Sistema de Archivos
Definición
Para comenzar digamos que un sistema de archivos es un método de abstracción que permite al usuario (humano) entender y ordenar los bits que componen los bytes usados por el harware.
Un sistema de archivo está diseñado para el almacenamiento de archivos en una unidad de disco. Dependen de un gestor de archivos para ser manipulados, ya que sin este no se pueden ejecutar órdenes que interactuen con los archivos que contiene. Está conformado sectores de almacenamiento de aprox. 512 bytes de tamaño. Se encarga de determinar que sectores utilizar y de que forma hacerlo que el almacenado de información. Esta organización se visualiza como archivos y carpetas para hacerlo fácil de usar y entender para el usuario final. De igual forma los sistemas de archivos poseen directorios que relacionan los nombres de los archivos con los archivos propiamente dichos. Esto se llama table de asignación de archivos y las mas comunes son FAT en windows e INODOS en Linux.
¿Para qué sirve un sistema de archivos?
Los sistemas de archivos tradicionales proveen métodos para crear, mover, renombrar y eliminar tanto archivos como directorios, pero carecen de métodos para crear, por ejemplo, enlaces adicionales a un directorio o archivo (enlace duro en Unix) o renombrar enlaces padres.
El acceso seguro a sistemas de archivos básicos puede estar basado en los esquemas de lista de control de acceso o capacidades. Las listas de control de acceso hace décadas que demostraron ser inseguras, por lo que los sistemas operativos experimentales utilizan el acceso por capacidades. Los sistemas operativos comerciales aún funcionan con listas de control de acceso.
Historia de los Sistemas de Archivos en Windows
FAT
El más famoso y sencillo de todos los conocidos. fue creado por Bill Gates y Marc McDonald en 1977 con el objeto de manejar discos en BASIC. El sistema de archivos FAT se caracteriza por la tabla de asignación de archivos (FAT), que en realidad es una tabla en la que reside la parte "superior" del volumen. Para proteger el volumen, se conservan dos copias de la FAT por si una de ellas resulta dañada. Además, las tablas de FAT y el directorio raíz deben almacenarse en una ubicación fija para que se puedan encontrar correctamente los archivos de inicio del sistema. Un disco formateado con FAT se asigna en clústeres, cuyo tamaño está 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 éste es el último clúster del archivo o señala al clúster siguiente. 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 sólo es compatible con los atributos de archivo de sólo lectura, oculto, sistema y modificado. Utilizado en DOS y Windows.
FAT 12
Versión de 12 bits (1977). Formaba parte del antológico sistema operativo DOS y era el que se utilizaba para formatear los ya vetustos disquettes de1,44 M, que las últimas generaciones ni conocen. Ahora mismo nos parece limitado y anticuado, pero en la época de su desarrollo, sirvió para consolidar toda una generación de ordenadores basados en DOS y lanzó los primeros PC al mercado. Sólo podía manejar archivos de un tamaño máximo de 32 MB. Hoy día nos parece ridículo, pero hace 30 años alcanzar semejante cantidad de información nos parecía un disparate. En aquellos entonces las memorias RAM se contaban por Kilobytes, no por “megas” y este sistema de archivos era mas que suficiente para colmar las expectativas de los más entusiastas.
FAT 16
Versión de 16 bits (1988). Diez años más tarde, el tímido avance de los primeros ordenadores, se convirtió en un constante aumento de las prestaciones, lo que dio lugar a una mejora del anterior FAT. Los sistemas DOS llegaron a su máximo esplendor y ya se podían manejar archivos de hasta 2 GB, que por aquellos entonces, nos seguía pareciendo una salvajada. Exactamente fue la versión MS-DOS 4.0 la que consolidó esta mejora del inicial sistema de archivos FAT.
