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SOPORTE Y ASISTENCIA TÉCNICA REMOTA ESPECIALIZADA

SOPORTE Y ASISTENCIA TÉCNICA REMOTA ESPECIALIZADA

Protocolos de Transmisión de Datos

En todo sistema de transmisión de datos necesariamente intervienen diferentes elementos vitales para que dicha transmisión se lleve a cabo, componentes que en todo sistema de comunicación, sin importar el fin para el cual que fueron construidos, casi siempre serán los mismos; emisor, medio, receptor, cuando cada uno de ellos comienzan a interactuar entre sí, es cuando estamos en presencia de diferentes modos, reglas y normas, que regulan de alguna manera la forma en que los datos serán transmitidos. En un ambiente de red, la principal función es interconectarse entre diferentes nodos, host, servidores, siguiendo un patrón estándar de conexión y de transmisión de datos, es por eso que el objetivo fundamental de una arquitectura de red es brindar a los usuarios o clientes, todas las herramientas necesarias para establecer la red y llevar el control del flujo de operación. Una arquitectura de red delinea y define la manera como la red de comunicación de datos está arreglada o estructurada, y generalmente se incluyen diferentes niveles o capas dentro de la arquitectura. Cada una de estas capas dentro de la red representan protocolos específicos o reglas para comunicarse, los cuales realizan funciones comunes y específicas entre sí.

Protocolo

En telemática o telecomunicaciones se puede definir a un protocolo de comunicaciones, como el conjunto de reglas normalizadas para la representación, señalización, autenticación y detección de errores necesario para poder transmitir datos a través de un canal de comunicación.

            Muchos protocolos de comunicación digital por redes de computadoras, poseen atributos destinados a prestar una mayor eficacia y seguridad en el intercambio de datos a través de un medio o canal especifico. Existen numerosas reglas que hacen posible que uno o varios protocolos hagan funcionar de manera correcta a un sistema de comunicación de datos.

            Un protocolo puede ser definido como las reglas que dominan la sintaxis, semántica y sincronización de la comunicación. Los protocolos pueden ser implementados por hardware, software, o una combinación de ambos. Bajo perfil un protocolo define el comportamiento de una conexión de hardware.

Como los protocolos son reglas de comunicación, éstos deben permitir el flujo de información entre diferentes equipos que manipulen lenguajes distintos, por ejemplo, dos computadores conectados en la misma red pero con protocolos diferentes no podrían establecer comunicación alguna, es necesario que los dos “puedan entenderse” en el mismo idioma, es por eso que existen muchos protocolos, sin embargo el estándar para comunicarse a través de internet es el protocolo TCP/IP, que fue creado para las comunicaciones en Internet.

Arquitectura de Protocolo

            Al intercambio de información entre computadores se le llama comunicación entre computadores. Al conjunto de computadores que se interconectan se le llama red de computadores.

Para la comunicación entre dos entidades situadas en sistemas diferentes, se necesita definir y utilizar un protocolo.

Los puntos que definen un protocolo son:

  • La sintaxis: formato de los datos y niveles.
  • La semántica: incluye información de control para la coordinación y manejo de errores.
  • La temporización: incluye la sincronización de velocidades y secuenciación.

            Todas estas tareas se subdividen en subtareas y a todo se le llama arquitectura del protocolo.

Modelo de Tres Capas

            En la comunicación intervienen tres agentes: aplicaciones, computadores y redes. Por lo tanto, las tareas se organizan en tres capas.

  1. Capa de acceso a la red: Trata del intercambio de datos entre el computador y la red a que está conectado.
  2. Capa de Transporte: Consiste en una serie de procedimientos comunes a todas las aplicaciones que controlen y sincronicen el acceso a la capa de acceso a la red.
  3. Capa de aplicación: Permite la utilización a la vez de varias aplicaciones de usuario. El protocolo debe definir las reglas, convenios, funciones utilizadas, etc. Para la comunicación por medio de red.

