Linux: Todo sobre sistemas de archivos [1]

Sistema de Archivos ¿Que son?

El sistema de archivos o sistema de ficheros (en inglés: "filesystem" es el componente del sistema operativo encargado de administrar y facilitar el uso de las memorias periféricas, ya sean secundarias o terciarias.

Sus principales funciones son la asignación de espacio a los archivos, la administración del espacio libre y del acceso a los datos resguardados. Estructuran la información guardada en un dispositivo de almacenamiento de datos o unidad de almacenamiento (normalmente un disco duro de una computadora), que luego será representada ya sea textual o gráficamente utilizando un gestor de archivos.

¿Que se puede hacer con Linux que no pueda hacerse en Windows?

Los usuarios de Linux tienen la libertad de elegir el sistema de ficheros que más se adapte a las necesidades de su equipo (Siempre y cuando sepan como hacerlo), sin embargo, esto es algo que actualmente un usuario de Windows no puede hacer sin importar cuan elevado sea su conocimiento, ya que Windows sólo puede funcionar en sistemas de archivos NTFS.

Tipos de sistemas de archivos

Ext

El sistema de archivos extendido (extended file system o ext), fue el primer sistema de archivos creado específicamente para el sistema operativo Linux. Fue diseñado por Rémy Card para vencer las limitaciones del sistema de archivos MINIX. Fue reemplazado tanto por ext2 como xiafs, entre los cuales había una competencia, que finalmente ganó ext2, debido a su viabilidad a largo plazo.

Ext2

Es un sistema de archivos para el kernel Linux. Fue diseñado originalmente por Rémy Card. La principal desventaja de ext2 es que no implementa el registro por diario (en inglés Journaling) que sí poseen sus posteriores versiones ext3 y ext4.

ext2 fue el sistema de ficheros por defecto de las distribuciones de Linux Red Hat Linux, Fedora Core y Debian. Los lanzamientos de las nuevas versiones estables, ext3 y ext4, han desplazado considerablemente su uso.

Los límites son un máximo de 2 terabytes de archivo, y de 4 para la partición.

Ext3

s un sistema de archivos con registro por diario (journaling). Fue el sistema de archivos más usado en distribuciones Linux, aunque en la actualidad ha sido remplazado por su sucesor, ext4.

La principal diferencia con ext2 es el registro por diario. Un sistema de archivos ext3 puede ser montado y usado como un sistema de archivos ext2. Otra diferencia importante es que ext3 utiliza un árbol binario balanceado (árbol AVL) e incorpora el asignador de bloques de disco Orlov.

Aunque su velocidad y escalabilidad es menor que sus competidores, como JFS, ReiserFS o XFS, tiene la ventaja de permitir actualizar de ext2 a ext3 sin perder los datos almacenados ni tener que formatear el disco. Tiene un menor consumo de CPU y está considerado más seguro que otros sistemas de ficheros en Linux dada su relativa sencillez y su mayor tiempo de prueba.

El sistema de archivo ext3 agrega a ext2 lo siguiente:

• Registro por diario.
• Índices en árbol para directorios que ocupan múltiples bloques.
• Crecimiento en línea.

Ext3 tiene dos límites de tamaño distintos. Uno para archivos y otro para el tamaño del sistema de archivos entero. El límite del tamaño del sistema de archivos es de 2^32 (2 elevado a la 32º potencia) bloques

Ext4

s un sistema de archivos transaccional (en inglés journaling), anunciado el 10 de octubre de 2006 por Andrew Morton, como una mejora compatible de ext3. El 25 de diciembre de 2008 se publicó el kernel Linux 2.6.28, que elimina ya la etiqueta de "experimental" de código de ext4.

Las principales mejoras son:

• Soporte de volúmenes de hasta 1024 PiB.
• Soporte añadido de extent.
• Menor uso del CPU.
• Mejoras en la velocidad de lectura y escritura.

El sistema de archivos ext4 es capaz de trabajar con volúmenes de gran tamaño, hasta 1 exbibyte y ficheros de tamaño de hasta 16 TiB.

Btrfs

Btrfs (B-tree FS o normalmente pronunciado "Butter FS" es un sistema de archivos copy-on-write anunciado por Oracle Corporation para GNU/Linux.

Su objetivo es sustituir al actual sistema de archivos ext3, eliminando el mayor número de sus limitaciones, en especial con el tamaño máximo de los ficheros; además de la adopción de nuevas tecnologías no soportadas por ext3. Se afirma también que se "centrará en la tolerancia a fallos, reparación y fácil administración".

XFS

XFS es un sistema de archivos de 64 bits con journaling de alto rendimiento creado por SGI (antiguamente Silicon Graphics Inc.) para su implementación de UNIX llamada IRIX. En mayo de 2000, SGI liberó XFS bajo una licencia de código abierto.

La distribución comercial de linux Red Hat Enterprise Linux incorporó en su versión 7 XFS como su sistema de archivos por defecto, destacando su capacidad de manejar una partición de hasta 500 terabytes.

La versión de OpenSUSE "Leap" 42.1, liberada el 4 de noviembre de 2015, propone por defecto este sistema de archivos para algunos puntos de montaje como /home.

XFS soporta un sistema de archivos de hasta 8 exabytes, aunque esto puede variar dependiendo de los límites impuestos por el sistema operativo. En sistemas GNU/Linux de 32 bits, el límite es 16 terabytes.

