Sistemas de archivos

1. INGENIERÍA DE EJECUCIÓN EN INFORMÁTICA
SECCIÓN 1




INSTITUTO PROFESIONAL SANTO TOMAS, PUERTO MONTT
Sistema de archivos.
Informe teórico.



Manuel García Marcelli
23/05/2011

2. Hardware y conectividad
de
equipos personales

2


Índice.

INTRODUCCIÓN. ............................................................................................................ 3
OBJETIVOS. ................................................................................................................... 4
GENERALES: ............................................................................................................................ 4
ESPECIFICOS: ........................................................................................................................... 4
SISTEMA DE ARCHIVOS. ................................................................................................. 5
RUTAS Y NOMBRES DE ARCHIVOS. ................................................................................. 6
MÉTODOS DE ACCESO. .................................................................................................. 7
OPERACIONES BÁSICAS. ................................................................................................ 8
SISTEMA DE ARCHIVOS FAT 16 Y FAT 32. ...................................................................... 10
TABLA DE ASIGNACIÓN DE ARCHIVOS. ......................................................................................... 10
 FAT 16. ....................................................................................................................... 11
 FAT 32. ....................................................................................................................... 12
SISTEMAS DE ARCHIVOS NTFS. .................................................................................... 13
TABLA MAESTRA DE ARCHIVOS. ................................................................................................. 13
SISTEMAS DE ARCHIVOS EXT 2, EXT 3 Y EXT 4. .............................................................. 14
CONCLUSIÓN. .............................................................................................................. 15
BIBLIOGRAFÍA. ............................................................................................................ 16

3. Hardware y conectividad
de
equipos personales

3


Introducción.
unque los discos rígidos pueden ser muy chicos, aún así contienen
millones de bits, por lo tanto necesitan organizarse para poder ubicar la
información de una manera más óptima. Éste es el propósito del sistema de
archivos. Un disco rígido se conforma de varios discos circulares que giran en
torno a un eje. Las pistas (áreas concéntricas escritas a ambos lados del
disco) se dividen en piezas llamadas sectores (cada uno de los cuales
contiene 512 bytes). El formateado lógico de un disco permite que se cree un
sistema de archivos en el disco, lo cual, a su vez, permitirá que un sistema
operativo use el espacio disponible en disco para almacenar y utilizar
archivos. El sistema de archivos se basa en la administración de clústers, la
unidad de disco más chica que el sistema operativo puede administrar.
Un clúster consiste en uno o más sectores. Por esta razón, cuanto más
grande sea el tamaño del clúster, menores utilidades tendrá que administrar
el sistema operativo.

Por el otro lado, ya que un sistema operativo sólo sabe administrar unidades
enteras de asignación (es decir que un archivo ocupa un número entero de
clústers), cuantos más sectores haya por clúster, más espacio desperdiciado
habrá. Por esta razón, la elección de un sistema de archivos es importante.
En La actualidad podemos encontrar diversos tipos de sistemas de archivos
los cuales se clasifican en tres tipos: sistema de archivos de disco, de red y de
propósito especial. Dentro de estas clasificaciones podemos encontrar los
sistemas de archivos que abarcará este informe como el FAT (16 Y 32), que
son usados generalmente en medios de almacenamiento como disquetes y
pendrives, el NTFS que es un sistema de archivos de Windows NT y los
usados por Unix/Linux EXT 2, 3 y 4.


A

4. Hardware y conectividad
de
equipos personales

4


Objetivos.

Generales:
“Investigar el concepto de sistema de archivos para poder entender de una
manera más óptima el significado de este y poder así poner en práctica todos
los conocimientos teóricos adquiridos al finalizar este informe.”


Específicos:
“Recopilar información de diferentes medios para luego estudiarla y
analizarla y así poder redactar un informe para poder adquirir los
conocimientos básicos referente al sistema de archivos y su importancia.”

5. Hardware y conectividad
de
equipos personales

5


Sistema de archivos.

