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7/12/2015 Gestión de discos PCPI Informatica

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Gestión de discos

1. El disco duro

El disco duro es el dispositivo principal para elalmacenamiento y recuperación de grandescantidades de información. Constituyen el elementofundamental de almacenamiento secundario (lamemoria principal sería la memoria RAM). El discoduro es un elemento de memoria no volátil y de tipomagnético

Respecto al estudio de su estructura podemostomar dos puntos de vista: el físico y el lógico.

1.1 Estructura física de un disco duro

Desde el punto de vista físico, un disco duro estácompuesto por un conjunto de discos que seencuentran en una carcasa cerrada herméticamentejunto con una parte mecánica que soporta las

cabezas lectoras (parecidas a las de un tocadisco).

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cabezas lectoras (parecidas a las de un tocadisco). Cada uno de esos discos cuenta a su vez con doscaras o superficies sobre las cuales se puedealmacenar información. Estas superficies estánmagnétizadas y están compuestas por millones depequeños elementos capaces de ser magnetizadasde forma positiva o negativa. Así, es posiblerepresentar los dos valores que forman un bit (0's y1's). Sin embargo, esto no quiere decir que siemprelas dos caras sean utilizables ya que eso dependedel número de cabezas lectoras/escritorasdisponibles. El conjunto de cabezales se puededesplazar linealmente desde el exterior hasta elinterior de la pila de platos mediante un brazomecánico que los transporta. Por último, para quelos cabezales tengan acceso a la totalidad de losdatos, es necesario que la pila de discos gire. Estegiro se realiza a velocidad constante y no cesamientras esté encendido el ordenador.

A la hora de hacer referencia a las partes del disco,diferenciamos entre:

Plato: cada uno de los discos de los que estáncompuesto el disco duro.Cara: cada uno de los lados de un plato.Cabeza: número de cabezales para lalectura/escritura de información.Pista: una circunferencia dentro de una cara.Cilindro: conjunto de varias pistas; son todaslas circunferencias que están alineadasverticalmente.Sector : unidad mínima de información que sepuede leer o escribir en un disco duro.Generalmente, cada sector almacena 512bytes de información.

El número total de sectores de un disco duro sepuede calcular a través de esta fórmula (no esnecesario saberla ya que puede deducirse si se

conoce la estructura de un disco duro)



conoce la estructura de un disco duro)

nº sectores = nº caras * nº pistas/cara * nºsectores/pista

Por ejemplo, un disco duro con las siguientescaracterísticas: cilindros = 6.253, cabezas = 16 ysectores = 63. El número total de sectores será 6.253 * 16 * 63 = 6.303.024 sectores. Si cadasector almacena 512 bytes de información, lacapacidad máxima de este disco duro será de6.303.024 sectores * 512 bytes/sector =3.227.148.228 bytes ~ 3 GB.

A la hora de contar cada uno de los componentes,hay que tener en cuenta que las cabezas y loscilindros se comienzan a enumerar desde el 0,mientras que los sectores lo hacen desde el 1. Unbloque de información vendrá determinado por sucabeza, su cilindro y por el sector que ocupa; porejemplo 0-0-1.

1.1.1 Proceso de lectura/escritura

El proceso de ectura o escritura en el disco duroestá compuesto por los siguientes pasos:

1. Desplazar los cabezales de lectura/escriturahasta el lugar donde empiezan los datos

2. Esperar a que el primer dato, que gira con losplatos, llegue al lugar donde están loscabezales

3. Leer el dato con el cabezal correspondiente.

1.2 Estructura lógica

La estructura lógica de un disco duro está formadapor:

El sector de arranque o Master Boot Record,que contiene la tabla de particiones.Las particiones, necesarias para poder colocarlos sistemas de archivos.

El sector de arranque es el primer sector del discoduro, referenciado por la cabeza 0, cilindro 0 ysector 1. En él se almacena la tabla de particiones yun pequeño programa master de inicialización,llamado también Master Boot. Este programa es elencargado de leer la tabla de particiones y ceder elcontrol al sector de arranque de la partición activa.Si no existiese partición activa, mostraría unmensaje de error.

