Unidad 4.1 - Sistemas de archivos y almacenamiento I

4.1 Sistemas de archivos (Filesystem)

Un sistema de archivos es el componente encargado de organizar, almacenar y recuperar datos en un dispositivo de almacenamiento.

Sin un filesystem, un sistema operativo no podría guardar información de manera estructurada.

Funciones principales

Guardar archivos y carpetas
Gestionar nombres y rutas
Controlar permisos
Optimizar acceso a datos
Recuperar información tras fallos
Gestionar espacio libre

Elementos internos

Elemento	Función
Bloques	Unidad mínima de almacenamiento
Inodos	Metadatos de archivos en Linux
Journaling	Registro de operaciones
ACLs	Permisos avanzados

Tipos comunes

NTFS
EXT4
ZFS
XFS
FAT32
exFAT

💡 El sistema de archivos afecta directamente a rendimiento, seguridad e integridad.

⚠ Formatear una unidad elimina el sistema de archivos anterior.

Mini-Test

1. ¿Qué componente organiza archivos y carpetas?

4.2 NTFS, EXT4 y ZFS

NTFS

NTFS es el sistema de archivos moderno de Windows. Incluye permisos avanzados, cifrado, journaling, compresión y cuotas de usuario.

Características de NTFS

ACLs avanzadas
EFS (Encrypting File System)
Compresión transparente
Journaling
Cuotas de disco

EXT4

EXT4 es el estándar más usado en Linux. Es conocido por estabilidad, rendimiento y compatibilidad.

Muy robusto
Buen rendimiento
Journaling eficiente
Bajo consumo de recursos

ZFS

ZFS combina gestor de volúmenes y sistema de archivos en una sola arquitectura.

Función	ZFS
Snapshots	Sí
Checksums	Sí
RAID integrado	RAID-Z
Copy-on-Write	Sí

💡 ZFS es extremadamente popular en NAS empresariales.

⚠ ZFS consume bastante RAM comparado con EXT4.

Mini-Test

1. ¿Qué filesystem integra snapshots y RAID-Z?

4.3 Estructura de directorios

Windows

Windows organiza el almacenamiento mediante letras de unidad.

C:\ D:\ E:\

Directorios importantes

Ruta	Uso
C:\Windows	Sistema operativo
C:\Users	Usuarios
C:\Program Files	Aplicaciones

Linux y FHS

Linux utiliza un único árbol jerárquico que comienza desde la raíz:

/

Directorio	Función
/etc	Configuraciones
/home	Usuarios
/var	Datos variables
/bin	Binarios esenciales
/mnt	Puntos de montaje

💡 Linux monta discos como carpetas dentro del árbol.

Mini-Test

1. ¿Qué directorio almacena configuraciones en Linux?

4.4 Empresa/Proyecto: FreeNAS → TrueNAS CORE

TrueNAS CORE es una solución NAS basada en ZFS desarrollada por iXsystems.

Objetivos principales

Compartición de archivos
Snapshots automáticos
Alta integridad
Virtualización ligera
Backups empresariales

Características clave

Tecnología	Ventaja
Copy-on-Write	Evita corrupción
Scrubs	Detecta errores ocultos
Checksums	Verificación de integridad
Snapshots	Recuperación rápida

RAID-Z

RAID-Z es la implementación RAID nativa de ZFS. Protege frente a corrupción y fallos de disco.

💡 TrueNAS es extremadamente usado en laboratorios y pymes.

⚠ ZFS necesita memoria RAM suficiente para rendir correctamente.

Mini-Test

1. ¿Qué sistema usa TrueNAS CORE?

4.5 Herramientas y comandos

Windows

fsutil fsinfo ntfsinfo C: chkdsk C: /scan Get-Volume

Linux

lsblk -f df -h tune2fs -l /dev/sda1

ZFS

zpool status zfs list zpool scrub poolname

Herramientas GUI

Administrador de discos
GParted
TreeSize
Baobab
ncdu

💡 lsblk es uno de los comandos más importantes en Linux.

⚠ tune2fs y e2fsck pueden requerir desmontar el volumen.

Mini-Test

1. ¿Qué comando muestra espacio usado en Linux?

4.6 LVM (Logical Volume Manager)

LVM añade una capa lógica entre el hardware y el sistema de archivos.

Arquitectura

Capa	Descripción
PV	Physical Volume
VG	Volume Group
LV	Logical Volume

Ventajas

Redimensionado dinámico
Snapshots
Flexibilidad
Escalabilidad
Gestión centralizada

💡 LVM permite ampliar almacenamiento sin reinstalar.

⚠ LVM NO es un sistema de archivos.

Mini-Test

1. ¿Qué capa agrupa discos físicos?

4.7 Expansión de almacenamiento en un servidor

Uno de los puntos fuertes de LVM es ampliar volúmenes en caliente.

Proceso típico

Instalar nuevo disco
Crear PV
Agregar al VG
Ampliar LV
Expandir filesystem

Ejemplo real

pvcreate /dev/sdb vgextend datosVG /dev/sdb lvextend -l +100%FREE /dev/datosVG/datosLV resize2fs /dev/datosVG/datosLV

Beneficios

Cero downtime
Escalabilidad
Mayor flexibilidad
Menor riesgo

💡 LVM es ideal para servidores de archivos corporativos.