            Cada capa del protocolo le pasa datos a la siguiente capa y esta le añade propios de control y luego pasa el conjunto a la siguiente capa. Por lo tanto, cada capa forma unidades de datos que contienen los datos tomados de la capa anterior junto a datos propios de esta capa, y al conjunto obtenido se le llama PDU (unidad de datos del protocolo).

Características Protocolares

  • Directo/indirecto: Los enlaces punto a punto son directos pero los enlaces entre dos entidades en diferentes redes son indirectos ya que intervienen elementos intermedios.
  • Monolítico/estructurado: Monolítico es aquel en que el emisor tiene el control en una sola capa de todo el proceso de transferencia. En protocolos estructurados, hay varias capas que se coordinan y que dividen la tarea de comunicación.
  • Simétrico/asimétrico: Los simétricos son aquellos en que las dos entidades que se comunican son semejantes en cuanto a poder tanto emisores como consumidores de información. Un protocolo es asimétrico si una de las entidades tiene funciones diferentes de la otra ( por ejemplo en clientes y servidores ).
  • Normalizado/no normalizado: Los no normalizados son aquellos creados específicamente para un caso concreto y que no va a ser necesario conectarlos con agentes externos. En la actualidad, para poder intercomunicar muchas entidades es necesaria una normalización.

Funciones

            Segmentación y ensamblado: Generalmente es necesario dividir los bloques de datos en unidades pequeñas e iguales en tamaño, y este proceso se le llama segmentación. El bloque básico de segmento en una cierta capa de un protocolo se le llama PDU (Unidad de datos de protocolo). La necesidad de la utilización de bloque es por:

  • La red sólo admite la transmisión de bloques de un cierto tamaño.
  • El control de errores es más eficiente para bloques pequeños.
  • Para evitar monopolización de la red para una entidad, se emplean bloques pequeños y así una compartición de la red.
  • Con bloques pequeños las necesidades de almacenamiento temporal son menores.

Encapsulado: Se trata del proceso de adherir información de control al segmento de datos. Esta información de control es el direccionamiento del emisor/receptor, código de detección de errores y control de protocolo.

Control de conexión: Hay bloques de datos sólo de control y otros de datos y control. Cuando se utilizan datagramas, todos los bloques incluyen control y datos ya que cada PDU se trata como independiente. En circuitos virtuales hay bloques de control que son los encargados de establecer la conexión del circuito virtual. Hay protocolos más sencillos y otros más complejos, por lo que los protocolos de los emisores y receptores deben de ser compatibles al menos. Además de la fase de establecimiento de conexión (en circuitos virtuales) está la fase de transferencia y la de corte de conexión. Si se utilizan circuitos virtuales habrá que numerar los PDU y llevar un control en el emisor y en el receptor de los números.

Entrega ordenada: Ll envío de PDU puede acarrear el problema de que si hay varios caminos posibles, lleguen al receptor PDU desordenados o repetidos, por lo que el receptor debe de tener un mecanismo para reordenar los PDU. Hay sistemas que tienen un mecanismo de numeración con módulo algún número; esto hace que el módulo sean lo suficientemente alto como para que sea imposible que haya dos segmentos en la red al mismo tiempo y con el mismo número.

Control de flujo: Hay controles de flujo de parada y espera o de ventana deslizante. El control de flujo es necesario en varios protocolos o capas, ya que el problema de saturación del receptor se puede producir en cualquier capa del protocolo.

Control de errores: Generalmente se utiliza un temporizador para retransmitir una trama una vez que no se ha recibido confirmación después de expirar el tiempo del temporizador. Cada capa de protocolo debe de tener su propio control de errores.

Direccionamiento: Cada estación o dispositivo intermedio de almacenamiento debe tener una dirección única. A su vez, en cada terminal o sistema final puede haber varios agentes o programas que utilizan la red, por lo que cada uno de ellos tiene asociado un puerto. Además de estas direcciones globales, cada estación o terminal de una subred debe de tener una dirección de subred (generalmente en el nivel MAC).