Una partición de disco es el nombre que recibe



Una partición de disco es el nombre que recibecada una de las divisiones presentes en una unidadfísica de almacenamiento de datos. Cada particiónrepresenta una unidad lógica de información. Todapartición tiene su propio sistema de archivos(formato). Cada sistema operativo interpreta, utilizay manipula cada partición como un disco físicoindependiente, a pesar de que dichas particionesestén en un solo disco físico

El espacio particionado de un disco es aquel que hasido asignado a alguna partición, mientras que elespacio no particionado, es el espacio no accesibledel disco ya que todavía no ha sido asignado aninguna partición.

Un disco duro, por ejemplo, podría tener dosparticiones (dos unidades lógicas dentro de unamisma unidad física) y trabajar de la misma maneraque si tuviésemos dos discos duros. Como mínimo,un disco duro debe tener una partición que sea laque albergue el sistema operativo.

Las razones que nos pueden llevar a crear más deuna partición en un disco son:

Organizativas. Por ejemplo, cuando hay dosusuarios que utilizan un mismo ordenador y,con objeto de lograr una mejor organización yseguridad de sus datos, deciden utilizarparticiones separadas.Instalación de más de un sistema operativo.Cada sistema operativo requiere una particiónpor lo que si queremos usar varios seránecesario particionar el disco.Razones de eficiencia. Por ejemplo, suele serpreferible tener varias particiones FATpequeñas antes que una gran partición FAT.Esto es debido a que cuanto mayor es eltamaño de una partición, mayor es el tamañodel clúster (conjunto de sectores). y, porconsiguiente, se desaprovecha más espaciode la partición.

1.2.1 Tipos de particiones

El formato o sistema de archivos de las particiones(p. ej. NTFS) no debe ser confundido con el tipo departición (p. ej. partición primaria).Independientemente del sistema de archivos de unapartición (FAT, ext3, NTFS, etc.), existen 3 tiposdiferentes de particiones:

Partición primaria: Son las divisiones crudas o



Partición primaria: Son las divisiones crudas oprimarias del disco, solo puede haber 4 deéstas o 3 primarias y una extendida. Dependede una tabla de particiones. Un disco físicocompletamente formateado consiste, enrealidad, de una partición primaria que ocupatodo el espacio del disco y posee un sistemade archivos. A este tipo de particiones,prácticamente cualquier sistema operativopuede detectarlas y asignarles una unidad,siempre y cuando el sistema operativoreconozca su formato (sistema de archivos).Partición extendida: Tambien conocida comopartición secundaria es otro tipo de particiónque actúa como una partición primaria; sirvepara contener infinidad de unidades lógicasen su interior. Fue ideada para romper lalimitación de 4 particiones primarias en unsolo disco físico. Solo puede existir unapartición de este tipo por disco, y solo sirvepara contener particiones lógicas. Por lotanto, es el único tipo de partición que nosoporta un sistema de archivos directamente.Partición lógica: Ocupa una porción de lapartición extendida o la totalidad de la misma,la cual se ha formateado con un tipoespecífico de sistema de archivos (FAT32,NTFS, ext2,...) y se le ha asignado una unidad,así el sistema operativo reconoce lasparticiones lógicas o su sistema de archivos.Puede haber un máximo de 23 particioneslógicas en una partición extendida.

1.2.2 Tabla de particiones

La tabla de particiones es una estructura de 64bytes que se encuentra almacenada en el MasterBoot Record (MBR) a partir del byte 446. La tabla departiciones almacena toda la información básicasobre la partición: si es arrancable, si no lo es, elformato, el tamaño y el sector de inicio.

A continuación se muestra la estructura de lasentradas de la tabla de particiones:

Offset Naturaleza Size

+OOh Status de partición00h = no activa80h = Partición de Boot

1 byte

+01h Inicio de partición : Cabecera 1 byte

+02h Inicio de partición : Cilindro -Sector

1palabra



Sector palabra

+04h Tipo de partición 1 byte

+05h Fin de partición : Cabecera 1 byte

+06h Inicio de partición : Cilindro -Sector

1palabra

+08h Número de sectores entre elMBRy el 1er sector de la partición

4 bytes

+0Ch Número de sectores en lapartición

4 bytes

En este enlace lo tenéis todo un poco másdesarrollado

2. Sistemas de archivos

El sistema de archivos es la estructura que utilizauna partición de disco para almacenar lainformación con la finalidad de facilitar su acceso. Elproceso de asignar un sistema de archivos a unapartición se denomina formateo.