Un sistema de archivos son los métodos y estructuras de datos que un
sistema operativo utiliza para seguir la pista de los archivos de un disco o
partición; es decir, es la manera en la que se organizan los archivos en el
disco, con el fin de hacer más fácil la tarea de encontrarlos y accederlos. El
término también es utilizado para referirse a una partición o disco que se
está utilizando para almacenamiento, o el tipo del sistema de archivos que
utiliza. Así uno puede decir “tengo dos sistemas de archivo” refiriéndose a
que tiene dos particiones en las que almacenar archivos.
En general, los sistemas operativos tienen su propio sistema de archivos. En
ellos, los sistemas de archivos pueden ser representados de forma textual o
gráficamente utilizando un gestor de archivos.

Los sistemas de archivos pueden ser clasificados en tres categorías:
 Sistema de archivos de disco: Diseñado para el almacenamiento,
acceso y manipulación de archivos en un dispositivo
de almacenamiento.

 Sistema de archivos de red: Diseñado para acceder a sus archivos a
través de una red.

 Sistema de archivos de propósito especial: Son
aquellos tipos de sistemas de archivos que no son ni sistemas de
archivos de disco, ni sistemas de archivos de red.

6. Hardware y conectividad
de
equipos personales

6


Rutas y nombres de archivos.

El fin de un sistema de archivos es hacer más fácil la tarea de encontrar y
acceder a los archivos por lo que utilizan en la mayoría de los casos una
estructura jerárquica en la cual se declara la ubicación precisa de un archivo
con una cadena de texto llamada ruta. La nomenclatura para rutas varía de
sistema en sistema, pero mantienen por lo general una misma estructura.
Una ruta viene dada por una sucesión de nombres de directorios y
subdirectorios, ordenados jerárquicamente de izquierda a derecha y
separados por algún carácter especial que suele ser una diagonal ('/') o
diagonal invertida ('\') y puede terminar en el nombre de un archivo presente
en la última rama de directorios especificada. De este modo, por ejemplo en
un sistema Unix/Linux podemos encontrar la siguiente estructura jerárquica:
 /home/usuario/música/canción.ogg

Donde “/” representa el directorio raíz donde está montado el sistema de
archivos, “home/usuario/música/” es la ruta del archivo y “canción.ogg” es
el nombre del archivo.

En un sistema Windows podemos encontrar la siguiente estructura
jerárquica:
 C:\Documents and Settings\usuario\Mis documentos\mi musica
\canción.mp3

Donde “C:” es la unidad de almacenamiento donde se encuentra el archivo,
“\Documents and Settings\usuario\Mis documentos\mi musica \” es la ruta
del archivo, “canción” es el nombre del archivo y “.mp3” es la extensión del
archivo la que identificara qué aplicación está asociada con el archivo en
cuestión.

7. Hardware y conectividad
de
equipos personales

7


Métodos de acceso.

Los métodos de acceso se refieren a las capacidades que el sistema de
archivos provee para acceder a los datos dentro de los directorios y medios
de almacenamiento en general. Existen tres formas generales:
 Acceso secuencial: Es el método más lento y consiste en recorrer los
componentes de un archivo uno en uno hasta llegar al registro
deseado. Se necesita que el orden lógico de los registros sea igual al
orden físico en el medio de almacenamiento. Este tipo de acceso se
usa comúnmente en cintas y cartuchos.

 Acceso directo: Permite acceder a cualquier sector o registro
inmediatamente. Este tipo de acceso es rápido y se usa comúnmente
en discos duros y discos o archivos manejados en memoria de acceso
aleatorio.

 Acceso directo indexado: Este tipo de acceso es útil para grandes
volúmenes de información o datos. Consiste en que cada archivo tiene
una tabla de apuntadores, donde cada apuntador va a la dirección de
un bloque de índices, lo cual permite que el archivo se expanda a
través de un espacio enorme. Consume una cantidad importante de
recursos en las tablas de índices pero es muy rápido.

8. Hardware y conectividad
de
equipos personales

8


Operaciones básicas.

