Los sistemas de fichero

1. El sistema de ficheros, ¿Qué es?
Como ya hemos explicado con anterioridad, el sistema de ficheros le dice a los
discos duros y memoria la forma en que deben trabajar, estructurando la
información guardada según como haya sido programado.
También hemos comentado que cada sistema operativo, incluso entre sus
versiones, sólo es compatible con una pequeña cantidad de sistemas de
archivos. Esto quiere decir que cada software sólo es compatible con varios
tipos de sistemas, lo que significa que sólo podrá trabajar con aquellos que
conozca.
Los sistemas de ficheros
En la actualidad, en la industria podemos encontrar una amplia cantidad de
sistemas de ficheros. Sin embargo, en este post sólo vamos a centrarnos en
algunos de ellos, los que nos serán realmente útiles en los sistemas operativos
más populares.
FAT
Empecemos con uno de los más antiguos, ya en desuso debido al tamaño de los
discos duros actuales. FAT, también llamado Tabla de Asignación de Archivos,
es un sistema de ficheros que fue desarrollado para MS-DOS, aunque se estuvo
utilizando hasta Windows ME.
Su funcionamiento es realmente sencillo. Este sistema de archivos se divide en
cuatro secciones:
 El sector de arranque, en el que se almacena la información necesaria
para arrancar el ordenador.

2.  La región FAT, en la cual se almacenan dos copias de la tabla de
asignación de archivos. Estos son mapas de la partición en los que se
indican qué clusters están ocupados por los ficheros.
 La región del directorio raíz, donde está el índice principal de carpetas y
archivos.
 La región de datos, en la cual se almacena el contenido de ficheros y
carpetas.
FAT ha tenido diferentes versiones, cada una de las cuales con diferentes
características:
 FAT16, en la que se eliminó el contador de sectores de 16 bits.
 LFN, una versión que permitió utilizar nombres de archivo largos.
 FAT32, en la que el tamaño máximo de cada archivo podía llegar hasta los
4 GB.
 ExFAT, la última versión de FAT, la cual permitía almacenar ficheros de
más de 4 GB.
Por supuesto, el sistema de archivo FAT ha quedado en desuso, por lo que sólo
se utiliza en memorias de poco tamaño, como las USB.
NTFS
NTFS es uno de los sistemas de archivos más utilizados en la actualidad. Su uso
llega hasta las últimas versiones de Windows, incluyendo Windows 7 y Windows
8, y también puede utilizarse en Linux.
Sus novedades respecto a otros sistemas parecidos son muy notables, aunque
también tiene diferentes desventajas. Su diseño está basado en HPFS, un
sistema de archivos de IBM/Microsoft, el cual era utilizado en OS/2.
Se recomienda su uso en discos duros y memorias con gran capacidad de
almacenamiento. Aproximadamente, NTFS soporta hasta 16 TB de información.
Aunque el tamaño mínimo para montar un sistema de archivos de estas

3. características es de 10 GB, también se puede utilizar con capacidades menores.
Incluso, tiene soporte para archivos dispersos.
Su funcionamiento es muy interesante, ya que almacena los ficheros en forma de
metadatos. Los nombres de archivos se almacenan en formato Unicode, y la
estructura de ficheros en árboles-B, acelerando el acceso a la información y
disminuyendo la fragmentación. Para garantizar la integridad del sistema de
archivos se utiliza un registro transaccional.
NTFS tiene varias versiones, cada una de ellas con pequeñas novedades. La
última es la versión 5.1, en la que se añadido características como cuotas de
disco o puntos de montaje de volúmenes.
Su uso está muy extendido. Windows XP o Windows 7, entre otros sistemas
operativo, utilizan este sistema de ficheros. Además, también se puede utilizar en
memorias con baja capacidad de almacenamiento. Por supuesto, sistemas
operativos como Linux o Mac OS X también están soportados.
EXT
EXT no es el sistema de archivos más popular, pero sí el más utilizado en
distribuciones Linux. No obstante, su funcionamiento es el ideal para evitar la
pérdida de datos, lo que ha hecho que sea el favorito para muchos
administradores de sistemas.
Su funcionamiento en las últimas versiones se basa en el registro por diario,
también llamado Journaling, aunque también podemos encontrar otras
características como un árbol binario balanceado o el asignador de bloques de
disco Orlov.
Las últimas versiones de EXT son las siguientes:
EXT2