Los sistemas operativos suelen tener su propiosistema de archivos, aunque hay sistemasoperativos que funcionan en diferentes entornos. Elsoftware del sistema de archivos se encarga deorganizar los archivos y directorios, manteniendo unregistro de los bloques que pertenecen a cadaarchivo, los bloques no utilizados, etc.

2.1 Sistemas de archivos utilizados en Windows

2.1.1 FAT y FAT32

Tabla de Asignación de Archivos, en inglés FAT esun sistema de ficheros desarrollado para MS-DOS yque posteriormente fue utilizado por Windows. Paraque un sistema operativo pueda acceder a losfichero , todos los discos contienen una lista de losarchivos que contienen a lo que llamamosdirectorio. En esta lista se incluye otra lista (sublista)con información relativa a los paquetes que formancada uno de los ficheros. Estos paquetes de datosse llaman clústers, y la sublista, es la llamada FAT,que da nombre al sistema de ficheros.

Los sitemas de archivos FAT son relativamentesencillos. FAT es un formato popular utilizado comomecanismo de intercambio de datos entre sistemasoperativos distintos que coexisten en el mismoordenador. También se utiliza en tarjetas dememoria y dispositivos similares.El sistema de archivos FAT tiene diferentes

http://www.saulo.net/pub/ddypart/a.htm#1



memoria y dispositivos similares.El sistema de archivos FAT tiene diferentesimplementaciones, las cuales tienen algunasdesventajas. Cuando se borran y se escriben nuevosficheros tiende a dejar fragmentos dispersos portodo el soporte. Con el tiempo, esto hace que elproceso de lectura o escritura sea cada vez máslento ya que las cabezas lectores tardarán mástiempo en posicionarse sobre las posiciones queocupa el fichero. La denominada desfragmentaciónes la solución a esto, pero es un proceso largo quedebe repetirse frecuentemente para mantener elsistema de ficheros en perfectas condiciones.Inicialmente FAT sólo soportaba nombres cortos deficheros (ocho caracteres para el nombre y tres parala extensión). Además, es un sistema de archivosque carece de permisos de seguridad.

FAT16 sólo soporta discos con un volumen nosuperior a 2GB, por lo que fue necesario eldesarrollo de otros sistemas de archivos como fueFAT32.

FAT32 fue la respuesta para superar las limitacionesde FAT16, al mismo tiempo que se mantenía lacompatibilidad con MS-DOS. Entre las limitacionesque superaba se encontraba la de superar el límitede 2Gb en las particiones, si bien se mantiene eltamaño máximo de archivo, que es de4Gb.Microsoft debido a compatibilidades desoftware incluyó un nuevo límite de partición enunos 124Gb, fijándolo posteriormente en unmáximo de 32Gb.

Tanto FAT32 como FAT, a pesar de susinconvenientes, tienen una gran ventaja y es queson accesibles por una gran cantidad de sistemasoperativos, entre los que se encuentran Unix, Linux,Mac OS...

2.1.2 NTFS

El sistema de archivos NTFS (New Technology FileSystem) fue introducido en 1.993 en Windows NT3.1, aunque no fue hasta la salida de Windows XPcuando se incorporó en los PC's. Este sistema dearchivos permite:

compresión nativa de ficheros y cifrado.gestionar archivos de más de 4Gb, fijándoseel tamaño máximo en unos 16Tb.Permite particiones de hasta 256Tb.Realizar un mejor aprovechamiento de disco

Sin embargo, también presenta una serie de



Sin embargo, también presenta una serie deinconvenientes, como puede ser la necesidad de unespacio del disco bastante grande para guardar lainformación del formato. Además, las particionesformateadas en NTFS no son accesibles desdecualquier otro sistema operativo que use cualquierversión de FAT. Linux tiene soporte parcial deescritura y total de lectura para particiones NTFS.