            Hay ocasiones en las que se usa un identificador de conexión; esto se hace así cuando dos estaciones establecen un circuito virtual y a esa conexión la numeran (con un identificador de conexión conocido por ambas). La utilización de este identificador simplifica los mecanismos de envío de datos ya que por ejemplo es más sencillo que el direccionamiento global. Algunas veces se hace necesario que un emisor emita hacia varias entidades a la vez y para eso se les asigna un direccionamiento similar a todas.

Multiplexación: Es posible multiplexar las conexiones de una capa hacia otra, es decir que de una única conexión de una capa superior, se pueden establecer varias conexiones en una capa inferior  (y al revés).

            Servicios de transmisión: Los servicios que puede prestar un protocolo son:

  • Prioridad: Hay mensajes (los de control) que deben tener prioridad respecto a otros.
  • Grado de servicio: Hay datos que deben de retardarse y otros acelerarse (vídeo).
  • Seguridad.

Interconexión de Sistemas Abiertos OSI

            El modelo OSI (interconexión de sistemas abiertos), es la connotación expresada a un conjunto de estándares para las comunicaciones entre dispositivos de cómputo (ordenadores, computadoras). El modelo OSI sirve como una guía estructural para intercambiar información entre computadores, terminales y redes. Este modelo está basado bajo normativa y reglamentación ISO y CCITT, los cuales han trabajado de la mano para establecer un conjunto de estándares ISO, y recomendaciones CCITT, dichos cuales son básicamente casi idénticos.

          En 1983, ISO y CCITT adoptaron un modelo de referencia de arquitectura de comunicación de siete capas. Donde cada capa consistía en protocolos específicos para comunicarse. La clasificación del modelo OSI, y la comunicación de varios dispositivos ETD se puede estudiar dividiéndola en 7 niveles, que son representados desde su nivel más alto hasta el más bajo.

Los 7 niveles se pueden subdividir en dos categorías, las capas superiores y las capas inferiores. Las 4 capas superiores trabajan con problemas particulares a las aplicaciones, y las 3 capas inferiores se encargan de los problemas pertinentes al transporte de los datos.

El modelo OSI, fue propuesto como una aproximación teórica y también como una primera fase en la evolución de las redes de ordenadores. El modelo OSI es más fácil de entender, sin embargo el modelo TCP/IP es el que realmente se utiliza.

Muchas son las ventajas de utilizar una arquitectura en capas para el modelo OSI. Las diferentes capas, permiten que diversas computadoras se comuniquen en diferentes niveles. Además, a medida que evolucionan las tecnologías de comunicación, es mucho más fácil modificar el protocolo de una capa sin tener que modificar el resto de las 7 capas. Cada capa es vital y esencialmente independiente de cada una de las otras capas. Por lo tanto, muchas de las funciones realizadas en las capas inferiores se removieron completamente de las tareas de software para reemplazarlas con hardware.

La desventaja principal de la arquitectura de siete capas es la tremenda cantidad de sobrecarga requerida al agregar encabezados a la información que se transmite por las diversas capas. Si se activan las siete capas, menos del 15% del mensaje transmitido  será la información de la fuente, y el resto será sobrecarga.

Los niveles 4, 5, 6, y 7 permiten que se comuniquen directamente dos computadoras host (huésped). Host es un término muy común en la interconexión de redes, donde una computadora se convierte en la huésped de otra al facilitar información, y al intercambiar los papeles de solicitud ésta se convierte en host (huésped) de aquella. Las tres capas inferiores se preocupan con la mecánica especifica del movimiento de datos (a nivel de bit) de una maquina a otra.

Modelo OSI

osi

Las cuatro capas de nivel inferior definen rutas para que los puestos finales puedan conectarse unos con otros y poder intercambiar datos. Las tres capas superiores definen cómo han de comunicarse las aplicaciones de los puestos de trabajo finales entre ellas y con los usuarios.

