Definición de sistema de archivos

    Se trata de estándares diseñados por cada desarrollador de sistemas operativos, los cuáles indican la forma en que van a ser almacenados los archivos en los dispositivos de almacenamiento masivo (unidades SSD, discos duros, discos ópticos, memorias USB, etc.), así como también la forma en que va a iniciar el sistema operativo (proceso de arranque). Aunado a lo anterior, el término formatear, se refiere a preparar el dispositivo de almacenamiento, para guardar la información en un sistema de archivos definido.

    Tipos de sistemas de archivos     Cuando almacenamos un archivo (una carpeta, una imagen, un video, un documento de Word, etc.), este conserva su nombre y sus características propias, pero se acopla al sistema de archivos existente en el dispositivo de almacenamiento; se puede hacer una analogía con los idiomas:

       Suponiendo que un sistema operativo es un lenguaje y el archivo una palabra, la palabra "Hola" en español, "Hello" en inglés y "Hallo" en alemán, significan a fin de cuentas un saludo independientemente del idioma, solo cambia LA FORMA de decirlo, el sistema de archivos solo cambia LA FORMA de almacenarlos. Es importante mencionar que entre los sistemas operativos algunos tienen la capacidad de interactuar sus sistemas de archivos entre si y otros no (básicamente los sistemas operativos LINUX y Microsoft® Windows respectivamente).

     + El sistema de archivos de UNIX y LINUX

EXT / EXT2 / EXT3: Es el protocolo de Linux para el almacenamiento de datos, se trata de un sistema de ficheros de alto rendimiento usado para discos duros, así como para sistemas de almacenamiento extraíbles (disqueteras y memorias USB). 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 esta considerado mas seguro que otros sistemas de ficheros en Linux dada su relativa sencillez y su mayor tiempo de prueba. Los sistemas operativos Linux e UNIX son capaces de detectar casi cualquier sistema de archivos (EXT, FAT, FAT32, NTFS, CDFS, UDF, etc.).

 

    + El sistema de archivos de Ms-DOS,  Windows 3.11 y Windows 95 de Microsoft®

FAT:  proviene de ("File Allocation Table"), que significa tabla de localización de archivos. Esta tabla se mantiene en el disco duro de nuestro ordenador, y contiene un mapa de toda la unidad de forma que "sabe" donde está cada uno de los datos almacenados.

Cuando se escribe un nuevo fichero al disco duro, este es guardado en uno o más clusters, dependiendo del tamaño del fichero (archivo). Los tamaños típicos del cluster son 2.048 Bytes, 4.096 Bytes o 8.192 Bytes. El sistema operativo crea una entrada de FAT por cada nuevo fichero, graba y  almacena la posición del cluster (o clusters) donde se ha guardado. Cuando

queremos leer un fichero, el sistema operativo busca en la FAT la posición del mismo para su ejecución.

      Las primeras versiones de Microsoft® Ms-DOS® usaban la clásica FAT 16, con tamaños máximos de 16 bits; esto limitaba la capacidad total del disco duro a 512 MB, asumiendo el mayor tamaño de cluster (8.192 Bytes). Con la aparición de la versión 5.0 y las primeras de Windows 95 podían llegar a manejar discos duros de un máximo de 2 GB (4x512 Bytes), también las memorias USB actuales utilizan este sistema de archivos. Los sistemas operativos PC-DOS, Ms-DOS, Windows 3.11 y Windows 95 de Microsoft® solo reconocen el sistema de archivos FAT y el CDFS utilizado en CD-ROM.

     + El sistema de archivos de Windows 98 y Windows Millenium de Microsoft®

FAT32: proviene de ("File Allocation Table 32"), que significa tabla de localización de archivos a 32 bits. Es el sistema de archivos que se empezó a usar a partir de la versión OSR2 deMicrosoft® Windows 95, la cuál tiene una mejor manera de almacenar los datos con respecto a la FAT 16 ya que puede manejar discos duros de hasta 2 Terabytes. Se utiliza básicamente con Microsoft® Windows 98 y Microsoft® Windows ME. Los sistemas operativos Windows 98 y ME de Microsoft® reconocen el sistema de archivos FAT, FAT32, el CDFS utilizado en CD-ROM y el UDF utilizado en DVD-ROM.

