PARTICIONES PRIMARIAS
En los equipos PC, originales de IBM, estas particiones tradicionalmente usan una estructura llamada Tabla de particiones, ubicada al final
del registro de arranque maestro (MBR, Master
Boot Record). Esta tabla, que no
puede contener más de 4 registros de particiones, específica para cada una su principio,
final y tamaño en los diferentes modos de
direccionamiento, así también como un solo número, llamado partition type, y un marcador que indica si la partición está activa
o no (sólo puede haber una partición activa a la vez). El marcador se usa
durante el arranque; después de que el BIOS cargue el registro
de arranque maestro en la
memoria y lo ejecute, el MBR de DOS comprueba la tabla de partición a su final y localiza
la partición activa. Entonces carga el sector de arranque de
esta partición en memoria y la ejecuta. A diferencia del registro de arranque maestro, generalmente independiente del sistema operativo, el sector de arranque está instalado junto con el sistema operativo y sabe
cómo cargar el sistema ubicado en ese disco en particular.
Notar que mientras la presencia de un marcador
activo se estandariza, no se utiliza en todos los gestores de arranque. Por
ejemplo, los gestores LILO, GRUB (muy comunes en el sistema Linux) y XOSL no buscan en
la tabla de particiones del MBR la partición activa; simplemente cargan una
segunda etapa (que puede ser contenida en el resto del cilindro 0 ó en el
sistema de archivos). Después de cargar la segunda etapa se puede cargar el
sector de arranque de cualquiera de las particiones del disco (permitiendo al
usuario seleccionar la partición), o si el gestor conoce cómo localizar el kernel (núcleo)
del sistema operativo en una de las particiones (puede permitir al usuario
especificar opciones de kernel adicionales
para propósitos de recuperación estratégicos.
La partición primaria
Es la primera y la más importante, cualquier disco
duro que se vaya a usa para almacenar un SO, forzosamente debe tener una partición
primaria, pues son ellas de quienes se puede iniciar la carga del SO
Particiones extendidas y lógicas
Cualquier
versión del DOS puede leer sólo una partición FAT
primaria en el disco duro. Esto unido al deterioro de la FAT con el uso y al
aumento de tamaño de los discos movió a Microsoft a crear un esquema mejorado
relativamente simple: una de las entradas de la tabla de partición principal
pasó a llamarse partición extendida y recibió un número de tipo de partición
especial (0x05). El campo inicio de partición tiene la ubicación del primer
descriptor de la partición extendida, que a su vez tiene un campo similar con
la ubicación de la siguiente; así se crea una lista enlazada de descriptores de
partición. Los demás campos de una partición extendida son indefinidos, no
tienen espacio asignado y no pueden usarse para almacenar datos. Las
particiones iniciales de los elementos de la lista enlazada son las llamadas
unidades lógicas; son espacios asignados y pueden almacenar datos. Los sistemas
operativos antiguos ignoraban las particiones extendidas con número de tipo
0x05, y la compatibilidad se mantenía. Este esquema reemplaza al antiguo ya que
todas las particiones de un disco duro se pueden poner dentro de una sola
partición extendida. Por alguna razón, Microsoft no actualizó su sistema
operativo DOS para arrancar desde una partición extendida, debido a que la
necesidad para particiones primarias se preservaron. Por encima de éstas
todavía se habría permitido una partición FAT primaria por unidad, significando
todas las otras particiones FAT primarias deben tener sus números de tipo de
partición prior cambiando al arranque DOS, para que ésta sea capaz de proceder.
Esta técnica, usada por varios administradores de arranque populares, se llama
ocultación de la partición. Sin embargo hay que tener en cuenta una quinta
partición que se puede comprimir pero no es muy recomendable.
La partición extendida
La partición extendida es un partición meramente de
almacenamiento, en ella no se puede albergar un SO y arrancarlo desde ahí, pues
este tipo de partición no es arrancable (booteable)
Las unidades lógicas
Mientras que solo pueden existir en un disco duro 4
particiones primarias o 3 particiones primarias y 1 Extendida dentro de la partición
extendida podemos crear más espacios, llamados unidades lógicas, por lo tanto
podemos tener 3 particiones primarias, 1 Extendida, y dentro de la extendida un
número infinito de unidades lógicas. Algo más o menos así:
Razones para el uso de particiones
§ Algunos
sistemas de archivos (p.e. versiones antiguas de sistemas FAT de Microsoft)
tienen tamaños máximos más pequeños que los que el tamaño que proporciona un
disco, siendo necesaria una partición de tamaño pequeño, para que sea posible
el adecuado funcionamiento de este antiguo sistema de archivos.