Capas

Dispositivos e interfaces

Ejemplos de Aplicación

Protocolos

    

Capa Física

1

Cable coaxial ó UTP categoría 5, categoría 5e, categoría 6, categoría 6ª, Cable de fibra óptica, Cable de par trenzado, microondas y radio,

RS-232.

 

Hubs (concentrador): Se utilizan como punto de partida del cableado UTP de allí salen los cables a cada una de los terminales. Su funcionamiento se basa en

“repetir” la señal que llega por una boca en las demás.

Se encarga de pasar bits al medio físico y de suministrar servicios a la siguiente capa Para ello debe conocer las características mecánicas, eléctricas, funcionales y de procedimiento de las líneas.

 

Redes LAN: Nivel físico.

Ethernet e IEEE 802.3 (CSMA/CD)

ETA / TIA-232 V.35: (RS 232): Describe las características mecánicas, eléctricas, funcionales y procedimentales que permiten el intercambio de información binaria entre un DTE y un DCE

    

Capa de Enlace

2

Bridges: Es un hardware y software que permite que se conecten dos redes locales entre sí. Un puente interno es el que se instala en un servidor de la red, y un puente externo es el que se hace sobre una estación de trabajo de la misma red.

Switches: Interconecta dos o más segmentos de red, funcionando de manera similar a los puentes (bridges), pasando datos de una red a otra, de acuerdo con la dirección MAC de destino de los datagramas en la red.

Este nivel proporciona los elementos necesarios para establecer, mantener y terminar interconexiones de enlace de datos entre entes del nivel red.

Existe un protocolo de enlace que regula las funciones de este Nivel

Esta capa organiza los bits en grupos lógicos denominado tramas o frames, proporciona además control de flujo y control de errores

Redes LAN: LLC (logical link control), MAC (médium acces control)

802.3802.2HDLC

ARP

Gigabit,

Ethernet

RARP

TOKEN RING ATM

 

 

Capa de Red

3

Router (enrutadores): Encaminan la información hacia otras redes.

Conecta al menos dos redes y decide de qué manera enviar cada paquete de información basado en el conocimiento del estado de las redes que interconecta y la dirección lógica

Este nivel proporciona los elementos necesarios para intercambiar información entre los entes de nivel transporte a través de una red de transmisión de datos.

La comunicación de dos entes a nivel red queda regulada por protocolo de red.

IPX, IP (IPv4IPv6) X.25ICMP, IGMP

 NetBEUI

Appletalk.

 

 

Capa de Transporte

4

A los entes de este nivel se le conocen como estaciones de transporte o puntos finales

Reglas de control de transferencia de “punta a punta” de la red                                          (fiabilidad global de la transmisión)

Actúa como interface entre la red y las capas de Sesión

TCPUDPSPX

 

 

Capa de Sesión

5

Orden de establecimiento de la sesión, a un buzón específico situado en un sistema informático.·Establecida la sesión, se procede al intercambio tanto de datos como de información de control. Sistema Operativo/ Programa de acceso a aplicaciones

 

 

Capa de Presentación

6

Selección del tipo de terminal.

Gestión de los formatos de presentación de los datos.

Ordenes de manejo y formato de archivos.

Conversión de códigos entre datos.

Formato de los datos y órdenes de control.

Control de la forma de transferir los datos.

ASCIIEBCDICJPEG

 

 

 

 

 

 

 

Capa de Aplicación

7

Grupo 1: Protocolos de gestión del sistema, orientados a las funciones de gestión del propio sistema de interconexión.

Grupo 2: Protocolos de gestión de la aplicación, orientados al control de las funciones de gestión de la ejecución de procesos de aplicación tales como gestión de acceso a determinadas partes del sistema, solución de interbloqueos (deadlock), contabilizar y facturar la utilización del sistema, etc.