JFS

Journaling File System (JFS) es un sistema de archivos de 64-bit con respaldo de transacciones creado por IBM. Está disponible bajo la licencia GNU GPL. Existen versiones para AIX, eComStation, OS/2, sistemas operativos Linux y HP-UX

Fue diseñado con la idea de conseguir "servidores de alto rendimiento y servidores de archivos de altas prestaciones, asociados a e-business". JFS se fusionó en el kernel de Linux desde la versión 2.4. JFS utiliza un método interesante para organizar los bloques vacíos, estructurándolos en un árbol y usa una técnica especial para agrupar bloques lógicos vacíos.

ReiserFS

ReiserFS es un sistema de archivos de propósito general, diseñado e implementado por un equipo de la empresa Namesys, liderado por Hans Reiser.

ReiserFS ofrece funcionalidades que pocas veces se han visto en otros sistemas de archivos:

• Journaling. Esta es la mejora a la que se ha dado más publicidad, ya que previene el riesgo de corrupción del sistema de archivos.
• Reparticionamiento con el sistema de ficheros montado y desmontado. Podemos aumentar el tamaño del sistema de ficheros mientras lo tenemos montado y desmontado (online y offline). Para disminuirlo, únicamente se permite estando offline (desmontado). Namesys proporciona las herramientas para estas operaciones, e incluso, podemos usarlas bajo un gestor de volúmenes lógicos como LVM o EVMS.
• Tail packing, un esquema para reducir la fragmentación interna.

Comparado con ext2 y ext3 en el uso de archivos menores de 4k, ReiserFS es normalmente más rápido en un factor de 10–15. Esto proporciona una elevada ganancia en las news, como por ejemplo Usenet, caches para servicios HTTP, agentes de correo y otras aplicaciones en las que el tiempo de acceso a ficheros pequeños debe ser lo más rápida posible.

Reiser4

Reiser4 es un sistema de archivos para ordenadores. Se trata de la versión más reciente del sistema de archivos ReiserFS, reescrito desde cero, desarrollado por Namesys y patrocinado por la DARPA y Linspire.

Actualmente no se distribuye de forma conjunta con el kernel de Linux y por tanto no es soportado por muchas distribuciones. De hecho, su predecesor, Reiser3 se encuentra mucho más expandido. Reiser4 se encuentra disponible en la rama -mm del kernel de Linux, mantenida por Andrew Morton.

ZFS

ZFS es un sistema de archivos y volúmenes desarrollado por Sun Microsystems para su sistema operativo Solaris. El significado original era 'Zettabyte File System', pero ahora es un acrónimo recursivo.

ZFS destaca por su gran capacidad, integración de los conceptos anteriormente separados de sistema de ficheros y administrador de volúmenes en un solo producto, nueva estructura sobre el disco, sistemas de archivos ligeros y una administración de espacios de almacenamiento sencilla.

Los límites de ZFS están diseñados para ser tan grandes que no se encuentren nunca en la práctica. Respecto a la capacidad del sistema, Jeff Bonwick, el arquitecto jefe de Sun para ZFS, dijo:

"Llenar un sistema de archivos de 128 bits excedería los límites cuánticos de almacenamiento de la Tierra. No puedes rellenarlo sin hervir los océanos"

Algunos límites teóricos de ZFS son:

• 248 — Número de snapshots en cualquier sistema de ficheros (2 × 1014)
• 248 — Número de ficheros en un sistema de ficheros (2 × 1014)
• 16 exabytes — Tamaño máximo de un sistema de ficheros.
• 16 exabytes — Tamaño máximo de un fichero.
• 16 exabytes — Tamaño máximo de cualquier atributo.
• 3 × 1023 petabytes (293 zettabytes aprox.) — Tamaño máximo de un zpool.
• 256 — Número de atributos de un fichero (realmente limitado a 248 que es el número de ficheros que puede contener un sistema de ficheros ZFS).
• 256 — Número de ficheros en un directorio (realmente limitado a 248 que es el número de ficheros que puede contener un sistema de ficheros ZFS).
• 264 — Número de dispositivos en cualquier zpool.
• 264 — Número de zpools en un sistema.
• 264 — Número de sistemas de ficheros en un zpool.

Como ejemplo de las capacidades expresadas por estos números, si un usuario crease 1000 ficheros por segundo, tardaría unos 9000 años en alcanzar el límite impuesto por el número de ficheros.

¿Cual es el sitema de ficheros usado por defecto?

El sistema que la mayoría de las distribuciones Linux utilizan por defecto es Ext4, sin embargo se recomienda el uso de sistemas XFS, ZFS y Btrfs para lograr un mejor rendimiento del equipo, cabe señalar que en muchos casos pueden presentarse problemas de compatibilidad si no sabes realizar correctamente la tarea, por ejemplo si tu sistema es de 32 bits, no podrías usar un archivo de ficheros XFS en la raíz, ya que esta pensado para 64 bits. Sin embargo, es posible dividir diferentes rutas en diferentes particiones y elegir el sistema de ficheros que nos parezca más apropiado (Ver el Post: para entender el concepto de ruta), para entenderlo mejor, hay quienes recomiendan usar el sistema Btrfs para la raíz (/) y XFS para la home (/home) en sistemas con arquitectura de 32 bits, ya que se afirma que de este modo, podremos aprovechar varias de las ventajas de XFS en 32 bits. Al mismo tiempo hay otros, quienes creen que el uso de sistemas de archivos XFS, ZFS, Btrfs, JFX, etc. para administrar nuestro sistema carece de sentido, porque están pensados para trabajar con grandes masas de datos que el usuario normal nunca va a utilizar. Aún así, yo creo que elegir nuestro sistema de ficheros, es algo muy interesante de hacer, bien sea por el hecho de que tenemos esa libertad de elegir cual es el que queremos.

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Este post recomienda el uso de "Deepin" para los más novatos (Adjunto link de descarga, click en la imagen):



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