2.2 Sistemas de archivos utilizados por Linux

2.2.1 ext

Linux cuenta con controladores que permiten lautilización de varios tipos de sistemas de archivosespecíficos para Linux, así como controladores paratipos de sistemas de archivos creados para otrossistemas operativos. Los tipos que puedenemplearse con Linux están incluidos en el kernel delsistema operativo.

ext2 (second extended filesystem, en español,segundo sistema de archivos extendido) es unsistema de archivos para Linux.

El sistema de ficheros ext2 tiene un tipo de tablaFAT de tamaño fijo, donde se almacenan los i-nodos. Los i-nodos son una versión muy mejoradade FAT, que básicamente lo que hace es apuntar adónde se encuentran las partes o bloques físicos deun fichero. Estos bloques son de tamaño fijo, desdelos 512 bytes hasta los 4 kB, lo cual asegura unbuen aprovechamiento del espacio libre conarchivos pequeños. Los límites son un máximo de 2TB de archivo, y de 4 TB de partición.

ext3 (third extended filesystem, en español, tercersistema de archivos extendido) es un sistema dearchivos que mejora algunos defectos de ext2. Sagran ventaja es la utilización de un registro pordiario, aunque incluye otras ventajas como:

velocidad y escalabilidad frente a otrossistemas de archivosPermite actualizar el sistema de archivos deext2 a ext3 sin necesidad de formatear.Tiene un menor consumo de CPUEs más seguro que otros sistemas de ficherosen Linux.

Por contra también presenta una serie dedesventajas como son:

Al crearse para ser compatible con laarquitectura de archivos ext2, no se ha



arquitectura de archivos ext2, no se hapodido incorporar mejoras que traen losnuevos sistemas de archivos. No hay una comprobación del diario.

Aunque Windows no tiene un soporte nativo paraext2 ni ext3, pueden instalarse drivers para poderacceder a ese tipo de sistemas de archivos. Estedriver hace que se puedan montar las particionessin tener que usar programas aparte. Otra opción esusar el programa Explore2fs que nos permite ver ycopiar los archivos que hay en una partición ext3 oext2 sin necesidad de montar la partición.

ext4 (fourth extended filesystem, en español, cuartosistema de archivos extendido) es un sistema dearchivos con registro por diario que incluye mejorassobre el sistema de archivos ext3. ext4 aporta lassiguientes mejoras con respecto a ext3:

Soporta discos de hasta 1024 PiB.Soporte añadido de extent para reducir lafragmentación. Esto también implica unaumento en el rendimiento del ordenador altrabajar con ficheros de gran tamaño.Menor uso del CPU.Mejoras en la velocidad de lectura y escritura.

Linux utiliza un espacio en el disco para guardarinformación que no se mantiene en memoria. Estesistema se llama swap.

3. Manejo de particiones

3.1 Crear particiones

Para crear una partición, lo primero quenecesitamos es tener espacio no particionadodentro de nuestro dispositivo. El tamaño de lapartición, será el que se desee, teniendo en cuentaque es posible modificar ese tamaño una vezcreada.

Cuando una partición primaria contenga un sistemaoperativo, habrá que tener en cuenta que no sepuede colocar en cualquier parte del disco. Dehecho, su inicio no puede sobrepasar los primeros2GB del disco. Ese límite se conoce como límite dearranque.

El proceso de creación de particiones lógicas siguelos mismos pasos que la creación de particionesprimarias.

3.2 Eliminar particiones



3.2 Eliminar particiones

A la hora de eliminar una partición también sedestruyen los datos que contiene. La mayoría delsoftware utilizado para el manejo de particiones,permite utilizar dos tipos de eliminación. Por unlado, la eliminación segura a través de la cual, lapartición eliminada no podrá ser recuperada; y porotro, la eliminación con posibilidad derecuperación. No obstante, a la hora de recuperaruna partición existen bastantes inconvenientes ysólo es contadas ocasiones se puede recuperar unapartición correctamente.

3.2.1 Formatear particiones

A la hora de formatear una partición se puede llevaren dos niveles: formateo a alto nivel y formateo abajo nivel.

El formateo a alto nivel o formateo lógico,sólo borra la tabla de acceso a los archivosalmacenados en el disco , pero no los datos.Es un caso similar a cuando borramos elíndice de un libro. Es el tipo de formateo másutilizado ya que permite asignar el sistema dearchivos a la partición.