Grupo 3: Protocolos del sistema, para la materialización de la

Comunicación entre procesos de aplicación tales como acceso a archivos, comunicación entre tareas, activación remota de procesos, etc.

Grupo 4 y 5: Protocolos específicos para aplicaciones, ya sea de cálculo, financieras, de manejo de información, etc.

SNMP SMTP

 

NNTP

 

 FTP

 

SSH

HTTP 

 

CIFS (llamado SMB)

 

NFS 

 

Telnet 

 

IRC

 

POP3

 

 IMAP

 

 LDAP

TCP & IP

Los protocolos de Internet son un conjunto de protocolos de red en los que se basa Internet, los mismos permiten la transmisión de datos entre ordenadores (computadoras). A menudo se les llama conjunto de protocolos TCP/IP. Protocolo de Control de Transmisión (TCP) y Protocolo de Internet (IP), son de por sí los protocolos más utilizados en lo que se refiere a protocolos en conjunto de internet. Cerca de más cien protocolos conforman esta familia y entre los cuales se encuentran: el popular HTTP (HyperText Transfer Protocol), que es el que se utiliza para acceder a las páginas web, el ARP (Address Resolution Protocol) para la resolución de direcciones, el FTP (File Transfer Protocol) para transferencia de archivos, y el SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) y el POP (Post Office Protocol) para correo electrónicoTELNET para acceder a equipos remotos.  Es el protocolo patrón más utilizado en internet, permite establecer enlaces entre terminales que pudieran usar distintos sistemas operativos, esto puede incluir computadoras personales, computadoras centrales, todo esto bajo redes LAN y WAN.

TCP/IP fue creado y puesto a pruebas cerca de 1972 por ARPANET. Toda la familia de protocolos relacionados directamente con internet pueden ser descritos e interpretados a través del modelo OSI, descrito en parte con anterioridad, pero desde el punto de vista práctico el modelo OSI no corresponde al 100% como un modelo protocolar de internet, es por eso que TCP/IP fue diseñado como una posible solución a un problema específico de ingeniería, mientras que el modelo OSI fue propuesto como una aproximación teórica y una primera fase en la evolución de las redes de computadoras a través de internet. Por eso realmente el modelo que se utiliza es el TCP/IP.

Arquitectura TCP/IP

  • Una pila de protocolos, cuatro capas que se comunican entre sí para transmitir paquetes: Se denomina una pila, por su esquema de capas y funcionamiento, la entrada y salida siempre es por la misma capa, la capa inferior.

Pila de Protocolos TCP/IP

osi2

En el recuadro anterior se muestra la pila de protocolos, con un diseño sencillo, cada capa interactúa únicamente con las inmediatas superior e inferior, cada capa tiene servicios e interfaces bien definidas, el diseño para cada capa puede ser independiente.

  • Un esquema de direccionamiento, con capacidad de identificar de manera única un destino.
  • Un esquema de enrutamiento, con capacidad de determinar de forma eficiente el camino que debe seguir un paquete para llegar a su destino.

Capa de Aplicación: En la capa de aplicaciones se especifica el protocolo por servicio, tales como el HTTP, SNMP, SMTP, etc. Por el cual las aplicaciones en diferentes hosts podrán comunicarse entre sí. También define las interfaces para la capa de transporte, esta interfaz es dependiente del sistema operativo. La interfaz más popular es el socket, que se provee en todos los tipos de sistemas operativos que soporten TCP/IP.