     + El sistema de archivos de Windows XP, Windows Vista y Windows 7 de Microsoft®

NTFS: proviene de ("New Tecnology File System"), que significa sistema de archivos de nueva tecnología, utilizado en la plataforma Windows NT®. Permite accesos a archivos y carpetas por medio de permisos, no es compatible con Linux (solo lee, y difícilmente escribe), ni con Ms-DOS®, ni Windows 95, ni Windows 98 y tampoco puede accederla, tiene formato de compresión nativa, permite encriptación, soporta 2 TB, no se recomienda en sistemas con menos de 400 MB. Se utiliza para Microsoft® Windows XP y Microsoft® Windows Vista y Windows 7. Los sistemas operativos Windows XP, Vista y 7 de Microsoft® reconocen el sistema de archivos FAT, FAT32, NTFS, el CDFS utilizado en CD-ROM, el UDF utilizado en DVD-ROM y el LFS para discos sin registro de arranque maestro.

exFAT: proviene de ("EXtended File Allocation Table"), que significa tabla de localización de archivos extendida, el cuál se diseño para su uso en dispositivos de almacenamiento electrónico basados en el uso de tecnología de memoria NAND, tales como memorias USB y unidades SSD, para ser utilizado con versiones de Microsoft® Windows CE, es importante mencionar que Windows  Vista y 7 tienen soporte para el formateo con este sistema de archivos, al igual que MacOS® y Linux. Una característica importante es que Permite almacenar hasta 1000 archivos en una carpeta.

     + Nuevos sistema de archivos de Microsoft®

WinFS: proviene de 2 significados diferentes: ("Windows Future Storage") y ("Windows File System"), significando almacenamiento de "Windows" del futuro y sistema de archivos de "Windows". Este sistema fue desarrollado por Microsoft® para facilitar la clasificación y las búsquedas de archivos, utilizando un modo distinto a lo que actualmente conocemos como sistemas de directorios y archivos, basado en funciones de búsqueda utilizadas en las bases de datos como SQL; por lo que no se definió de manera clara si WinFS se trataba de un sistema de archivos al 100% ó como un agregado al sistema NTFS. Este sistema de archivos se vislumbró como propuesta para su uso con Microsoft® Windows 7, pero no se concretó el proyecto y se conserva NTFS en tal sistema operativo.

 

     + El sistema de archivos de MacOS de Apple®

HFS/HFS+: significa ("Hierarquical File System") ó sistema de archivos por jerarquía, sustituyo al MFS ("Macintosh File System") y el símbolo + indica extendido, es decir, la última versión de HFS. Fué desarrollado por Apple®, admite el uso de direcciones de espacio en disco de 64 bits y permite utilizar bloques de asignación de archivos de 32 bits con el fin de potenciar la eficiencia del disco al reducir la utilización de espacio en volúmenes de gran tamaño o con un número elevado de archivos. Admite nombres de archivo más descriptivos, con una longitud máxima de 255 caracteres y codificación de texto Unicode para los nombres de archivo internacionales o con sistemas de escritura mixtos, también ofrece un formato opcional de sistema de archivos con distinción de mayúsculas y minúsculas para HFS+ que permite al administrador alojar sin problemas archivos utilizados por aplicaciones UNIX que requieren esta función. Los sistemas operativos modernos MacOS de Apple® reconocen el sistema de archivos HFS, HFS+, FAT, FAT32, el CDFS utilizado en CD-ROM y el UDF utilizado en DVD-ROM.

    + Sistema de archivos de Sun® Solaris

ZFS: significa ("Zettabyte File System") ó sistema de archivos ZettaByte, desarrollado por Sun Microsystems para el sistema operativo Solaris. Es un robusto sistema de ficheros de 128 bits, creado para superar las expectativas de cualquier sistema real, cuenta un sistema ligero de ficheros, nueva estructura de almacenamiento en disco y administración simple de espacio y un sistema de autor reparación denominado "Self-healing" entre muchas otras características que permiten su implementación en grandes servidores.

     + El sistema de archivos de los CD, DVD y Biu-ray (CDFS, UDF, LFS)

      1.- Formato de registro de arranque maestro: se trata del sistema de archivos del estándar ISO9660, que típicamente en una sola sesión, permite el almacenamiento de los datos y una vez hecho lo anterior, no permite la escritura de nuevos datos (esto se le llama cerrar sesión). Permite almacenar en cualquier disco de la familia de los CD, de los DVD como lo son DVD-R, DVD-ROM, DVD-RW, DVD-RAM, etc. y de los Blu-ray Disc.

             1.1 CDFS significa ("Compact Disc File System") ó sistema de archivos para disco compacto, el cuál permite almacenar exclusivamente en cualquier disco de la familia de los CD como CD-RW, CD-R, CD-ROM, CD-R, etc.

