Sistemas de ficheros

Toda la información que utilizamos se encuentra almacena en dispositivos de almacenamiento como pen drives, disco duros, etc., pero como se almacena esos datos?

Para que se almacene los datos en estos dispositivos se utiliza un sistema de archivos. Un sistema de archivo es un método organizado para almacenar datos de forma que puedan ser escritos y leídos en un dispositivo de almacenamiento. Un sistema de archivo mantiene información importante para el acceso de archivos y directorios, también organiza la información en segmentos físicos llamados bloques, mantiene registro de cuáles son los bloques que contienen los datos de archivo, también que bloques no se han utilizado en el disco y  la dirección física de cada bloque.

Los discos físicamente están divididos en caras, cilindros (pista) y sectores. Las caras o cabezas son los lados del disco. Un CD-ROM o DVD tiene una cara, un disco duro tiene varias caras porque tiene varios discos. Cada cara está divida en pista o cilindro en caso de los discos duros. Y cada pista o cilindro se divide en sectores. Cada sector tiene 512 bytes de datos.

De manera lógica se divide el disco duro en Clúster, este contiene un número de sectores físicos asignados a él. La cantidad de sectores que va a contener un clúster varía dependiendo de la unidad de disco y el tamaño de este. Los sistemas operativos utilizan los clúster para grabar y luego encontrar los archivos dentro del disco duro, y no información física del mismo como en qué cara, pista o sector se encuentra el dato que buscamos.

 Para encontrar los datos se crea un directorio raíz en disco. El directorio raíz se encuentra almacenada por archivo, el clúster de inicio del elemento, el nombre, extensión, tamaño, fecha y hora, así como el estado del mismo.

Cada sistema operativo tiene su sistema de archivos para guardar sus elementos. Sin embargo siendo Microsoft la líder en el mercado mundial, sus sistemas de archivos se ha convertido en estándares en mercado.

Los sistemas de archivos más usados son:

FAT32: FAT  significa en español “Tabla de colocación de archivos” (File Allocation Table). Es el sistema nativo de MS-DOS y Windows. GNU/Linux puede también leerlo y escribirlo, aunque no lo utilice como nativo. Hay 2 tipos FAT como lo es el 16 y el 32, sin embargo nos enfocaremos en este último ya que es el más utilizado. Fat 32 fue implementado en los primeros sistemas operativos de 32 bits, en concreto fue el Windows 95 el primero en usarlo, pero luego se haría muy común en las siguientes entregas de Windows. FAT 32 cuenta con limitaciones adaptadas a las necesidades de estos primeros sistemas. Cuenta con un tamaño de partición máximo de 2 TB. El problema es que el tamaño máximo de archivo permitido es de 4 GB. La seguridad de este tipo de sistema de archivos es más limitada que en otras más recientes, y sólo permite usar 8 caracteres en los nombres de archivo.

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.

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: " / \ [ ] : ; | = ,

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.

NTFS: Significa “sistema de archivos de nueva tecnología” (New Technology File System). Con Windows XP llegó de forma masiva el NTFS, el sistema de archivos más extendido desde entonces, que fue introducido en los sistemas Windows NT, el estándar actual que usan prácticamente todos los ordenadores con Windows actualmente. Este sistema de archivos también usa una limitación de tamaño de partición máximo de 2 TB de tamaño (determinado por el formato de la tabla de partición estándar MBR y del hardware, aunque con el nuevo formato GPT esta limitación desaparece), pero, por el contrario, permite usar archivos de tamaño mayor a 4 GB, con un límite teórico (todavía no alcanzado) que ronda los 16 TB.

La seguridad en el sistema de archivos NTFS es mucho mayor que en los antiguos FAT, ahora es posible asegurar tanto archivos locales como archivos en red.

Este formato es el sucesor de FAT32, desarrollado por Microsoft. NTFS elimina las dos limitaciones de FAT32 (los 4GB y los 8TB). Este formato de archivos también incluye una serie de novedades y mejoras necesarias para que los sistemas operativos modernos puedan funcionar sin problema y, sobre todo, en temas de seguridad, entre otras:

•             Posibilidad de configurar permisos de archivo.

•             Crear y guardar un diario de cambios que nos pueden ayudar a recuperarnos rápidamente de los errores si el ordenador se bloquea.

•             Soporta la creación de copias de seguridad instantáneas.

•             Admite cifrado de archivos.

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 utiliza concepto de clústeres de FAT.