Independientemente del sistema de archivos que se utilice este debe proveer
un conjunto de llamadas al sistema para operar con los datos y proveer
mecanismos de protección y seguridad. Las operaciones básicas que la
mayoría de los sistemas de archivos soportan son:
 Crear (create): Permite crear un archivo sin datos, con el propósito de
indicar que ese nombre ya está usado y se deben crear las estructuras
básicas para soportarlo. Cada archivo dentro de un sistema de archivos
debe tener un nombre único.
 Borrar (delete): Eliminar el archivo y liberar los bloques para su uso
posterior.
 Abrir (open): Antes de usar un archivo se debe abrir para que el
sistema conozca sus atributos, tales como el dueño, la fecha de
modificación, etc.
 Cerrar (close): Después de realizar todas las operaciones deseadas, el
archivo debe cerrarse para asegurar su integridad y para liberar
recursos de su control en la memoria.
 Leer o Escribir (read, write): Añadir información al archivo o leer el
carácter o una cadena de caracteres a partir de la posición actual.
 Concatenar (append): Es una forma restringida de la llamada “write”,
en la cual sólo se permite añadir información al final del archivo.
 Localizar (seek): Para los archivos de acceso directo se permite
posicionar el apuntador de lectura o escritura en un registro aleatorio,
a veces a partir del inicio o final del archivo.
 Leer atributos: Permite obtener una estructura con todos los atributos
del archivo especificado, tales como permisos de escritura, de borrado,
ejecución, etc.

9. Hardware y conectividad
de
equipos personales

9


 Poner atributos: Permite cambiar los atributos de un archivo, por
ejemplo en UNIX, donde todos los dispositivos se manejan como si
fueran archivos, es posible cambiar el comportamiento de una
terminal con una de estas llamadas.
 Renombrar (rename): Permite cambiarle el nombre e incluso a veces
la posición en la organización de directorios del archivo especificado.

10. Hardware y conectividad
de
equipos personales

10


Sistema de archivos FAT 16 y FAT 32.

El primer sistema de archivos en ser utilizado en un sistema operativo de
Microsoft fue el sistema FAT, que utiliza una tabla de asignación de archivos.
La tabla de asignación de archivos es en realidad un índice que crea una lista
de contenidos del disco para grabar la ubicación de los archivos que éste
posee. Cuando guardamos un archivo este se almacena de forma
fragmentada en diferentes clúster, o dicho de otra forma se almacena en
clusters no consecutivos del disco. La tabla de asignación de archivos (FAT)
permite al sistema operativo utilizar clústers no consecutivos para almacenar
los archivos.
El FAT es un formato sencillo, muy popular para ser usado en disquete,
tarjetas de memoria, almacenamiento USB y dispositivos similares.


Tabla de asignación de archivos.

La Tabla de Asignación de Archivos es una lista de valores digitales que
describe la asignación de los clústers de una partición o, dicho de otra forma,
el estado de cada clúster de la partición en la que se encuentra. De hecho,
cada celda de la tabla de asignación corresponde a un clúster. Cada celda
contiene un número que indica si un archivo está utilizando el clúster. De ser
así, indica la ubicación del siguiente clúster en el archivo. De esta forma, se
obtiene una cadena FAT, la cual es una lista vinculada de referencias que
apunta a los clústers sucesivos hasta el final del archivo.

11. Hardware y conectividad
de
equipos personales

11


 FAT 16.
La FAT 16 es el sistema de archivos de MS-DOS y Windows 95 y se caracteriza
por utilizar 16 bits para los números de cluster, es decir, esto implica que las
direcciones de clúster no pueden ser mayores a 16 bits. El número máximo
de clústers al que se puede hacer referencia con el sistema FAT 16 es, por
consiguiente, 2
16
(65536) clústers.
La FAT 16 tiene dos inconvenientes muy importantes, casi fundamentales. En
primer lugar, se utilizan clusters demasiado grandes y, en segundo lugar, no
permite crear unidades superiores a 2 GB.