§ Se
puede guardar una copia de seguridad de los datos del usuario en otra partición
del mismo disco, para evitar la pérdida de información importante. Esto es
similar a un RAID,
excepto en que está en el mismo disco.
§ En
algunos sistemas operativos aconsejan más de una partición para funcionar, como
por ejemplo, la partición de intercambio (swap)
en los sistemas operativos basados en Linux.
§ A
menudo, dos sistemas operativos no pueden coexistir en la misma partición, o
usar diferentes formatos de disco “nativo”. La unidad se particiona para
diferentes sistemas operativos.
§ Uno
de los principales usos que se le suele dar a las particiones (principalmente a
la extendida) es la de almacenar toda la información del usuario (entiéndase
música, fotos, vídeos, documentos), para que al momento de reinstalar algún
sistema operativo se formatee únicamente la unidad que lo contiene sin perder
el resto de la información del usuario.
Las ventajas del uso de particiones extendidas
Las
particiones extendidas se inventaron para superar el límite de 4 particiones
primarias máximas por cada disco duro y poder crear un número ilimitado de
unidades lógicas, cada una con un sistema de archivos diferente de la otra. Todos los
sistemas modernos (Linux, cualquier Windows basado en NT e incluso OS/2) son capaces de
arrancar desde una unidad lógica. Sin embargo, el MBR por defecto utilizado por
Windows y DOS sólo es capaz de continuar el proceso de arranque con una
partición primaria. Cuando se utiliza este MBR, es necesario que exista por lo
menos una partición primaria que contenga un cargador de arranque (comúnmente
el NTLDR de Windows). Otros cargadores de arranque que reemplazan el MBR, como
por ejemplo GRUB, no
sufren de esta limitación.
FAT
Es un sistema de archivosdesarrollado para MS-DOS, así
como el sistema de archivos principal de las ediciones no empresariales de Microsoft Windowshasta Windows Me.
FAT es
relativamente sencillo. A causa de ello, es un formato popular para disquetes admitido prácticamente por todos lossistemas operativos existentes para computadora personal. Se utiliza como mecanismo de
intercambio de datos entre sistemas operativos distintos que coexisten en la
misma computadora, lo que se conoce como entorno
multiarranque.
También se utiliza entarjetas de memoria y dispositivos similares.
Las
implementaciones más extendidas de FAT tienen algunas desventajas. Cuando se
borran y se escriben nuevos archivos tiende a dejar fragmentos dispersos de
éstos por todo el soporte. Con el tiempo, esto hace que el proceso de lectura o
escritura sea cada vez más lento. La denominada desfragmentación es la solución a esto, pero es un
proceso largo que debe repetirse regularmente para mantener el sistema de
archivos en perfectas condiciones. FAT tampoco fue diseñado para ser redundante
ante fallos. Inicialmente solamente soportaba nombres cortos de archivo: ocho
caracteres para el nombre más tres para la extensión. También carece de
permisos de seguridad: cualquier usuario puede acceder a cualquier archivo.
El sistema de archivos FAT se compone de cuatro
secciones:
*Sector de arranque.
*Región FAT: que contiene la tabla de asignación de archivos.
*La región del directorio raíz.
*La región de datos: donde se almacena el contenido de ficheros y carpetas.
Actualmente el sistema FAT es reemplazado opcionalmente en Windows XP y superiores por el sistema NTFS.
*Sector de arranque.
*Región FAT: que contiene la tabla de asignación de archivos.
*La región del directorio raíz.
*La región de datos: donde se almacena el contenido de ficheros y carpetas.
Actualmente el sistema FAT es reemplazado opcionalmente en Windows XP y superiores por el sistema NTFS.
FAT16
En 1987
apareció lo que hoy se conoce como el formato FAT16.
Se eliminó el contador de sectores de 16 bits. El tamaño de la partición ahora
estaba limitado por la cuenta de sectores por clúster,
que era de 8 bits. Esto obligaba a usar clúster de 32 Kbyte con los usuales 512 bytes
por sector. Así que el límite definitivo de FAT16 se situó en los 2 gigabytes.
Esta
mejora estuvo disponible en 1988 gracias a MS-DOS 4.0. Mucho más tarde, Windows NT aumentó el tamaño máximo del clúster 64 kilobytes gracias al
"truco" de considerar la cuenta de clúster como un entero sin signo. No obstante,
el formato resultante no era compatible con otras implementaciones de la época,
y además, generaba más fragmentación interna (se ocupaban clústerenteros aunque solamente
se precisaran unos pocos bytes). Windows 98 fue compatible con esta extensión en
lo referente a lectura y escritura. Sin embargo, sus utilidades de disco no
eran capaces de trabajar con ella.
