Sistemas de archivo - FAT - NTFS

SISTEMAS DE ARCHIVOS - DEFINICION - GENERALIDADES - FAT - NTFS

1. Sistemas de Archivos Prof. Pablo Macón [email protected] http://pablomacon.wixsite.com/home/

2. Sistema de Archivos - Definición Un sistema de archivos es la estructura subyacente que un sistema operativo usa para organizar los datos de una unidad de almacenamiento. Si está instalando un disco duro nuevo, tiene que realizar las particiones y formatearlo empleando un sistema de archivos para poder comenzar a almacenar datos o programas.

3. Sistema de Archivo - Definición Hagamos volar nuestra imaginación: Supongamos que nos encargan la organización de una biblioteca desde el principio, es decir, que cuando nos dan la responsabilidad, tenemos muchísimos libros y un edificio sin ningún tipo de divisiones. No hay pisos, ni habitaciones y todos los libros afuera esperando en camiones. Empezamos de cero, cero .

4. Sistema de Archivo - Definición Hagamos volar nuestra imaginación: Eso sí, tenemos recursos, dinero, para hacer todo. Lo que necesitamos son ideas. Así que vamos a ver qué necesitamos.

5. Sistema de Archivo - Definición Divisiones en el edificio (pisos y habitaciones) ¿de qué tamaño? Antes debemos definir cómo vamos a ordenar los libros

6. Sistema de Archivo - Definición ¿ Cómo los vamos a dividir?: ¿por temas o por autores?, ¿por el título?, ¿por la cantidad de páginas?, ¿ordenados alfabéticamente?, ¿de acuerdo a qué alfabeto?, ¿cómo hacemos con los libros con título en otro idioma o incluso otro alfabeto como el chino o el cirílico?, quizás simplemente queramos guardarlos en el orden en que lleguen.

7. Sistema de Archivo - Definición Tenemos que elegir una manera de organizar todo, y sea cual sea el sistema que elijamos, tenemos que respetar ese orden. No podemos dejar libros arriba de la mesa, esperando para ser guardados, por lo menos no durante mucho tiempo. Tampoco podemos ir y poner los libros en cualquier lado apenas nos lleguen.

8. Sistema de Archivo - Definición Tenemos que llevar un registro. Cuando nos piden un libro, tenemos que anotar quién lo pidió, a qué hora. Tenemos también que fijarnos que el libro nos sea devuelto en condiciones. Si vamos a hacer préstamos a domicilio, tenemos que anotar, no solo quién se lleva el libro y cuando, sino también cuándo lo va a devolver.

9. Sistema de Archivo - Definición Cuando alguien venga a pedirnos un libro específico, nosotros tenemos que tener al instante la información. Si está prestado tenemos que decirle al usuario que no puede tenerlo porque no está disponible, pero si nadie lo está leyendo, tenemos que poder ir a buscarlo donde está y no podemos demorar mucho tiempo.

10. Sistema de Archivo - Definición Un sistema de archivos de un sistema operativo organiza nuestros espacios de almacenamiento, de manera tal que podamos utilizar nuestros archivos cada vez que los necesitemos. Además de decirnos donde está el archivo, nos da un montón de información necesaria para el seguimiento del archivo

11. Sistema de Archivo - Definición Un disco duro para poder ser utilizado debe estar particionado. Una partición es un espacio de almacenamiento que está organizado gracias a que posee un sistema de archivos determinado. Es decir, no existe partición sin sistema de archivo. El espacio sin partición se llama no direccionado y no se puede utilizar

12. Estructura de un disco duro Pistas Sector

13. Estructura de un disco duro

14. Estructura de un disco duro Pistas concéntricas trazadas a través de la superficie circular del plato de un disco. Son como anillos circulares sobre un lado del disco. Cada pista está formada por uno o mas clúster. Sector - Es la unidad básica de almacenamiento de datos sobre discos: los discos almacenan los datos en sectores. En la mayoría de los discos duros los sectores son de 512 Bytes cada uno.

15. Estructura de un disco duro Cilindro: Es la pila tridimensional de pistas verticales de los múltiples platos. El número de cilindros de un disco corresponde al número de posiciones diferentes en las cuales las cabezas de lectura pueden moverse. Se le llama cilindro al conjunto de pistas a las que las cabezas pueden acceder simultáneamente.