Pila de Protocolos TCP/IP

tcpip

Application: Abarca las capas de sesión, presentación y aplicación         (Capa 1)

Transport control protocol (tcp): Corresponde a la capa de transporte   (Capa 2)

User datagram protocol (udp): Corresponde a la capa de transporte       (Capa 2)

Internet protocol (ip): Equivale a la capa de red de OSI                            (Capa 3)

Host to network: Abarca las capas física y enlace de OSI                          (Capa 4)

Capa de Transporte: Es el nivel que realmente permite que dos sistemas conectadas TCP/IP puedan conversar entre sí. En este nivel pueden funcionar dos tipos de protocolos:

  • TCP (Transmission Control Protocol): Proporciona una conexión segura que permite la entrega sin errores de un flujo de bytes desde un sistema a otro. Se parte la ristra de datos a enviar, en paquetes discretos y lo monta de nuevo en el destino. También maneja el control de flujo. Es el encargado de asegurar un flujo de datos confiable entre los extremos de la red. Se encarga por lo tanto del control de flujo y del control de errores, tareas que no realiza IP. Trabaja en modo “string”, es decir recibe cadenas de bits de las capas superiores y las arma en segmentos que luego son enviados a la capa IP.
  • UDP (User Datagram Protocol): Es un protocolo no orientado a la conexión, por lo tanto no garantiza el reparto seguro del paquete de datos enviado. En general, se usa el UDP cuando la aplicación que se monta encima, necesita tiempos de respuesta muy cortos, en lugar de fiabilidad en la entrega. Emplea el protocolo IP para llevar mensajes, pero agrega la capacidad para distinguir entre varios destinos (puertos) dentro de un determinado host.

Esta capa se encarga de poner en marcha los siguientes servicios.

  1. Transporte orientado a conexión, y orientado a no-conexión: En un esquema orientado a conexión, una vez establecida, la conexión permanece hasta que la aplicación se interrumpe, o bien termina voluntariamente. La aplicación establece el destino de la conexión una sola vez, un ejemplo perfecto es una llamada telefónica. En el esquema orientado a no-conexión, la aplicación debe establecer el destino de la conexión para cada transmisión de información, un ejemplo es un fax. TCP (Transport Layer Protocol) es un protocolo orientado a conexión, UDP (User Datagram Protocol) es un protocolo orientado a no-conexión.
  2. Transporte confiable y no-confiable: Si por cualquier razón un paquete se pierde (mal direccionamiento, problemas con la red, algún nodo sin funcionar, etc.), en una conexión confiable (orientada a conexión), este paquete será retransmitido, esta capa asume la responsabilidad de garantizar el envío del paquete. En una conexión no confiable (orientada a no-conexión), esta capa no asume esa responsabilidad y la aplicación deberá manejar los casos en que se pierdan paquetes en la red.
  3. Seguridad: Este servicio es nuevo, la integración de servicios de seguridad es reciente. En IPv4 es un elemento impuesto y que prácticamente no se utiliza, en IPv6 está considerado en el diseño y es instrumentado en las cabeceras de extensión.

            Capa de Red (IP): La capa de Red provee el servicio orientado a no-conexión. Esta capa es responsable del enrutamiento de paquetes, de la definición de rutas para su transmisión y de definir el esquema de direccionamiento para identificar cada destino sin ambigüedades. Los “hosts” pueden introducir paquetes en la red, los cuales llegan al destinatario de forma independiente. No hay garantías de entrega ni de orden (IP no está orientado a la conexión), gestiona las rutas de los paquetes y controla la congestión.

          Direccionamiento IP: Cada elemento conectado a una red TCP/IP debe tener una “dirección IP” única a fin de ser identificado en la misma en forma unívoca y además una máscara de subred o “subnet mask” que identifica la red o subred a la que pertenece el equipo. Tanto la dirección IP como la subnet mask son conjuntos de 4 bytes denominados “octetos” separados por puntos.

Analogía entre OSI & TCP/IP

analogia osi tcpip

Nivel de Protocolos

Seguridad de Nivel de:

Ventajas

Desventajas

 

Ejemplos de Protocolos

 

Aplicación

Se puede extender la aplicación para brindar servicios de seguridad sin tener que depender del SO

Facilita el servicio de no repudio

Los mecanismos de seguridad deben ser diseñados independientemente para cada aplicación

Mayores probabilidades de cometer errores

KerberosPGP

SSH

SET

RADIUS

IPSec (ISAKMP)

TACACS

S/MIME

Transporte

En teoría no se requieren modificaciones por aplicación Mantener el contexto del usuario es complicadoTLS requiere que las aplicaciones sean modificadas SSL (netscape corp.)