FAT 32
Versión de 32 bits (1996). 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 cluster de 32 bits. Apareció por primera vez en el Windows 95 OSR2 y se extendió al Windows 98, al Windows NT y al Windows 2000. Podía manejar archivos de hasta 4 GB, un salto poco interesante desde el punto de vista cuantitativo con respecto a su antecesor y que ya nos daba una pista de las necesidades futuras de los usuarios con respecto a los archivos a manejar.
ACTUALIDAD
NTFS
Microsoft desarrolló un nuevo sistema de archivos que dejaba atrás todo lo conocido con sus famosos FAT. Le llamó NTFS (NT File System) porque en un principio fue implementado para el Windows NT, pero finalmente terminó por acomodarse a todas las versiones posteriores de XP o 2000. Se pretendió diseñar un sistema de archivos más seguro, más fiable y con posibilidad de recuperación de archivos dañados. NTFS utiliza una tabla de ficheros maestra (MFT) para localizar todos los ficheros dentro de un volumen NTFS. Todos los datos críticos son duplicados para permitir recuperación en caso de errores, asegurándose de que la perdida en un sector no significará la perdida de toda la partición. También puede recuperar datos de un sector dañado y asegurar de que ese sector no sea usado de nuevo.
Además, el tamaño máximo de archivos manejado por esta última apuesta de Microsoft, aunque depende del tamaño del volumen, supera ampliamente lo ofrecido por FAT en cualquiera de sus versiones. Su límite teórico se fija en 16 EB, mas que suficiente para manipular archivos hoy día. Sin embargo, NTFS no es compatible hacía atrás con FAT, además, necesita ser desfragmentado cada cierto tiempo porque conforme se va usando, se van empobreciendo el rendimiento del sistema operativo. Hoy por hoy, es el sistema estrella en la mayoría de ordenadores del mundo.
Historia de los Sistemas de Archivos en OS
MFS
En los albores de la informática, Apple ya se distinguió de los demás aportando en 1984 su propio sistema de archivos, llamado MFS (Macintosh File System). Creado para almacenar archivos en disquetes de 400K y para dar respuesta a las necesidades de aquellos entonces. MFS era notable tanto por introducir los fork de recurso para permitir el almacenamiento de datos estructurados como por almacenar metadatos necesitados para el funcionamiento de la interfaz gráfica de usuario de Mac OS. A MFS se le denomina como sistema de archivo plano porque no admite carpetas. Apenas podía manejar archivos de 256 MB. Todo un dinosaurio de la prehistoria informática.
HFS
Apple introdujo el HFS (Hierarquical File System) como reemplazo para MFS en 1985. En Mac OS 7.6.1, Apple dejó de prestar servicio de escritura en volúmenes MFS, y en Mac OS 8 fue quitado en conjunto la compatibilidad con dicho tipo de volumen. HFS se introdujo para superar algunos de los problemas de rendimiento que llegaron con la introducción de los grandes medios de almacenamiento como los discos duros. En HFS reemplazaron la estructura de directorios de MFS por una más adecuada a los sistemas de ficheros más grandes. HFS sustituyó la estructura de tabla plana por el archivo de catálogo (Catalog File) que utiliza una estructura de árbol B* que puede realizar búsquedas con gran rapidez, independientemente de su tamaño.
En 1998, Apple introdujo HFS+ para abordar la ineficacia en la asignación de espacio en disco en HFS y añadir otras mejoras. HFS es aún soportado por las versiones actuales de Mac OS, pero a partir de Mac OS X un volumen HFS no puede utilizarse para arrancar.
Historia de los Sistemas de Archivos en Unix
EXT
El mundo Linux aportó su manera de ver las cosas en los sistemas de archivos que proporcionaron a la informática unas enormes posibilidades en cuanto a eficiencia y optimización de recursos. EXT (extended file system) fue el primer sistema de archivos creado específicamente para el sistema operativo Linux. Diseñado por Rémy Card para vencer las limitaciones del sistema de archivos MINIX aportó grandes mejoras a la informática de entonces. Fue reemplazado tanto por ext2 como xiafs, entre los cuales había una competencia, que finalmente ganó ext2, debido a su viabilidad a largo plazo. Las variantes del sistema EXT tienen muchísima más resistencia a la fragmentación que sus oponentes en Windows. No son necesarios pesados y largos procesos de desfragmentación como sucede en NTFS y sus rendimientos, por tanto, son más elevados.
