Sistemas de archivos
01.06.2015 00:24
El sistema de archivos define una estructura jerárquica que se utilizará para el
almacenamiento de los directorios y archivos de información que se guardarán en la
partición sobre la que se ha definido dicho sistema de archivos.
El disco duro es la parte del ordenador donde se almacenan los datos, programas,
sistema, archivos, etc. Cuando está nuevo el disco está vacío y no contiene nada en su
interior. Para poder escribir en él es necesario crear un sistema de archivos y formatear el disco.
El disco duro es algo así como un cuaderno, tendremos que decirle al sistema como
vamos a escribir (sistema de archivos), de qué manera se almacenaran los datos, marcarle cuantas "hojas" tiene
la libreta y cuantos "cuadros" tiene cada hoja (poco técnico pero sencillo de entender).
Pero igual que hay cuadernos con diferentes tamaños de cuadros, con líneas o con las
hojas blancas lo mismo pasa con los discos duros y sus formatos de archivo.
El aspecto clave de la implementación del almacenamiento de archivos es el registro
de los bloques asociados a cada archivo. Una vez más, cada sistema de archivos implementa
métodos distintos para solucionar este problema.
ESTRUCTURA FÍSICA Y LÓGICA DE UN DISCO DURO MAGNÉTICO:
Un Bloque, Cluster, Sector Lógico o Unidad de Asignación es un conjunto
contiguo de Sectores Físicos (de un tamaño de 512 Bytes) que componen la unidad más
pequeña de almacenamiento de un disco. Los archivos se almacenan en uno o varios
clústeres, dependiendo de su tamaño de unidad de asignación. Sin embargo, si el archivo es
más pequeño que un clúster, éste lo ocupa completo.
Un disco, salvo el caso de los SSD, (es un conjunto de circunferencias concéntricas,
donde cada circunferencia es una pista subdividida en sectores y todas las pistas tienen los
mismos sectores (en el caso de los disquetes, ya que los discos duros utilizan una estructura
distinta), aunque sean pistas de diferente tamaño.
Las caras son las superficies del disco que almacenan datos. Los discos actuales
poseen dos caras: la superior y la inferior. Para acceder a cada cara del disco, las unidades
poseen una cabeza (head) de lectura/escritura por cada una.
Las pistas (tracks) son anillos concéntricos en cada una de las caras. En los discos
duros se denominan cilindros (cylinders) al conjunto de pistas que coinciden en formato vertical.
A su vez, las pistas se subdividen en sectores físicos. En la mayoría de los discos un sector almacena
512 bytes de información, aunque depende también en gran parte del tamaño del dispositivo.
Las cabezas y cilindros comienzan a numerarse desde el cero y los sectores desde el
uno. En consecuencia, el primer sector de un disco duro será el correspondiente a la cabeza 0,
cilindro 0 y sector 1.
ESTRUCTURA FÍSICA Y LÓGICA DE UNA UNIDAD SSD:
Una memoria de estado sólido es un dispositivo de almacenamiento secundario hecho
con componentes electrónicos en estado sólido pensado para utilizarse en equipos
informáticos en lugar de una unidad de disco duro convencional, como memoria auxiliar o
para crear unidades híbridas compuestas por SSD y disco duro.
Consta de una memoria no volátil, en lugar de los platos giratorios y cabezal de las
unidades de disco duro convencionales. Al no tener piezas móviles, una unidad de estado
sólido reduce drásticamente el tiempo de búsqueda, latencia y otros, diferenciándose así de los discos duros.
Al ser inmune a las vibraciones externas, es especialmente apto para vehículos,
ordenadores portátiles, etc.
Una unidad de estado sólido o SSD (acrónimo en inglés de solid-state drive) es un
dispositivo de almacenamiento de datos que usa una memoria no volátil, como la memoria
flash, o una memoria volátil como la SDRAM, para almacenar datos, en lugar de los platos
giratorios magnéticos encontrados en los discos duros convencionales. En comparación con
los discos duros tradicionales, las unidades de estado sólido son menos sensibles a los golpes,
son prácticamente inaudibles y tienen un menor tiempo de acceso y de latencia. Las SSD
hacen uso de la misma interfaz que los discos duros y, por lo tanto, son fácilmente
intercambiables sin tener que recurrir a adaptadores o tarjetas de expansión para
compatibilizarlos con el equipo.
¿Cómo funciona un disco duro SSD?:
Estos poseen dos zonas de memoria, una en la que se guarda la información y otra que
actúa de cache acelerando los accesos, muy parecida a la memoria RAM.
Todo el sistema es gobernado por un controlador. Nos encontramos con varios bloques
de memoria que actúan como un RAID en miniatura lo cual permite tanto aumentar la
velocidad ya que podemos realizar varias lecturas y escrituras al mismo tiempo, como hacer
que el dispositivo sea más resistente a fallos.
Usan matrices de transistores. Cada transistor guarda una unidad de información. No
existen partes móviles, el acceso a la información es más rápido, son más resistentes a golpes,
consumen menos y no hacen ruido. Su único problema es que son mucho más caros.
Ventajas e inconvenientes:
Los dispositivos de estado sólido que usan flash tienen varias ventajas únicas frente a
los discos duros mecánicos:
· Arranque más rápido, al no tener platos que necesiten tomar una velocidad constante.
· Gran velocidad de escritura.
· Mayor rapidez de lectura, incluso 10 veces más que los discos duros tradicionales más
rápidos gracias a RAIDs internos en un mismo SSD.
· Baja latencia de lectura y escritura, cientos de veces más rápido que los discos
mecánicos.
· Lanzamiento y arranque de aplicaciones en menor tiempo, resultado de la mayor
velocidad de lectura y especialmente del tiempo de búsqueda. Pero solo si la
aplicación reside en flash y es más dependiente de la velocidad de lectura que de otros
aspectos.
· Menor consumo de energía y producción de calor, resultado de no tener elementos
mecánicos.
· Sin ruido. La misma carencia de partes mecánicas los hace completamente inaudibles.
· Mejorado el tiempo medio entre fallos, superando 2 millones de horas, muy superior al
de los discos duros.
· Seguridad, permitiendo una muy rápida "limpieza" de los datos almacenados.
· Rendimiento determinista, a diferencia de los discos duros mecánicos, el rendimiento
de los SSD es constante y determinista a través del almacenamiento entero. El tiempo
de "búsqueda" constante.
· El rendimiento no se deteriora mientras el medio se llena.
· Menor peso y tamaño que un disco duro tradicional de similar capacidad.
· Resistente. Soporta caídas, golpes y vibraciones sin estropearse y sin descalibrarse
como pasaba con los antiguos discos duros, gracias a carecer de elementos mecánicos.
· Borrado más seguro e irrecuperable de datos.
Los dispositivos de estado sólido que usan flash tienen también varias desventajas:
· Precio. Los precios de las memorias flash son considerablemente más altos en relación
precio/gigabyte, la principal razón de su baja demanda. Sin embargo, esta no es una
desventaja técnica. Según se establezcan en el mercado irá mermando su precio y
comparándose a los discos duros mecánicos, que en teoría son más caros de producir
al llevar piezas metálicas.
· Menor recuperación. Después de un fallo físico se pierden completamente los datos
pues la celda es destruida, mientras que en un disco duro normal que sufre daño
mecánico los datos son frecuentemente recuperables usando ayuda de expertos.
· Vida útil. En cualquier caso, reducir el tamaño del transistor implica reducir la vida
útil de las memorias NAND, se espera que esto se solucione con sistemas utilizando memristores.
· Menor capacidad.