 Clusters muy grandes: Las unidades con FAT 16 utilizan clusters que
tienen un tamaño excesivamente grande, lo que provoca un desperdicio
importante del espacio libre en el disco duro, ya que, si se tiene por
ejemplo, un archivo con un tamaño de de 4 bytes y un cluster de 16 KB
será almacenado en ese cluster entero y el espacio sobrante quedara
como un espacio perdido. En este caso serian más de 15 KB perdidos.

 No permite crear unidades superiores a 2 GB: La FAT 16 no permite crear
unidades de disco superiores a 2 GB (superiores a 2047 MB). Esto no
quiere decir que los sistemas operativos que trabajen con FAT 16 sean
incapaces de gestionar discos duros superiores a 2 GB, sino que la unidad
de disco lógica (no el disco duro físico) no puede ser mayor de 2 GB. El
disco se puede dividir en varias particiones, creando de esta forma
diferentes unidades lógicas. Pues bien, si se requiere que alguna de esas
unidades tenga más de 2 GB, no se puede usar FAT 16 y se debe usar FAT
32.

12. Hardware y conectividad
de
equipos personales

12


 FAT 32.
La FAT 32 es una tabla de localización de archivos que utiliza 32 bits para los
números de cluster. La FAT 32 resuelve los problemas de la FAT 16, aunque
sea a costa de pagar el precio de cierta incompatibilidad. Las principales
características de la FAT 32 son las siguientes:

 Unidades de más de 2 GB: Si se utiliza FAT 32 se puede crear unidades de
disco con más de 2 GB, lo que es interesante en muchos casos, sobre
todo ahora que todos los discos duros que se venden superan con creces
ese tamaño.

 Clusters más pequeños: La FAT 32 utiliza clusters mucho más pequeños
que la FAT 16, lo que evita los problemas de pérdida de espacio
mencionados anteriormente. Por ejemplo, las unidades hasta 8 GB usan
clusters de 4 KB.

 Velocidad: La FAT 32 ofrece la misma velocidad que FAT 16 al trabajar
desde Windows. Sin embargo, la FAT 32 es más lenta cuando se trabaja
en aplicaciones DOS o en modo DOS.

 No es compatible con FAT 16: Si se arranca el ordenador con un sistema
operativo que no soporta FAT 32, por ejemplo, MS-DOS 6.2, Windows NT
4.0, Windows 3.1 o la versión original de Windows 95, no podrá acceder a
los datos de la unidad FAT 32.

 No se puede usar en unidades de menos de 512 MB: Sólo es posible
crear una FAT 32 en las unidades de disco cuyo tamaño sea superior a
512 MB. Es decir, todas las unidades de menos de 512 MB siempre
utilizan FAT 16.

13. Hardware y conectividad
de
equipos personales

13


Sistemas de archivos NTFS.

Es un sistema de archivos de Windows NT incluido en las versiones de
Windows 2000, Windows XP, Windows Server 2003, Windows Server
2008, Windows Vista y Windows 7. El sistema de archivos NTFS (Sistema de
archivos de nueva tecnología) se basa en una estructura llamada "tabla
maestra de archivos" o MFT, la cual puede contener información detallada en
los archivos. Este sistema permite el uso de nombres extensos, aunque, a
diferencia del sistema FAT32, distingue entre mayúsculas y minúsculas.
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. En teoría, el tamaño límite de
una partición es de 16 exabytes (17 mil millones de TB). Sin embargo, el
límite físico de un disco es de 2TB.
Es a nivel de la seguridad que el NFTS se destaca, ya que permite que se
definan atributos para cada archivo, brindando muchas más seguridad que la
FAT.

Tabla maestra de archivos.

La Tabla maestra de archivos es una tabla de valores numéricos. Cada celda
de estos valores describe la asignación de clústers de una partición. En otras
palabras, es el estado (utilizado o no por un archivo) de cada clúster en la
partición en la que está ubicada.

14. Hardware y conectividad
de
equipos personales

14


Sistemas de archivos EXT 2, EXT 3 Y EXT 4.