Para comenzar digamos que un sistema de archivos es un método de abstracción que permite al usuario (humano) entender y ordenar los bits que componen los bytes usados por el harware.
Un sistema de archivo está diseñado para el almacenamiento de archivos en una unidad de disco. Dependen de un gestor de archivos para ser manipulados, ya que sin este no se pueden ejecutar órdenes que interactuen con los archivos que contiene. Está conformado sectores de almacenamiento de aprox. 512 bytes de tamaño. Se encarga de determinar que sectores utilizar y de que forma hacerlo que el almacenado de información. Esta organización se visualiza como archivos y carpetas para hacerlo fácil de usar y entender para el usuario final. De igual forma los sistemas de archivos poseen directorios que relacionan los nombres de los archivos con los archivos propiamente dichos. Esto se llama table de asignación de archivos y las mas comunes son FAT en windows e INODOS en Linux.
¿Para qué sirve un sistema de archivos?
Los sistemas de archivos tradicionales proveen métodos para crear, mover, renombrar y eliminar tanto archivos como directorios, pero carecen de métodos para crear, por ejemplo, enlaces adicionales a un directorio o archivo (enlace duro en Unix) o renombrar enlaces padres.
El acceso seguro a sistemas de archivos básicos puede estar basado en los esquemas de lista de control de acceso o capacidades. Las listas de control de acceso hace décadas que demostraron ser inseguras, por lo que los sistemas operativos experimentales utilizan el acceso por capacidades. Los sistemas operativos comerciales aún funcionan con listas de control de acceso.
Historia de los Sistemas de Archivos en Windows
FAT
El más famoso y sencillo de todos los conocidos. fue creado por Bill Gates y Marc McDonald en 1977 con el objeto de manejar discos en BASIC. El sistema de archivos FAT se caracteriza por la tabla de asignación de archivos (FAT), que en realidad es una tabla en la que reside la parte "superior" del volumen. Para proteger el volumen, se conservan dos copias de la FAT por si una de ellas resulta dañada. Además, las tablas de FAT y el directorio raíz deben almacenarse en una ubicación fija para que se puedan encontrar correctamente los archivos de inicio del sistema. Un disco formateado con FAT se asigna en clústeres, cuyo tamaño está 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 éste es el último clúster del archivo o señala al clúster siguiente. 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 sólo es compatible con los atributos de archivo de sólo lectura, oculto, sistema y modificado. Utilizado en DOS y Windows.
FAT 12
Versión de 12 bits (1977). Formaba parte del antológico sistema operativo DOS y era el que se utilizaba para formatear los ya vetustos disquettes de1,44 M, que las últimas generaciones ni conocen. Ahora mismo nos parece limitado y anticuado, pero en la época de su desarrollo, sirvió para consolidar toda una generación de ordenadores basados en DOS y lanzó los primeros PC al mercado. Sólo podía manejar archivos de un tamaño máximo de 32 MB. Hoy día nos parece ridículo, pero hace 30 años alcanzar semejante cantidad de información nos parecía un disparate. En aquellos entonces las memorias RAM se contaban por Kilobytes, no por “megas” y este sistema de archivos era mas que suficiente para colmar las expectativas de los más entusiastas.
FAT 16
Versión de 16 bits (1988). Diez años más tarde, el tímido avance de los primeros ordenadores, se convirtió en un constante aumento de las prestaciones, lo que dio lugar a una mejora del anterior FAT. Los sistemas DOS llegaron a su máximo esplendor y ya se podían manejar archivos de hasta 2 GB, que por aquellos entonces, nos seguía pareciendo una salvajada. Exactamente fue la versión MS-DOS 4.0 la que consolidó esta mejora del inicial sistema de archivos FAT.