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: ?  "  /  \  <  >  *  |  :

En la actualidad, desde la línea de comandos solo se pueden crear nombres de archivo de un máximo de 253 caracteres.

exFAT: (Extended File Allocation Table) es un sistema de archivos especialmente adaptado para memorias flash presentado con Windows Embedded CE 6.0. Es la nueva generación de sistema de archivos. Prácticamente elimina las limitaciones anteriores de un plumazo: Ahora será posible crear particiones con un tamaño máximo de 128 PetaBytes, es decir, 134.217.728 GB. También tenemos un límite de tamaño de archivo de 16 ExaBytes, es decir, 17.179.869.184 GB de tamaño, una auténtica salvajada. Seguimos con la capacidad de introducir 255 caracteres en los nombres de archivos y la seguridad se ha visto ampliamente mejorada respecto a otros sistemas de archivo.

exFAT vio la luz en 2006 y se introdujo en la mayoría de los sistemas operativos modernos, incluido Windows XP. Este sistema de archivos está pensado para unidades flash, siendo un sistema mucho más liviano que NTFS, sin las características de seguridad de este, pero también sin las limitaciones de FAT32.

Todos los sistemas operativos de PC (Windows, Mac y Linux (aunque en este es posible que tengamos que instalar algunas librerías)) son compatibles de forma nativa con exFAT, al contrario que con NTFS. Este formato de archivos también es compatible con un gran número de dispositivos (televisiones, reproductores multimedia, videoconsolas, etc), aunque no llega al nivel de compatibilidad de FAT32. exFAT podría definirse como una actualización de FAT32 donde prima principalmente la compatibilidad y sencillez del formato de archivos

Otros sistemas de archivos:

WinFS: es un sistema de archivos que fue desarrollado por Microsoft para utilizarlo en su sistema operativo Windows. En un principio, el nombre significaba Windows Future Storage (almacenamiento del futuro), pero ahora significa Windows File System (sistema de archivos de Windows).

ext2: Hasta hace poco era el sistema estándar de Linux. Tiene una fragmentación muy baja, aunque es algo lento manejando archivos de gran tamaño. Fue la continuación del sistema de ficheros ext, implementado en 1992 e integrado en Linux 0.96.

ext3: Es la versión mejorada de ext2, con previsión de pérdida de datos por fallos del disco o apagones. En contraprestación, es totalmente imposible recuperar datos borrados. Es compatible con el sistema de ficheros ext2. Actualmente es el más difundido dentro de la comunidad GNU/Linux y es considerado el estándar.

ext4: Es la última versión de la familia de sistemas de ficheros ext. Sus principales ventajas radican en su eficiencia (menor uso de CPU, mejoras en la velocidad de lectura y escritura) y en la ampliación de los límites de tamaño de los ficheros, ahora de hasta 16TB, y del sistema de ficheros, que puede llegar a los 1024PB (PetaBytes).

ReiserFS: Es el sistema de ficheros de última generación para Linux. Organiza los ficheros de tal modo que se agilizan mucho las operaciones con estos.

SWAP: Es el sistema de ficheros para la partición de intercambio de Linux.

CDFS: (CD-ROM File System). El sistema de archivo utilizado en las unidades CD-ROM para ser reconocidas como unidades lógicas dentro de un ordenador.

UDF: (Universal Disk File System). El sistema de archivo utilizado en los discos DVD-Video (solo permite lectura, no escritura)

Cuál me conviene usar?

Lo normal serie utilizar NTFS ya que es el más extendido y utilizado. Pero sin embargo, podemos tomar en cuenta los siguientes puntos a la hora de escoger el sistema de archivo.

Si tenemos problemas de compatibilidad con algún dispositivo, debemos utilizar FAT32. Ser el formato más antiguo tiene sus ventajas, por ejemplo, que prácticamente cualquier dispositivo va a ser compatible con él, especialmente si estamos hablando de compartir archivos entre dos ordenadores. Por ejemplo, es posible copiar un archivo en una memoria USB formateada en FAT32 desde Windows y leer su contenido, por ejemplo, en un televisor, un móvil o una videoconsola, los cuales probablemente no sean compatibles con el privativo NTFS.

Si tenemos un volumen menor a 400 megas, podemos utilizar el FAT32 debido a la sobrecarga de espacio. . Esta sobrecarga de espacio se refiere a los archivos de sistema NTFS, que normalmente utilizan al menos 4 MB de espacio de unidad en una partición de 100 MB. El sistema de archivos FAT es el más adecuado, ya que FAT se inicia con muy poca sobrecarga.

 Sin embargo, si vamos a utilizar  unidades externas (generalmente memorias USB o tarjetas SD) donde vayamos a guardar archivos de más de 4 GB y que queramos que sea compatible con el mayor número de dispositivos posibles, entonces exFAT es la mejor opción, debido

Gestiona tus sistemas de archivos fácilmente

La forma más sencilla de formatear unidades en todos estos sistemas de archivos es usando la propia herramienta de formateo de Windows, que podremos encontrar haciendo clic encima de cualquier unidad y pulsando la opción “Formatear…”. Windows determinará el sistema idóneo de formateo de esa unidad.

También existen populares soluciones de terceros que nos ayudarán a la hora de crear unidades con cualquier tipo de sistema de archivos o particiones personalizadas en discos duros. Una de ellas es Rufus, y otra es Partition Manager 14.