4. : Es una de las versiones que está en desuso, ya que no tiene
características como el journaling, aunque se puede encontrar en
algunas versiones de las distribuciones Linux más antiguas. Sus
límites están en 2 TB de tamaño para los archivos, y 4 TB de tamaño
para cada partición.
EXT3
: Es una de las versiones que más se utilizan en la actualidad,
debido a que incorpora características como el Journaling, los
índices en árbol, o el crecimiento en línea. Entre sus límites se
encuentran los 16 GB – 2 TB para cada archivo o los 2 TB – 32 TB
para el sistema de ficheros, dependiendo del tamaño de cada
bloque. EXT3 también tiene varias desventajas, como la velocidad o
la escabilidad. Sin embargo, estas deficiencias son suplidas con un
bajo consumo de CPU y una seguridad mayor que en otros sistemas
de archivos.
EXT4
: Es la última versión estable publicada. Se trata de una versión que utiliza
un funcionamiento basado en el journaling. Entre sus mejoras más notables
respecto de EXT3 se encuentran el soporte de volúmenes hasta 1024 PiB,
el soporte extend, un uso aún menor de CPU, y varias mejoras en la
velocidad de lectura y escritura. Además, también destacan otras
posibilidades como la compatibilidad con archivos de hasta 16 TiB en
archivos y 1 exbibyte en carpetas, compatibilidad con EXT3, la superación
del límite de 32000 directorios o la desfragmentación online. Su uso se
limita a sistemas operativos Linux.
Como podéis ver, EXT es un sistema de ficheros diseñado casi en exclusiva para
sistemas operativos Linux, aunque también puede utilizarse en otro tipo de
software, como Windows o Mac OS X.

5. HFS
Hasta ahora, hemos podido ver distintos tipos de sistemas de ficheros, todos
ellos utilizados en mayor o menor medida por distintos sistemas operativos. Sin
embargo, ahora vamos a echarle un vistazo a HFS.
Es posible que HFS, o Hierarchical File System no sea conocido por muchos,
aunque durante los últimos años ha ganado bastante popularidad, en gran
medida por su uso en los sistemas operativos de Apple. Mac OS es el sistema
que usualmente utiliza esta característica para manejar los archivos necesarios.
El funcionamiento de HFS es bastante sencillo, ya que divide el volumen en
bloques lógicos de 512 bytes, los cuales están agrupados juntos en bloques de
asignación que pueden contener uno o más bloques lógicos. Aunque este
sistema de archivos utiliza un valor de dirección de 16 bits para los bloques de
asignación, no debemos olvidar que existen cinco estructuras para forma un
volumen HFS.
Problemas tampoco le faltan, ya que el Catalog File de HFS, el cual almacena
todos los registros de archivos y directorios en una estructura de datos sencilla,
puede provocarnos problemas de rendimiento cuando se permite la multitarea, ya
que sólo un programa puede escribir, a la vez, en esta estructura.
Hace unos años, Apple lanzaba el sustituto de HFS, HFS+, un nuevo sistema de
archivos que eliminaba los errores de la versión anterior y añadía nuevas
características.
HFS+ soporta archivos mucho más grandes, y permite nombres de fichero de
hasta 255 caracteres, de longitud UTF-16. Sin embargo, estas no son sus únicas
ventajas, ya que también utiliza una tabla de asignación de 32 bits, permitiendo el
uso de más de 65.536 bloques de asignación.

