará un archivo.
Además, HPFS incluye un par de objetos de datos especiales únicos:
La revisión es una técnica en la que si se produce un error debido a un sector defectuoso, el sistema de archivos mueve la información a otro sector diferente y marca el sector original como no válido. Todo ello se realiza de forma transparente para cualquier aplicación que esté realizando operaciones de E/S de disco (es decir, la aplicación nunca sabe que hubo problemas con el disco duro). Al utilizar un sistema de archivos que admite revisiones, se eliminarán mensajes de error como el de FAT "¿Desea interrumpir, reintentar o cancelar?" que aparece cuando se encuentra un sector defectuoso.
Nota: la versión de HPFS incluida con Windows NT no admite revisiones.
HPFS solo es compatible con las versiones 3.1, 3.5 y 3.51 de Windows NT. Windows NT 4.0 no puede tener acceso a particiones HPFS.
Los objetivos de NTFS son proporcionar lo siguiente:
NTFS es un sistema de archivos recuperable porque hace un seguimiento de las transacciones con el sistema de archivos. Cuando se ejecuta un comando CHKDSK en FAT o HPFS, se comprueba la coherencia de los punteros dentro del directorio, la asignación y las tablas de archivos. En NTFS se mantiene un registro de transacciones con estos componentes de forma que CHKDSK solo tenga que deshacer las transacciones hasta el último punto de confirmación para recuperar la coherencia dentro del sistema de archivos.
En FAT o en HPFS, si se produce un error en un sector que es la ubicación de uno de los objetos especiales del sistema de archivos, se producirá un error de un único sector. NTFS evita esto de dos maneras: en primer lugar, no utilizando objetos especiales en el disco, efectuando el seguimiento de todos los objetos del disco y protegiéndolos. En segundo lugar, en NTFS se mantienen varias copias (el número depende del tamaño del volumen) de la tabla maestra de archivos.
De manera similar a las versiones OS/2 de HPFS, NTFS admite revisiones.
Nomenclatura con distinción entre mayúsculas y minúsculas:
En POSIX, LÉAME.TXT, Léame.txt y léame.txt son todos archivos diferentes.
Marca de tiempo adicional:
La marca de tiempo adicional proporciona la hora a la que se tuvo acceso al archivo por última vez.
Vínculos físicos:
Un vínculo físico se produce cuando dos nombres de archivo diferentes, que pueden estar en directorios diferentes, señalan a los mismos datos.
La posibilidad de recuperación está diseñada en NTFS de manera que un usuario nunca tenga que ejecutar ningún tipo de utilidad de reparación de disco en una partición NTFS. Para conocer otras ventajas de NTFS, consulte lo siguiente:
NTFS no integra actualmente ningún cifrado de archivos. Por tanto, alguien puede arrancar en MS-DOS u otro sistema operativo y emplear una utilidad de edición de disco de bajo nivel para ver los datos almacenados en un volumen NTFS.
No es posible formatear un disco con el sistema de archivos NTFS; Windows NT formatea todos los disco con el sistema de archivos FAT porque la sobrecarga de espacio que implica NTFS no cabe en un disco.
TÍTULO: Tamaño máximo de partición en MS-DOS
HPFS
El sistema de archivos HPFS se presentó por primera vez con OS/2 1.2 para permitir un mejor acceso a los discos duros de mayor tamaño que estaban apareciendo en el mercado. Además, era necesario que un nuevo sistema de archivos ampliara el sistema de nomenclatura, la organización y la seguridad para las crecientes demandas del mercado de servidores de red. HPFS mantiene la organización de directorio de FAT, pero agrega la ordenación automática del directorio basada en nombres de archivo. Los nombres de archivo se amplían hasta 254 caracteres de doble byte. HPFS también permite crear un archivo de "datos" y atributos especiales para permitir una mayor flexibilidad en términos de compatibilidad con otras convenciones de nomenclatura y seguridad. Además, la unidad de asignación cambia de clústeres a sectores físicos (512 bytes), lo que reduce el espacio perdido en el disco.En HPFS, las entradas de directorio contienen más información que en FAT. Además del archivo de atributos, esto incluye información sobre la fecha y la hora de modificación, de creación y de acceso. En lugar de señalar al primer clúster del archivo, en HPFS las entradas del directorio señalan a FNODE. FNODE puede contener los datos del archivo, o bien punteros que pueden señalar a datos del archivo o a otras estructuras que, a su vez, señalarán a datos del archivo.
HPFS intenta asignar, en la medida de lo posible, la mayor cantidad de datos de un archivo en sectores contiguos. Esto se hace con el fin de aumentar la velocidad al realizar el procesamiento secuencial de un archivo.