FAT 32
Versión de 32 bits (1996). 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 cluster de 32 bits. Apareció por primera vez en el Windows 95 OSR2 y se extendió al Windows 98, al Windows NT y al Windows 2000. Podía manejar archivos de hasta 4 GB, un salto poco interesante desde el punto de vista cuantitativo con respecto a su antecesor y que ya nos daba una pista de las necesidades futuras de los usuarios con respecto a los archivos a manejar.
ACTUALIDAD
NTFS
Además, el tamaño máximo de archivos manejado por esta última apuesta de Microsoft, aunque depende del tamaño del volumen, supera ampliamente lo ofrecido por FAT en cualquiera de sus versiones. Su límite teórico se fija en 16 EB, mas que suficiente para manipular archivos hoy día. Sin embargo, NTFS no es compatible hacía atrás con FAT, además, necesita ser desfragmentado cada cierto tiempo porque conforme se va usando, se van empobreciendo el rendimiento del sistema operativo. Hoy por hoy, es el sistema estrella en la mayoría de ordenadores del mundo.
Historia de los Sistemas de Archivos en OS
MFS
En los albores de la informática, Apple ya se distinguió de los demás aportando en 1984 su propio sistema de archivos, llamado MFS (Macintosh File System). Creado para almacenar archivos en disquetes de 400K y para dar respuesta a las necesidades de aquellos entonces. MFS era notable tanto por introducir los fork de recurso para permitir el almacenamiento de datos estructurados como por almacenar metadatos necesitados para el funcionamiento de la interfaz gráfica de usuario de Mac OS. A MFS se le denomina como sistema de archivo plano porque no admite carpetas. Apenas podía manejar archivos de 256 MB. Todo un dinosaurio de la prehistoria informática.
HFS
Apple introdujo el HFS (Hierarquical File System) como reemplazo para MFS en 1985. En Mac OS 7.6.1, Apple dejó de prestar servicio de escritura en volúmenes MFS, y en Mac OS 8 fue quitado en conjunto la compatibilidad con dicho tipo de volumen. HFS se introdujo para superar algunos de los problemas de rendimiento que llegaron con la introducción de los grandes medios de almacenamiento como los discos duros. En HFS reemplazaron la estructura de directorios de MFS por una más adecuada a los sistemas de ficheros más grandes. HFS sustituyó la estructura de tabla plana por el archivo de catálogo (Catalog File) que utiliza una estructura de árbol B* que puede realizar búsquedas con gran rapidez, independientemente de su tamaño.
En 1998, Apple introdujo HFS+ para abordar la ineficacia en la asignación de espacio en disco en HFS y añadir otras mejoras. HFS es aún soportado por las versiones actuales de Mac OS, pero a partir de Mac OS X un volumen HFS no puede utilizarse para arrancar.
Historia de los Sistemas de Archivos en Unix
EXT
El mundo Linux aportó su manera de ver las cosas en los sistemas de archivos que proporcionaron a la informática unas enormes posibilidades en cuanto a eficiencia y optimización de recursos. EXT (extended file system) fue el primer sistema de archivos creado específicamente para el sistema operativo Linux. Diseñado por Rémy Card para vencer las limitaciones del sistema de archivos MINIX aportó grandes mejoras a la informática de entonces. Fue reemplazado tanto por ext2 como xiafs, entre los cuales había una competencia, que finalmente ganó ext2, debido a su viabilidad a largo plazo. Las variantes del sistema EXT tienen muchísima más resistencia a la fragmentación que sus oponentes en Windows. No son necesarios pesados y largos procesos de desfragmentación como sucede en NTFS y sus rendimientos, por tanto, son más elevados.
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