16. Estructura de un disco duro Clúster: Es un grupo de sectores y representa la unidad lógica más pequeña de almacenamiento. El tamaño del clúster depende de la capacidad de cada disco. Un disco está dividido en miles de clústeres de igual tamaño y los archivos son repartidos y almacenados en distintos clústeres.

17. Estructura de un disco duro Entre mayor sea el clúster mas se simplifica la administración del índice de los archivos del disco, pero también se desperdicia mas espacio cuando se manejan archivos pequeños Ejemplo: si se esta grabando un archivo de 1800 bytes en un disco duro, el número mínimo de bytes que el sistema puede leer o escribir en este disco es de 512 (un sector) por lo cual, al archivo se le asignan 4 sectores desperdiciándose así 264 bytes

18. Particiones Una partición de disco , es el nombre genérico que recibe cada división presente en una sola unidad física de almacenamiento de datos. Toda partición tiene su propio sistema de archivos (formato) Generalmente , casi todos los SO interpretan, utilizan y manipulan cada partición como un disco físico independiente, a pesar de que dichas particiones estén en un solo disco físico.

19. Sistemas de Archivos Microsoft M.S.D.O.S. – WINDOWS 3.11 – WINDOWS 95 WINDOWS 98 – WINDOWS me – WINDOWS NT WINDOWS 2000 – WINDOWS XP – WINDOWS VISTA WINDOWS 7 – WINDOWS 8 – WINDOWS 10

20. FAT FAT es, con diferencia, el sistema de archivos más simple de aquellos compatibles con Windows. El sistema de archivos FAT se caracteriza por la tabla de asignación de archivos (FAT), que es realmente una tabla que reside en la parte " superior" del volumen. Para proteger el volumen, se guardan dos copias de la FAT por si una resultara dañada. Además, las tablas FAT y el directorio raíz deben almacenarse en una ubicación fija para que los archivos de arranque del sistema se puedan ubicar correctamente. 

21. FAT Un disco con formato FAT se asigna en clústeres, cuyo tamaño viene determinado por el tamaño del volumen. Cuando se crea un archivo, se crea una entrada en el directorio y se establece el primer número de clúster que contiene datos. Esta entrada de la tabla FAT indica que este es el último clúster del archivo o bien señala al clúster siguiente. 

22. FAT La actualización de la tabla FAT es muy importante y requiere mucho tiempo. Si la tabla FAT no se actualiza con regularidad, podría producirse una pérdida de datos. Requiere mucho tiempo porque las cabezas lectoras de disco deben cambiar de posición y ponerse a cero en la pista lógica de la unidad cada vez que se actualiza la tabla FAT. 

23. FAT No hay ninguna organización en cuanto a la estructura de directorios de FAT, y se asigna a los archivos la primera ubicación libre de la unidad. Además , FAT solo es compatible con los atributos de los archivos de almacenamiento, del sistema, ocultos y de solo lectura.

24. FAT - SECCIONES El sistema de archivos FAT se compone de 4 secciones: El sector de arranque. Siempre es el primer sector de la partición (volumen) e incluye información básica, punteros a las demás secciones, y la dirección de la rutina de arranque del sistema operativo.

25. FAT - SECCIONES La región FAT. Contiene dos copias de la tabla de asignación de archivos (por motivos de seguridad). Esto son mapas de la partición, indicando qué clusters están ocupados por los ficheros.

26. FAT - SECCIONES La región del directorio raíz. Es el índice principal de carpetas y ficheros. Este índice es un tipo especial de archivo que almacena las sub-carpetas y ficheros que componen cada carpeta. Cada entrada del directorio contiene el nombre del archivo o carpeta (máximo 8 caracteres), su extensión (máximo 3 caracteres), sus atributos (archivo, carpeta, oculto, del sistema, o volumen), la fecha y hora de creación, la dirección del primer clúster donde están los datos, y por último, el tamaño que ocupa.

27. FAT - SECCIONES El directorio raíz ocupa una posición concreta en el sistema de ficheros, pero los índices de otras carpetas ocupan la zona de datos como cualquier otro fichero. Los nombres largos se almacenan ocupando varias entradas en el índice para el mismo fichero o carpeta .