HPFS organiza una unidad en una serie de bandas de 8 MB y, siempre que sea posible, un archivo estará contenido dentro de una de estas bandas. Entre cada una de estas bandas hay mapas de bits de asignación de 2 KB, que hacen un seguimiento de los sectores dentro de una banda que se han asignado y que no se han asignado. La creación de bandas aumenta el rendimiento porque el cabezal de la unidad no tiene que volver a la parte superior lógica (normalmente el cilindro 0) del disco, sino al mapa de bits de asignación de banda más cercano, para determinar dónde se almacenará un archivo.
Además, HPFS incluye un par de objetos de datos especiales únicos:
Superbloque
El superbloque se encuentra en el sector lógico 16 y contiene un puntero al FNODE del directorio raíz. Uno de los mayores peligros de utilizar HPFS es que si el superbloque se pierde o resulta dañado debido a un sector defectuoso, lo mismo ocurrirá con el contenido de la partición, incluso aunque el resto de la unidad esté bien. Sería posible recuperar los datos de la unidad copiando todo a otra unidad con un sector 16 en buen estado y volviendo a generar el superbloque. Sin embargo, es una tarea muy compleja.Bloque de reserva
El bloque de reserva se encuentra en el sector lógico 17, y contiene una tabla de "revisiones" y el bloque de directorio de reserva. En HPFS, cuando se detecta un sector defectuoso, la entrada de las "revisiones" se utiliza para señalar lógicamente a un sector en buen estado existente en lugar de al sector defectuoso. Esta técnica para el tratamiento de errores de escritura se conoce como revisión.La revisión es una técnica en la que si se produce un error debido a un sector defectuoso, el sistema de archivos mueve la información a otro sector diferente y marca el sector original como no válido. Todo ello se realiza de forma transparente para cualquier aplicación que esté realizando operaciones de E/S de disco (es decir, la aplicación nunca sabe que hubo problemas con el disco duro). Al utilizar un sistema de archivos que admite revisiones, se eliminarán mensajes de error como el de FAT "¿Desea interrumpir, reintentar o cancelar?" que aparece cuando se encuentra un sector defectuoso.
Nota: la versión de HPFS incluida con Windows NT no admite revisiones.
Ventajas de HPFS
HPFS es la mejor opción para las unidades comprendidas entre 200 y 400 MB. Para obtener una explicación más detallada de las ventajas de HPFS, consulte lo siguiente:- "Guía de conceptos y planeación" de Microsoft Windows NT Server, capítulo 5, sección titulada "Elección de un sistema de archivos"
- Kit de recursos de Microsoft Windows NT Workstation 4.0, capítulo 18, "Elección de un sistema de archivos"
- "Guía de recursos" del Kit de recursos de Microsoft Windows NT Server 4.0, capítulo 3, sección titulada "Qué sistema de archivos utilizar en cada volumen"
Desventajas de HPFS
Debido a la sobrecarga que implica HPFS, no es una opción muy eficaz para un volumen de menos de unos 200 MB. Además, con volúmenes mayores de unos 400 MB, habrá una ligera degradación del rendimiento. No se puede establecer la seguridad en HPFS con Windows NT.HPFS solo es compatible con las versiones 3.1, 3.5 y 3.51 de Windows NT. Windows NT 4.0 no puede tener acceso a particiones HPFS.
NTFS
Desde el punto de vista de un usuario, NTFS sigue organizando los archivos en directorios que, al igual que ocurre en HPFS, se ordenan. Sin embargo, a diferencia de FAT o de HPFS, no hay ningún objeto "especial" en el disco y no hay ninguna dependencia del hardware subyacente, como los sectores de 512 bytes. Además, no hay ninguna ubicación especial en el disco, como las tablas de FAT o los superbloques de HPFS.Los objetivos de NTFS son proporcionar lo siguiente:
- Confiabilidad, que es especialmente deseable para los sistemas avanzados y los servidores de archivos
- Una plataforma para tener mayor funcionalidad
- Compatibilidad con los requisitos de POSIX
- Eliminación de las limitaciones de los sistemas de archivos FAT y HPFS
Confiabilidad
Para garantizar la confiabilidad de NTFS, se trataron tres áreas principales: posibilidad de recuperación, eliminación de errores graves de un único sector y revisiones.NTFS es un sistema de archivos recuperable porque hace un seguimiento de las transacciones con el sistema de archivos. Cuando se ejecuta un comando CHKDSK en FAT o HPFS, se comprueba la coherencia de los punteros dentro del directorio, la asignación y las tablas de archivos. En NTFS se mantiene un registro de transacciones con estos componentes de forma que CHKDSK solo tenga que deshacer las transacciones hasta el último punto de confirmación para recuperar la coherencia dentro del sistema de archivos.