Durante el proceso de formateo se realiza unacomoprobación de errores en el disco. Esteproceso no debe ser interrumpido ya que eldisco puede quedar en un estado inestable. Alterminar el formateo todos los datos del discohabrán sido eliminados; no obstante, este tipode formateo permite su recuperación consoftware especializado.

Para formatear un disco pueden utilizarseprogramas como el Partition Magic o biendesde el propio explorador de Windows.

El formateo a bajo nivel o formateo físico,elimina todos los datos del disco, incluidas lasparticiones y las tablas de archivos. Con esteformateo será imposible recuperar los datosanteriores.

3.3 Modificar el tamaño de una partición

Al crear una partición es necesario indicar el tamañoque va a tener; sin embargo, es posible que unapartición existente se nos haya quedado demasiadopequeña, o sea demasiado grande. En estos casoses posible redimensionar el tamaño de la partición.Para ello existen programas como Partition magic o



Para ello existen programas como Partition magic oGparted que nos permiten realizar esta operación.En cualquier caso, hay que tener en cuenta que paraaumentar el tamaño de una partición será necesarioque tengamos disponible espacio sin particionar.

3.4 Fusionar particiones

Otra de las operaciones que podemos realizar conlas particiones es unirlas, obteniendo una solapartición de mayor tamaño. Para ello es necesarioque una esté al lado de la ortra y los sistemas dearchivos sean compatibles entre sí.

En caso de que los sitemas de archivos de lasparticiones sean diferentes pero compatibles entresí, durante la unión se realizará una conversión a unsistema de archivos común. La informaciónalmacenada en la partición que va a desaparecer acosta de la unión se guardará en una carpeta queforma parte del contenido de la partición final.

4. Software para la gestión de particiones

A continuación nombraremos varias aplicacionesque se encarguen de la gestión de particiones, unaque viene incorporada en Windows, otra utilizada ensistemas operativos Linux y otra de pago.

4.1 FDISK

Fdisk es un programa creado para el sistemaoperativo MS-DOS e incluido por defecto enWindows 98 y Windows ME que nos permite crear yeliminar particiones FAT16 y FAT32. Además, escapaz de identificar particiones NTFS y tienecompatibilidad cno discos mayores de 512MB.

Los inconvenientes que presenta FDISK, además deno reconocer las particiones con NTFS, son que nopermite modificar el tamaño de una partición yacreada y unir particiones ya creadas.

4.2 GParted

GParted es una aplicación de software libre creadapara sistemas operativos que permite realizaroperaciones con particiones y sistemas de archivos.Esta herramienta utiliza una interfaz gráfica quefacilita la realización de esas operaciones.



4.3 Partition Magic

Partition Magic es una aplicación que funciona bajosistemas operativos Windows y que permite realizaroperaciones con particiones y sistemas dearchivos.Permite manipular particiones de tipo NTFSy FAT de Windows y ext2 y ext3 de Linux.

Partition Magic tiene problemas de compatibilidadcon Windows Vista, haciéndolo inoperativo enversiones más actuales que Windows XP.

4.4 Instalación de sistemas operativos

Los discos de instalación de los sistemas operativostambién permiten gestionar las particionesexistentes, creando o eliminando particiones.Dependiendo el sistema operativo que queramosinstalar podremos manejar sistemas de archivosdiferentes; así, si queremos instalar Windows sólopodremos manejar FAT y NTFS.

Actividades

1. Busca el disco duro que está utilizando tuordenador y enumera todas sus características encuanto a número de cabezas (heads), bytes porsector

2. y número de discos. Para ello buscainformación en internet.

3. Con las características de tu disco duro,plantea la fórmula para calcular el número total desectores. Comprueba que la capacidad real de discoconcuerda con el resultado de la fórmula.