 

* Nota: el formato de registro de arranque maestro no reduce la capacidad de almacenamiento del disco.

      2.- El significado de UDF es (Universal Disk Format) ó formato de disco universal, permite almacenar en cualquier disco de la familia de los CD, de los DVD como lo son DVD-R, DVD-ROM, DVD-RW, DVD-RAM, etc. y de los Blu-ray Disc. Se trata de un sistema de archivos del estándar ISO9660, el cuál permite escribir y borrar en el disco en cualquier momento (como si se tratase de undisquete o de una memoria USB), en lugar de grabar todos en una sola sesión como comúnmente se realiza con Software como Nero®, ó Ashampoo®, Roxio® y como su nombre lo indica, es universal, por lo tanto soportado por varios sistemas operativos. Hay 2 versiones básicas, la 1.5 compatible con Windows 2000/XP y la 2.01 compatible con XP.

          2.1.- LFS significa ("Live File System"), lo cuál significa sistema de archivos en directo, el cuál es el nombre dado al formato UDF en el sistema operativo Windows Vista, que en orden cronológico se trata de la versión UDF 2.5 y que no es compatible con versiones anteriores.

* Nota: el formato UDF reduce hasta en un 21.4 % el espacio de almacenamiento del dispositivo.

Tipos de particiones[editar]

El formato o sistema de archivos de las particiones (p. ej. NTFS) no debe ser confundido

con el tipo de partición (p. ej. partición primaria), ya que en realidad no tienen directamente

mucho que ver. Independientemente del sistema de archivos de una partición (FAT, ext3,

NTFS, etc.), existen 3 tipos diferentes de particiones:

Partición primaria: Son las divisiones crudas o primarias del disco, solo puede haber

4 de éstas o 3 primarias y una extendida. Depende de una tabla de particiones. Un

disco físico completamente formateado consiste, en realidad, de una partición primaria

que ocupa todo el espacio del disco y posee un sistema de archivos. A este tipo de

particiones, prácticamente cualquier sistema operativo puede detectarlas y asignarles

una unidad, siempre y cuando el sistema operativo reconozca su formato (sistema de

archivos).

Partición extendida: También conocida como partición secundaria es otro tipo de

partición que actúa como una partición primaria; sirve para contener múltiples

unidades lógicas en su interior. Fue ideada para romper la limitación de 4 particiones

primarias en un solo disco físico. Solo puede existir una partición de este tipo por

disco, y solo sirve para contener particiones lógicas. Por lo tanto, es el único tipo de

partición que no soporta un sistema de archivos directamente.

Partición lógica: Ocupa una porción de la partición extendida o la totalidad de la

misma, la cual se ha formateado con un tipo específico de sistema de archivos

(FAT32, NTFS, ext2,...) y se le ha asignado una unidad, así el sistema operativo

reconoce las particiones lógicas o su sistema de archivos. Puede haber un máximo de

23 particiones lógicas en una partición extendida. Linux impone un máximo de 15,

incluyendo las 4 primarias, en discos SCSI y en discos IDE 8963.

Particiones primarias[editar]

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 (también llamados ''partition descriptors''), 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

o 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.

Particiones extendidas y lógicas[editar]

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.

Razones para el uso de particiones[editar]

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.

En algunos sistemas operativos aconsejan más de una partición para funcionar, como

por ejemplo, la partición de intercambio (swap) en los sistemas operativos basados

enLinux.

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.

A lo largo de los años han aparecido numerosos sistemas de particionamiento, para casi

todas las arquitecturas de ordenadores existentes. Muchos son relativamente

transparentes y permiten la manipulación conveniente de las particiones de disco; algunos,

sin embargo, son obsoletos.

Las tablas de particiones (MBR) sólo admiten hasta 2,2 TB por partición. Dado que sólo

soportan 4 particiones primarias, el tamaño máximo admisible para un disco duro sería de

8,8 TB (el resto de capacidad no se podría utilizar). Como la arquitectura IBM PC es muy

común, las tablas de partición probablemente subsistirán cierto tiempo. Sin embargo,

existe un proyecto de Intel llamado Extensible Firmware Initiative (EFI) con el

sistema GPT, que soporta teóricamente hasta 9,4 ZB.

Las ventajas del uso de particiones extendidas[editar]

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 (por ejemplo el NTLDR de Windows). Otros cargadores de arranque

que reemplazan el MBR, como por ejemplo GRUB, no sufren de esta limitación.