Conceptos Fundamentales de Sistemas de Archivos y Virtualización

Sistemas de Archivos y Almacenamiento

13. Organización de Directorios y Nombres de Ruta de Acceso

En disco, los directorios se organizan en una estructura arborescente.

Formas de Nombres de Ruta de Acceso:

• Ruta Absoluta: Se nombra a cada archivo con respecto al directorio raíz del sistema. Por ejemplo, /home/usuario/documento.txt en Linux o C:\Usuarios\Documentos\archivo.doc en Windows.
• Ruta Relativa: Se nombra al archivo con respecto al directorio en el que nos encontramos actualmente. Por ejemplo, si estamos en /home/usuario, documento.txt se refiere a /home/usuario/documento.txt.

14. ¿Qué es un Clúster?

El espacio de un disco se divide en unidades lógicas denominadas clústeres (o bloques). Su tamaño es definido por el Sistema Operativo (por ejemplo, Windows y Linux suelen trabajar con bloques de 4KB).

15. Métodos de Asignación de Espacio del Disco a los Archivos

A continuación, se describen tres métodos comunes de asignación de espacio en disco a los archivos. (Nota: Los esquemas visuales no pueden ser representados en este formato).

• Asignación Contigua: Cada archivo ocupa un conjunto de bloques consecutivos en el disco. Este método es simple y ofrece un buen rendimiento para la lectura secuencial, pero sufre de fragmentación externa y dificultad para expandir archivos.
• Asignación Enlazada: Cada archivo es una lista enlazada de bloques, que pueden encontrarse en cualquier lugar del disco. Cada bloque contiene un puntero al siguiente bloque del archivo. Esto elimina la fragmentación externa, pero el acceso aleatorio es lento y los punteros consumen espacio.
• Asignación Indexada: A cada archivo le corresponde un bloque índice (o i-nodo en sistemas Unix/Linux) que contiene punteros a los clústeres donde se almacenan sus datos. Este método combina las ventajas de los anteriores, permitiendo un acceso directo a los bloques y una gestión flexible del espacio, aunque el bloque índice puede ser un cuello de botella para archivos muy grandes.

16. ¿En qué Consiste el Sistema de Archivos FAT?

FAT (File Allocation Table - Tabla de Asignación de Archivos) es un sistema de archivos desarrollado por Microsoft. Cada volumen lógico posee su propia FAT, la cual es una tabla que el sistema operativo utiliza para localizar cada archivo y directorio en el volumen, registrando qué clústeres están ocupados por qué archivos.

17. NTFS, ¿Es Superior o Inferior a FAT? ¿Por Qué?

Sí, NTFS (New Technology File System) es superior a FAT. Las razones principales incluyen:

• Mayor Capacidad: Soporta discos y volúmenes de tamaño significativamente mayor que FAT.
• Seguridad Avanzada: Permite establecer atributos de seguridad (permisos) a nivel de archivo y carpeta, controlando el acceso de usuarios y grupos.
• Múltiples Flujos de Datos: Soporta múltiples flujos de datos por archivo (Alternate Data Streams), lo que permite asociar metadatos adicionales a un archivo.
• Robustez y Recuperación: Incluye características de registro de transacciones (journaling) que mejoran la fiabilidad y permiten la recuperación de datos en caso de fallos del sistema.
• Compresión y Cifrado: Ofrece compresión y cifrado de archivos a nivel de sistema de archivos.
• Soporte para Archivos Grandes: Maneja archivos de tamaño mucho mayor que FAT.

18. ¿Qué es un i-nodo en Sistemas de Archivos Linux (Ext)?

Los sistemas de archivos para Linux, como Ext (Ext2, Ext3, Ext4), son sistemas de archivos indexados basados en i-nodos.

Definición de i-nodo:

Un i-nodo (o inodo) es una estructura de datos fundamental en sistemas de archivos tipo Unix/Linux que almacena metadatos sobre un archivo o directorio. Cada archivo o directorio en el sistema de archivos tiene un i-nodo único. No contiene el nombre del archivo ni los datos del archivo en sí, sino información esencial como:

• Tipo de Archivo: Indica si es un archivo regular, directorio, enlace simbólico, dispositivo, etc.
• Permisos de Acceso: Define quién puede leer, escribir o ejecutar el archivo.
• Propietario y Grupo: Identificadores del usuario y grupo propietarios del archivo.
• Marcas de Tiempo: Fecha y hora de creación, última modificación y último acceso.
• Tamaño del Archivo: El tamaño en bytes del contenido del archivo.
• Contador de Enlaces Duros: Número de nombres de directorio que apuntan a este i-nodo.
• Punteros a Bloques de Datos: Direcciones de los bloques de datos en disco donde se almacena el contenido real del archivo.

Conceptos de Virtualización

1. ¿Qué es la Virtualización?

La virtualización es una tecnología que permite crear versiones virtuales de recursos informáticos, como sistemas operativos, aplicaciones, servidores, dispositivos de almacenamiento o redes, en lugar de sus versiones físicas. Consiste en la abstracción del hardware físico para permitir que múltiples entornos operativos (máquinas virtuales) se ejecuten de forma aislada y concurrente sobre un único hardware físico.

El objetivo es lograr la ejecución de máquinas virtuales (VMs) completas, cada una con su propio sistema operativo, aplicaciones y servicios propios, dentro de otra máquina física.

2. Esquema Conceptual: Equipo sin Virtualización vs. Equipo con Máquinas Virtuales

Equipo sin Virtualización:

• Hardware del Servidor: (CPU, RAM, Disco, Red)
• Sistema Operativo: (Ej. Windows Server, Linux)
• Aplicaciones: (Ej. Base de datos, Servidor web, ERP)

Equipo con Virtualización (3 Máquinas Virtuales):

• Hardware del Servidor: (CPU, RAM, Disco, Red)
• Hipervisor (Virtualizador): (Ej. VMware ESXi, Hyper-V, KVM)
• Máquina Virtual 1 (MV1):
  • Hardware Virtual (HW MV1)
  • Sistema Operativo (SO MV1)
  • Aplicaciones (APS MV1)
• Máquina Virtual 2 (MV2):
  • Hardware Virtual (HW MV2)
  • Sistema Operativo (SO MV2)
  • Aplicaciones (APS MV2)
• Máquina Virtual Administrativa (MV Administrativa):
  • Hardware Virtual (HW MV Administrativa)
  • Sistema Operativo (SO MV Administrativa)
  • Aplicaciones (APS MV Administrativa)

3. Diferencia entre Equipo Anfitrión y Equipo Invitado (Guest) en Virtualización

Equipo Anfitrión (Host):

Es el equipo físico real (servidor, ordenador) sobre el cual se ejecuta el software de virtualización, conocido como hipervisor. El equipo anfitrión proporciona los recursos de hardware (CPU, RAM, almacenamiento, red) que son virtualizados y asignados a las máquinas virtuales.

Equipo Invitado (Guest):

Es la máquina virtual (VM) que se ejecuta sobre el equipo anfitrión. Cada equipo invitado es un entorno operativo completo y aislado, con su propio sistema operativo (SO Invitado) y sus propias aplicaciones, funcionando de manera independiente del hardware físico subyacente y de otras máquinas virtuales en el mismo anfitrión.