TLS (IETF)

NLSP (ISO)

 

Red

Disminuye el flujo excesivo de negociación de clavesLas aplicaciones no requieren modificación alguna

Permite crear VPNs e intranet

Difícil manejar el no repudio IPSec (AH, ESP) (IETF)

Protocolos de tunneling:

PPTP

L2TP

Enlace de Datos

Más rápido No son soluciones estables y funcionan bien sólo para enlaces dedicadosLos dispositivos deben estar físicamente conectados ATMsSILS

CHAP

MS-CHAP

PAP

EAP

LEAP, PEAP

Discos Duros

Saludos vamos a explicar un poco como funciona el dispositivo vital de almacenamiento de nuestros pcs tanto portátiles como de escritorio. No voy a citar conceptos de wikipedia, monografias, etc etc y muchos otros enlaces pues si así lo quieren al final del post dejaré los enlaces a estos sites, de manera pués que haremos una concisa y breve definición estructural de este importante dispositivo….

disco duro estructura fisica

Al hablar de un disco duro pensamos en una pieza maciza, y asociamos directamente con algo como piedra o metal extremadamente duro, ha ha pero son sólo pequeñas pausas que nos pasa por la mente.

Los discos duros conocidos también por  su acrónimo en inglés Hard Disk es el hardware de almacenamiento más importante en una computadora, pues es nada más y nada menos que la fuente donde puede nuestro sistema correr, sin embargo muchas tecnología nuevas pienso ya están revolucionando el modo de acceso a los sistemas operativos, pero eso es trigo de otro costal.

disco duro estructura

Un disco duro pertenece a la llamada memoria  secundaria o de almacenamiento secundario. Se le suele denominar con gran cantidad de  conceptos  como disco duro, rígido, fijo.  Todas Estas denominaciones a veces están muy alejadas de la realidad sin embargo son algunas delas más habituales.

El disco duro es un dispositivo clave de trabajo y almacenamiento de la información en las computadoras. Como el principal dispositivo de almacenamiento masivo.

Tanto los discos duros como la memoria principal son memorias de trabajo (varían su contenido en una sesión con el ordenador). Sin embargo, presentan importantes diferencias: la memoria principal es volátil (su contenido se borra al apagar el ordenador), muy rápida (ya que se trata de componentes electrónicos) pero de capacidad reducida. La memoria secundaria,  en cambio, es no volátil, menos rápida (componentes mecánicos) y de gran capacidad. La memoria principal contiene los datos utilizados en cada momento por el ordenador pero debe recurrir a la memoria secundaria cuando necesite recuperar nuevos datos o almacenar de forma permanente los que hayan variado.

El primer disco duro fue inventado por  IBM cerca de 1956 por petición de las Fuerzas Aéreas de Estados Unidos. Su nombre inicial fue el de RAMAC 305 (Método de acceso aleatorio de contabilidad y control) dicho cual  estaba formado  por un grupo de 50 discos de aluminio, cada uno de 61 cm de diámetro, que giraban a 3.600 revoluciones por minuto estando  recubiertos de una fina capa magnética. Tenía la capacidad  de almacenar hasta 5 millones de caracteres (5 megabytes). Con una velocidad de transferencia de 8,8 Kbps y pesaba más de una tonelada.

¿ Qué son los discos duros ?