4. Calcula el tamaño en GB de los siguientesdiscos duros a partir de las características que semuestran:



ST32122A ST38641A ST3195A

Speed: 4500 rpmAverage Read Time: 12 msCylinders: 1023Heads: 64Sectors: 63

Sectors per track -63Heads - 16nºtracks=16,809,660Internal data-transfer rate 140

Speed: 3800rpmAverageRead Time:16 msCylinders:981Heads: 10Sectors: 34

WD 2540 7548AT IDE LPS 540AT

Cylinders: 1024Heads: 16Sectors/Track: 63Bytes/Sector: 512

1060 cilindros8 discos63 sect/pista

1120cilindros59 sectlógicos/pista16 cabezalesacceso de 32bits

5. Explica qué es una partición. ¿En qué ocasioneses recomendable crear más de una partición en unmismo disco duro?

6. ¿Qué es la tabla de particiones?¿Para qué sirve?

7. ¿Qué es un sistema de archivos?¿Cómo seasigna un sistema de archivos a una partición?

8. Enumera los diferentes sistemas de archivos delos sistemas operativos Windows y Linux.

9. ¿Qué desventajas ofrecía FAT?

10. Indica las ventajas e inconvenientes de NTFS.

11. ¿Cuáles son los sistemas archivos disponiblesen Linux?¿Cuál consideras que es mejor?

12. Busca en internet el significado de 'registropor diario'.

13. ¿Cuáles son las condiciones necesarios quedeben tener dos o más particiones para poderunirlas, formando una sola de mayor tamaño?

14. Indica Verdadero o Falso en las siguientesafirmaciones:

El tamaño de una partición no puedeser modificado después de habersecreado.

Para poder crear una partición es



Para poder crear una partición esnecesario que tengamos espacio sinparticionar.Para poder unir varias particiones esnecesario que sus sistemas de archivossean iguales.El formateo lógico de particiones noelimina los datos que tiene dentro.Una vez que hemos borrado unapartición es imposible recuperar lodatos que tenía.El formateo físico es aquel que eliminatodos los datos del disco, incluidas lasparticiones y las tablas de archivos.

Actividades de ampliación

A1. Busca en internet el motivo de por quéMicrosoft limitó el tamaño de partición enFAT32 a 32Gb.

A2. Investiga en internet a qué se debe lapérdida de espacio que provoca el sistema dearchivos NTFS.

Actividades de refuerzo

R1. Transforma las siguientes unidades demedida:

2.111.864.832 bytes GB8.675.398.102 KiloBytes a TB1,44 M B bytes1707725 MegaBytes GB

R2. Transforma las siguientes cantidadesmedidas en bytes a una unidad de medidaadecuada para que el resultado no seasuperior a 1000.

528.482.309 bytes5.470.617.606.545 bytes77.248 bytes60.078.435.398 bytes

Práctica. Manejo de particiones.

Instalación de sistema operativo Unix.

En esta práctica instalaremos un nuevo sistemaoperativo en el espacio no particionado sobrante delordenador.

El mejor momento para particionar el disco esdurante la instalación, ya que la herramienta departicionado comprueba si existe una partición con



particionado comprueba si existe una partición conla etiqueta / para instalar Linux y otra swap para lamemoria de intercambio.

Primero crearemos una nueva partición para la raíz.Elegimos el tamaño y el tipo de sistema de ficheros,en este caso ext3. Algunas placas base no puedenarrancar el gestor de arranque si éste se encuentraubicado después del cilindro 1024 del disco duro(aproximadamente 4,7 GB), así que crearemosprimero esta partición, ya que es en la que seencuentra el gestor de arranque, y le asignaremos elpunto de montaje /.

A continuación realizaremos la misma operación(creando otra partición) para la memoria deintercambio (swap) y elegiremos el tipo linux-swap'.

Finalmente procederemos de la misma formacreando otra partición para los datos personales.Elegiremos el tamaño y el tipo, al igual que laanterior, ext3 (también podríamos elegir ReiserFS) yle asignaremos el punto de montaje /home.

Finalmente debemos mencionar que una vezinstalado Ubuntu, si tenemos dos (o más) sistemasoperativos, al iniciar el ordenador el gestor dearranque nos permitirá elegir cuál sistema operativoiniciar. Este gestor de arranque se llama GRUB, y esinstalado automáticamente (para más información,véase GRUB).

Contesta a estas preguntas.

¿Para qué se utiliza la partición swap?¿Podríamos haber creado alguna partición FATo NTFS para instalar el sistema operativoUNIX?¿Qué es el grub?

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