Mini-Test

1. ¿Qué comando añade discos al VG?

4.8 Comandos esenciales de LVM y equivalencias

Acción	Comando
Crear PV	pvcreate
Crear VG	vgcreate
Crear LV	lvcreate
Ampliar VG	vgextend
Ampliar LV	lvextend
Mostrar estado	pvs, vgs, lvs

Equivalencias

Windows Storage Spaces
APFS Containers
CoreStorage

Buenas prácticas

Usar nombres descriptivos
Dejar espacio libre
Documentar volúmenes
Automatizar con scripts

⚠ Usar todo el espacio del VG limita snapshots futuros.

Mini-Test

1. ¿Qué comando crea un LV?

4.9 RAID

RAID combina varios discos físicos para mejorar rendimiento, redundancia o ambas cosas.

Objetivos

Mayor velocidad
Alta disponibilidad
Tolerancia a fallos
Escalabilidad

Conceptos clave

Término	Significado
Striping	División de datos
Mirroring	Espejado
Parity	Paridad

💡 RAID mejora disponibilidad, pero NO sustituye backups.

Mini-Test

1. ¿Qué tecnología combina varios discos?

4.10 RAID 0

Funcionamiento

RAID 0 divide datos entre discos para maximizar velocidad.

Ventajas

Máximo rendimiento
Alta velocidad de lectura/escritura
Aprovecha 100% del espacio

Desventajas

Sin redundancia
Muy peligroso para datos importantes

Aspecto	RAID 0
Velocidad	Muy alta
Seguridad	Nula
Espacio útil	100%

⚠ Si falla un disco, se pierde TODO.

Mini-Test

1. ¿Qué RAID prioriza velocidad?

4.11 RAID 1

Mirroring

RAID 1 replica exactamente los datos en dos o más discos.

Ventajas

Alta seguridad
Tolerancia a fallos
Recuperación rápida

Desventajas

50% de espacio útil
Mayor coste

Aspecto	RAID 1
Velocidad	Media
Seguridad	Muy alta
Espacio útil	50%

💡 Muy usado en servidores críticos y bases de datos.

Mini-Test

1. ¿Qué RAID usa espejado?

4.12 RAID 5

RAID 5 combina rendimiento, redundancia y eficiencia.

Características

Striping + paridad distribuida
Tolera un fallo de disco
Buen equilibrio general

Ventajas

Buen rendimiento
Más espacio útil
Protección razonable

Problemas

Reconstrucciones lentas
Estrés sobre discos restantes

Aspecto	RAID 5
Velocidad	Alta
Seguridad	Alta
Espacio útil	(N-1)

⚠ Durante rebuild aumenta riesgo de fallo adicional.

Mini-Test

1. ¿Cuántos discos puede perder RAID 5?

4.13 RAID 6

RAID 6 añade doble paridad para soportar dos fallos simultáneos.

Ventajas

Muy alta seguridad
Ideal para grandes arrays
Tolerancia a dos fallos

Desventajas

Menor rendimiento de escritura
Más cálculos de paridad

Aspecto	RAID 6
Velocidad	Media-Alta
Seguridad	Muy alta
Espacio útil	(N-2)

💡 Muy usado en cabinas empresariales y backup servers.

Mini-Test

1. ¿Qué RAID soporta dos fallos?

4.14 NAS doméstico con RAID 5

Un NAS doméstico permite compartir almacenamiento en red con redundancia.

Caso práctico

4 discos de 4 TB
RAID 5
12 TB útiles
Tolerancia a un fallo

Opciones comparadas

RAID	Capacidad útil	Seguridad
RAID 0	16 TB	Nula
RAID 1	8 TB	Muy alta
RAID 5	12 TB	Alta
RAID 6	8 TB	Muy alta

mdadm

sudo mdadm --create /dev/md0 --level=5 --raid-devices=3 /dev/sda1 /dev/sdb1 /dev/sdc1

💡 mdadm es la herramienta estándar RAID en Linux.

⚠ RAID no protege frente a ransomware ni borrados accidentales.

Mini-Test

1. ¿Qué herramienta crea RAID software en Linux?

4.15 Herramientas y consejos

Monitorización RAID

cat /proc/mdstat mdadm --detail /dev/md0

Buenas prácticas

Separar SO y datos
Usar snapshots
Aplicar backups 3-2-1
Monitorizar discos SMART
Automatizar alertas

Herramientas profesionales

Herramienta	Uso
GParted	Particionado
TrueNAS	NAS empresarial
mdadm	RAID Linux
ZFS	Integridad avanzada

💡 Un buen almacenamiento combina RAID + backups + monitorización.

⚠ RAID NO sustituye una estrategia de backup.

Mini-Test Final

1. ¿Qué tecnología permite volúmenes dinámicos en Linux?

2. ¿Qué filesystem usa snapshots y checksums?

3. ¿Qué RAID ofrece equilibrio entre espacio y seguridad?