6. El funcionamiento de HFS+ es muy parecido a su antecesor, aunque las
características más llamativas han sido corregidas con el fin de hacerlo un
programa más eficiente.
Este nuevo sistema de archivos es el más usado en sistemas operativos como
Mac OS 8, Mac OS 9 y Mac OS X, aunque también se puede ver su uso en
algunas distribuciones Linux y Darwin.
ZFS
ZFS también es un sistema de ficheros que, aunque menos usado, también tiene
características muy interesantes. Este software era diseñado por Sun
Mycrosistems para el sistema operativo Solaris. Entre sus principales
características destacan su gran capacidad, el administrador de volúmenes en un
sólo producto, una nueva estructura de disco, un sistema de archivos ligero y una
administración sencilla de espacios de almacenamiento.
El funcionamiento se ZFS se basa en un modelo transaccional copy-on-write, lo
que significa que todos los punteros a bloques del sistema de ficheros contienen
un checksum de 256 bits sobre el bloque apuntado, el cual se comprueba al leer
el bloque. Aquellos bloques que contienen datos activos no se sobreescriben
nunca, por lo que, en su lugar, se reserva un nuevo bloque, y los datos
modificados se escriben en él. Además, para reducir la carga de este proceso se
pueden agregar varias actualizaciones en grupos de transacciones, utilizándose
un log de intentos cuando se necesitan escrituras asíncronas.
En los límites de ZFS encontramos un tamaño máximo de archivos y volumen de
16 exabytes.
Como ya hemos comentado, ZFS es usado en el sistema operativo Solaris,
desarrollado por Sun Microsystems.
¿Cómo formatear nuestro disco duro externo?

7. Lo primero que debemos pensar cuando compramos un nuevo disco duro es en
formatearlo. Esto servirá para eliminar todo contenido inservible que venga de
fábrica, y ayudará a que tengamos un sistema de ficheros acorde a nuestra
necesidades. Sin embargo, es un proceso que puede llegar a tardar mucho,
dependiendo del tamaño del disco duro, y del software que queramos instalar.
Para formatear los discos duros tenemos a nuestra disposición diferentes tipos
de utilidades, aunque en esta ocasión vamos a aprender cómo dar formato con
los programas integrados de Windows 7 yGParted.
Utilizando Windows 7
Windows 7, uno de los últimos sistemas operativos de Microsoft, contiene una
herramienta que nos dará la posibilidad de formatear nuestro disco duro en varios
tipos de sistemas de ficheros. Este programa es sencillo, pero a la vez muy útil, y
que nos permitirá realizar las operaciones que queremos en pequeños pasos.
En primer lugar, para acceder a la utilidad debemos saber que tenemos que tener
conectada en nuestro ordenador el disco duro que queremos formatear. En este
caso, al ser un disco externo, podemos hacerlo mediante cualquiera de los
puertos USB disponibles.
Cuando lo conectemos, tendremos que dirigirnos al apartado Mi Equipo, en el
cual se muestran todas las unidades que hay disponibles. En nuestro ejemplo
vamos a formatear un pendrive de 8 GB.
Seguidamente, realizaremos un click derecho sobre la unidad que vamos a
formatear, y haremos click sobre la frase formatear. Esto nos mostrará una nueva
ventana, en la que tendremos disponibles varias opciones:
 Capacidad: Es la capacidad de nuestro disco duro.
 Sistema de archivos: Es el sistema de ficheros que se instalará al realizar
el formateo. Tenemos disponibles varias opciones: NTFS, FAT, FAT32 y
ExFAT.

8.  Tamaño de la unidad de asignación: Es el tamaño que tendrá la unidad
de asignación. Tendremos disponibles varias opciones, aunque lo ideal es
dejar la que tiene por defecto.
 Restaurar valores predeterminados: Esto nos permitirá restaurar los
valores predeterminados que nos recomienda el sistema.
 Etiqueta del volumen: Es la etiqueta que tendrá el volumen después de
formatearlo.
 Formato rápido: Es una opción que nos dará la posibilidad de realizar un
formateo rápido.
 Crear un disco de inicio de MS-DOS: También podemos crear un disco
de inicio de MS-DOS, en el caso de que tengamos problemas con este
sistema operativo.
Finalmente, cuando le demos al botón de iniciar, el sistema operativo comenzará
a formatear la unidad de disco. El tiempo que tardará este proceso depende del
tipo de disco duro en el que estemos operando, aunque tenemos a nuestra
disposición una barra que nos indicará el estado.