28. FAT - SECCIONES La región de datos. Es el lugar donde se almacena el contenido de ficheros y carpetas. Por tanto, ocupa casi toda la partición. El tamaño de cualquier archivo o carpeta puede ser ampliado siempre que queden suficientes clusters libres. Cada cluster está enlazado con el siguiente mediante un puntero. Si un determinado cluster no se ocupa por completo, su espacio remanente se desperdicia.

29. FAT - VERSIONES FAT 12: direccionamiento de 12 bits, el tamaño máximo de un archivo era de 32 MB, el mismo tamaño máximo que podía tener la unidad de almacenamiento FAT 16: 16 bits, tamaño máximo de archivo y de partición: 2 GB FAT 32: 32 bits, tamaño máximo de archivo 4 GB y soporta volúmenes de hasta 10 TB

30. FAT 32 - CARACTERÍSTICAS FAT32 presenta las siguientes mejoras con respecto a versiones anteriores del sistema de archivos FAT : FAT32 admite unidades de hasta 2 terabytes de tamaño. FAT32 aprovecha el espacio de forma más eficiente. FAT 32 utiliza clústeres menores (es decir, clústeres de 4 KB a 8 KB), lo que significa entre un 10 y un 15 por ciento de mejora en el uso del espacio con respecto a unidades grandes con sistemas de archivos FAT o FAT16.

31. FAT 32 - CARACTERÍSTICAS FAT32 es más robusto. Puede reubicar la carpeta raíz y utilizar la copia de seguridad de la tabla de asignación de archivos en lugar de la copia predeterminada. Además, el registro de inicio de las unidades FAT32 se ha ampliado para incluir una copia de las estructuras de datos críticas. Por lo tanto, las unidades FAT32 son menos susceptibles a un único punto de error que las unidades FAT16 existentes .

32. FAT 32 - CARACTERÍSTICAS FAT32 es más flexible. La carpeta raíz de una unidad FAT32 es una cadena de clústeres ordinaria, de manera que puede ubicarse en cualquier unidad. Las limitaciones presentes en versiones anteriores con respecto al número de entradas de la carpeta raíz ya no existen.

33. FAT – NOMBRES DE ARCHIVOS 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:. " / \ [ ] : ; | = ,

34. FAT – NOMBRES DE ARCHIVOS Si se utiliza cualquiera de estos caracteres, pueden producirse resultados inesperados. El nombre no puede contener espacios en blanco.  Los nombres siguientes están reservados: CON, AUX, COM1, COM2, COM3, COM4, LPT1, LPT2, LPT3, PRN, NUL Todos los caracteres se convertirán a mayúsculas.

35. FAT – VENTAJAS 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.

36. FAT – DESVENTAJAS 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.

37. 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. 

38. NTFS 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

39. NTFS 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. 

40. NTFS 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.

41. NTFS 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.

42. NTFS 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. 

43. NTFS 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.

44. NTFS 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.

45. NTFS 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.

46. NTFS - VENTAJAS 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. 

47. NTFS - DESVENTAJAS 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. 

48. NTFS - DESVENTAJAS 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. 

49. NTFS – NOMBRES DE ARCHIVO Los nombres de archivo y de directorio pueden tener hasta 255 caracteres de longitud, incluyendo cualquier extensión. Los nombres conservan el modelo de mayúsculas y minúsculas, pero no distinguen mayúsculas de minúsculas. NTFS no realiza ninguna distinción de los nombres de archivo basándose en el modelo de mayúsculas y minúsculas. Los nombres pueden contener cualquier carácter excepto los siguientes:? " / \ < > * | :

50. NTFS – NOMBRES DE ARCHIVO En la actualidad, desde la línea de comandos solo se pueden crear nombres de archivo de un máximo de 253 caracteres. NOTA: las limitaciones del hardware subyacente pueden imponer otras limitaciones sobre el tamaño de partición en cualquier sistema de archivos. En concreto, una partición de arranque solo puede tener un tamaño de 7,8 GB y existe una limitación de 2 terabytes en la tabla de particiones.