FAT32
Fue la respuesta para superar el
límite de tamaño de FAT16 al mismo tiempo que se mantenía la compatibilidad con
MS-DOS en modo real. Microsoft decidió implementar una nueva generación de FAT utilizando direcciones de clúster de 32 bits (aunque sólo 28 de esos
bits se utilizaban realmente).
En
teoría, esto debería permitir aproximadamente 268.435.538 clúster, arrojando tamaños de
almacenamiento cercanos a los ochoterabytes. Sin embargo, debido a limitaciones en la utilidad ScanDisk de Microsoft, no se permite que FAT32
crezca más allá de 4.177.920 clúster por partición (es decir, unos 124
gigabytes). Posteriormente, Windows 2000 y XP situaron el límite de FAT32 en
los 32 gigabytes. Microsoft afirma que es una decisión de diseño, sin embargo,
es capaz de leer particiones mayores creadas por otros medios.
FAT32
apareció por primera vez en Windows 95 OSR2. Era necesario reformatear para
usar las ventajas de FAT32. Curiosamente,Drives pace 3 (incluido con Windows 95 y 98) no
lo soportaba. Windows 98 incorporó una herramienta para convertir de FAT16 a
FAT32 sin pérdida de los datos. Este soporte no estuvo disponible en la línea
empresarial hasta Windows 2000.
El
tamaño máximo de un archivo en FAT32 es 4 gigabytes (232−1 bytes),
lo que resulta engorroso para aplicaciones de captura y edición de video, ya
que los archivos generados por éstas superan fácilmente ese límite.
NTFS
Es un sistema de archivos de Windows NTincluido en las versiones de Windows 2000, Windows XP, Windows Server 2003, Windows Server 2008, Windows Vista y Windows 7. Está basado en el sistema de archivos HPFS deIBM/Microsoft usado en el sistema operativo OS/2, y
también tiene ciertas influencias del formato de archivos HFS diseñado por Apple.
NTFS permite
definir el tamaño del clúster, a partir de 512 bytes (tamaño mínimo de un sector) de forma independiente al tamaño
de la partición.
Es un
sistema adecuado para las particiones de gran tamaño requeridas en estaciones
de trabajo de alto rendimiento y servidores puede manejar volúmenes de,
teóricamente, hasta 264–1 clústeres. En la práctica, el máximo
volumen NTFS soportado es de 232–1 clústeres (aproximadamente 16 TiB usando clústeres de 4 KiB).
Su
principal inconveniente es que necesita para sí mismo una buena cantidad de
espacio en disco duro, por lo que no es recomendable su uso en discos con menos
de 400 MiBlibres.
Características
El
tamaño mínimo recomendado para la partición es de 10 GB. Aunque son posibles
tamaños mayores, el máximo recomendado en la práctica para cada volumen es de 2
TB (Terabytes). El tamaño máximo de fichero viene limitado por el tamaño del
volumen. Tiene soporte para archivos dispersos.
Hay
tres versiones de NTFS: v1.2 en NT 3.51, NT 4, v3.0 en Windows 2000 y v3.1 enWindows XP, Windows 2003 Server, Windows Vista y v5.1 en Windows 2008. Estas versiones reciben en ocasiones las denominaciones
v4.0, v5.0, v5.1, v 5.2, y v 6.0 en relación con la versión de Windows en la
que fueron incluidas. Las versiones más recientes han incluido algunas
características nuevas, tales como cuotas de disco y puntos de montaje de volúmenes.
Funcionamiento
Todo lo
que tiene que ver con los ficheros se almacena en forma de metadatos. Esto
permitió una fácil ampliación de características durante el desarrollo de
Windows NT. Un ejemplo lo hallamos en la inclusión de campos de indizados añadidos
para posibilitar el funcionamiento de Active Directory.
Los
nombres de archivo son almacenados en Unicode (UTF-16), y la
estructura de ficheros en árboles-B, una estructura de datos compleja que acelera el acceso a
los ficheros y reduce la fragmentación, que era lo más criticado del sistema FAT.
Se
emplea un registro transaccional (jornal) para garantizar la integridad del
sistema de ficheros (pero no la de cada archivo). Los sistemas que emplean NTFS
han demostrado tener una estabilidad mejorada, que resultaba un requisito
ineludible considerando la naturaleza inestable de las versiones más antiguas
de Windows NT.
Sin
embargo, a pesar de lo descrito anteriormente, este sistema de archivos posee
un funcionamiento prácticamente secreto, ya que Microsoft no ha liberado su código como hizo con FAT.
Gracias
a la ingeniería inversa, aplicada sobre el sistema de
archivos, se desarrollaron controladores como el NTFS-3G que actualmente proveen a sistemas
operativosGNU/Linux, Solaris, MacOS X o BSD, entre otros, de soporte completo de
lectura y escritura en particiones NTFS.
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