Estos sistemas de archivos, en forma general, son una evolución del sistema
EXT, que surge en Linux para sustituir al sistema de archivos de Minix.
El Segundo sistema de archivos Extendido fue pensado como un sistema de
archivos extensible para Linux y es el que tuvo más éxito en la comunidad
Linux y es básico para todas las distribuciones actuales de Linux. El sistema de
archivos EXT2 se construye con la premisa de que los datos contenidos en los
ficheros se guarden en Bloques de Datos. Estos bloques de datos son todos
de la misma longitud y, si bien esa longitud puede variar entre diferentes
sistemas de archivos EXT2 el tamaño de los bloques de un sistema de
ficheros EXT2 en particular se decide cuando se crea.
EXT 3 es una evolución del EXT 2. Para aprovechar la fiabilidad del sistema
EXT 2, los desarrolladores decidieron extender su funcionalidad agregándole
un registro. Es decir, en la implementación, las únicas deferencia importantes
entre EXT 2 y el EXT 3, son: la adición de un archivo registro y el
funcionamiento interno, correspondiente a las operación que se realizan
sobre el FS. (Estructuralmente EXT 2 y EXT 3 son iguales).
EXT 4 es la más reciente evolución de EXT 3, algunas de sus mejoras son las
siguientes:
 Comprobación más rápida del sistema de archivos; los bloques sin alojar
son simplemente ignorados
 Subdirectorios ilimitados; donde EXT 3 tenía un límite de 32.000.
 Ficheros más grandes; EXT 4 soporta volúmenes de hasta 1 EB y tamaños
de fichero de hasta 16 TB.
 EXT 3 puede ser fácilmente actualizado a EXT 4 sin necesidad de
formatear. Esto significa que los datos permanecerán intactos después de
actualizar.

15. Hardware y conectividad
de
equipos personales

15


Conclusión.
Al finalizar este informe se pueden obtener las siguientes conclusiones:
 Un sistema de archivos es una estructura de directorios con algún tipo de
organización el cual nos permite almacenar, crear y borrar archivos en
diferentes formatos.
 El fin de un sistema de archivos es hacer más fácil la tarea de encontrar y
acceder a los archivos.
 En general los sistemas operativos cuentan con su propio sistema de
archivos.
 El sistema de archivos FAT trabaja mediante una tabla de asignación de
archivos y un sistema de archivos NTFS mediante una tabla maestra de
archivos.
 Un sistema de archivos FAT es comúnmente usado en disquetes, tarjetas
de memoria y unidades de almacenamiento USB.
 La principal ventaja de FAT 32 sobre FAT 16 es que el FAT 32 usa el
espacio del disco duro de manera más eficiente debido a que el tamaño
del cluster es más pequeño que los del FAT 16.
 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.
 Un sistema NTFS es mucho más seguro que un sistema FAT, ya que
permite que se definan atributos para cada archivo.
 En la actualidad en Windows es posible elegir entre un FAT o NTFS al dar
formato al disco.
 Los sistemas de archivos EXT 2, 3 y 4 son usados comúnmente por
Unix/Linux y cada uno es una evolución o mejora del anterior.

16. Hardware y conectividad
de
equipos personales

16


Bibliografía.
Este informe se basa en información recopilada, estudiada y combinada de
los siguientes sitios:
 http://www.alegsa.com.ar/Dic/cluster.php
 http://www.alegsa.com.ar/Dic/sistema%20de%20archivos.php
 http://html.rincondelvago.com/sistema-de-archivos-fat.html
 http://es.kioskea.net/contents/repar/filesys.php3
 http://es.kioskea.net/contents/repar/fat32.php3
 http://es.kioskea.net/contents/repar/ntfs.php3
 http://es.wikipedia.org/wiki/NTFS
 http://html.rincondelvago.com/tipos-de-sistemas-de-archivos.html
 http://www.alegsa.com.ar/Dic/ext2.php
 http://es.wikibooks.org/wiki/Sistemas_de_ficheros/Ext2/3
 http://es.wikipedia.org/wiki/Ext3
 http://www.linuxav.net/index.php/2009/03/ext4-explicado-para-todos/
 http://es.wikipedia.org/wiki/Ext4