En FAT o en HPFS, si se produce un error en un sector que es la ubicación de uno de los objetos especiales del sistema de archivos, se producirá un error de un único sector. NTFS evita esto de dos maneras: en primer lugar, no utilizando objetos especiales en el disco, efectuando el seguimiento de todos los objetos del disco y protegiéndolos. En segundo lugar, en NTFS se mantienen varias copias (el número depende del tamaño del volumen) de la tabla maestra de archivos.
De manera similar a las versiones OS/2 de HPFS, NTFS admite revisiones.
Mayor funcionalidad
Uno de los principales objetivos de diseño de Windows NT en cada nivel es proporcionar una plataforma a la que se pueda agregar e integrar funciones, y NTFS no es ninguna excepción. NTFS proporciona una plataforma enriquecida y flexible que pueden utilizar otros sistemas de archivos. Además, NTFS es totalmente compatible con el modelo de seguridad de Windows NT y admite varias secuencias de datos. Ya no es un archivo de datos en una única secuencia de datos. Por último, en NTFS un usuario puede agregar a un archivo sus propios atributos definidos por él mismo.Compatibilidad con POSIX
NTFS es el sistema de archivos compatible que mejor se adhiere a POSIX.1, ya que cumple los requisitos siguientes de POSIX.1:Nomenclatura con distinción entre mayúsculas y minúsculas:
En POSIX, LÉAME.TXT, Léame.txt y léame.txt son todos archivos diferentes.
Marca de tiempo adicional:
La marca de tiempo adicional proporciona la hora a la que se tuvo acceso al archivo por última vez.
Vínculos físicos:
Un vínculo físico se produce cuando dos nombres de archivo diferentes, que pueden estar en directorios diferentes, señalan a los mismos datos.
Eliminación de limitaciones
En primer lugar, NTFS ha aumentado considerablemente el tamaño de los archivos y los volúmenes, de forma que ahora pueden tener hasta 2^64 bytes (16 exabytes o 18.446.744.073.709.551.616 bytes). NTFS también ha vuelto al concepto de clústeres de FAT para evitar el problema de HPFS de un tamaño de sector fijo. Esto se hizo porque Windows NT es un sistema operativo portátil y es probable que se encuentre tecnología de disco diferente en algún lugar. Por tanto, se consideró que quizás 512 bytes por sector no fuera siempre un valor adecuado para la asignación. Para lograrlo, se permitió definir el clúster como múltiplos del tamaño de asignación natural del hardware. Por último, en NTFS todos los nombres de archivo se basan en Unicode, y los nombres de archivo 8.3 se conservan junto con los nombres de archivo largos.Ventajas de NTFS
NTFS es la mejor opción para volúmenes de unos 400 MB o más. El motivo es que el rendimiento no se degrada en NTFS, como ocurre en FAT, con tamaños de volumen mayores.La posibilidad de recuperación está diseñada en NTFS de manera que un usuario nunca tenga que ejecutar ningún tipo de utilidad de reparación de disco en una partición NTFS. Para conocer otras ventajas de NTFS, consulte lo siguiente:
- "Guía de conceptos y planeación" de Microsoft Windows NT Server, capítulo 5, sección titulada "Elección de un sistema de archivos"
- Kit de recursos de Microsoft Windows NT Workstation 4.0, capítulo 18, "Elección de un sistema de archivos"
- "Guía de recursos" del Kit de recursos de Microsoft Windows NT Server 4.0, capítulo 3, sección titulada "Qué sistema de archivos utilizar en cada volumen"
Desventajas de NTFS
No se recomienda utilizar NTFS en un volumen de menos de unos 400 MB, debido a la sobrecarga de espacio que implica. Esta sobrecarga de espacio se refiere a los archivos de sistema de NTFS que normalmente utilizan al menos 4 MB de espacio de unidad en una partición de 100 MB.NTFS no integra actualmente ningún cifrado de archivos. Por tanto, alguien puede arrancar en MS-DOS u otro sistema operativo y emplear una utilidad de edición de disco de bajo nivel para ver los datos almacenados en un volumen NTFS.
No es posible formatear un disco con el sistema de archivos NTFS; Windows NT formatea todos los disco con el sistema de archivos FAT porque la sobrecarga de espacio que implica NTFS no cabe en un disco.
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