Si contamos por ejemplo con unos cuantos platos de metal los cuales  están sujetos por un eje central. Bien ahora pensemos que entre cada plato, mencionado anteriormente, se va leyendo cada cara (cara superior = cara 0 y cara inferior = cara 1), y donde existe un brazo con una especie bobina en su extremo la cual emite pulsos magnéticos.

pistas sectores cabezas

Estos  platos de metal giran a 5600, 7200 o 10000 revoluciones por minuto, en el sentido contrario a las agujas del reloj. Las cabezas de lectura o  las bobinas en los extremos de los brazos, emiten pulsos eléctricos moviéndose desde el borde hacia el centro y viceversa.

sectores cilindros clusterEl movimiento que se genera en forma de circunferencias con datos, se les llama pistas o tracks (cada pista a su vez se considera como un conjunto de segmentos llamados sectores o clusters). Cada cara de un plato tiene una pista 0,1,2,3 ….. n pistas.

Pistas,  Sectores y Cilindros

Cada pista está geométricamente encima de su homóloga, en la cara opuesta de cada plato. A las pistas se les llama cilindro. Entonces un cilindro es el conjunto de pistas con la misma ubicación pero en una cara distinta así:

cilindro 3 = pista 3 de la cara 0 + pista 3 de la cara 1 + pista 3 de la cara 2, , , , ,.

pistas y cilindros de un disco duro

Cuando almacenamios un archivo los estamos diseminado en pistas, sectores y cilindros, se está grabando en las caras de los distintos platos simultáneamente, porque la estructura que sostiene los brazos con sus cabezas de lecto- escritura mueve todo el conjunto de cabezas al mismo tiempo.

El funcionamiento real de un disco comienza cuando el software de aplicación en sincronía con el OS (sistema operativo) se van produciendo comienza escrituras sobre las superficies de los platos. En donde por cada  grupo de datos escrito se crea una nueva entrada en el  registro en un sector ( cara 0, pista 0, sector 1, en el borde del disco), con lo cual se instancia la creación de un índice maestro de ubicación de los datos que se conoce con el nombre de FAT = File Allocation Table (tabla de asignación de archiivos). La información de lectura escritura se da a conocer al procesador median la placa electrónica del dispositivo.

Estructura Física de un Disco Duro

  • La unidad es un conjunto de componentes electrónicos y mecánicos que hacen posible el almacenamiento y recuperación de los datos en el disco.
  • El disco es una pila de discos, llamados platos, que almacenan información magnéticamente. Cada uno de los platos tiene dos superficies magnéticas: la superior y la inferior. Estas superficies magnéticas están formadas por millones de pequeños elementos capaces de ser magnetizados positiva o negativamente. De esta manera, se representan los dos posibles valores que forman un bit de información (un cero o un uno). Ocho bits contiguos constituyen un byte (un carácter).

Un disco duro consta de una serie de partes importantes en su estructura física las cuales son: cabezas, cilindro y sectores

Cada una de las dos superficies magnéticas de cada plato se denomina cara. El número total de caras de un disco duro coincide con su número de cabezas. Cada una de estas caras se divide en anillos concéntricos llamados pistas. En los discos duros se suele utilizar el término cilindro para referirse a la misma pista de todos los discos de la pila. Finalmente, cada pista se divide en sectores.

chasis de un disco duro

Los sectores son las unidades mínimas de información que puede leer o escribir un disco duro. Generalmente, cada sector almacena 512 bytes de información.

El número total de sectores de un disco duro se puede calcular: nº sectores = nº caras * nº pistas/cara * nº sectores/pista. Por tanto, cada sector queda unívocamente determinado si conocemos los siguientes valores: cabeza, cilindro y sector. Por ejemplo, el disco duro ST33221A de Seagate tiene las siguientes especificaciones: cilindros = 6.253, cabezas = 16 y sectores = 63.

El número total de sectores direccionables es, por tanto, 6.253*16*63 = 6.303.024 sectores. Si cada sector almacena 512 bytes de información, la capacidad máxima de este disco duro será de 6.303.024 sectores * 512 bytes/sector = 3.227.148.228 bytes ~ 3 GB.

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 lógica de un Disco Duro

La estructura lógica de un disco duro está formada por:

  • El sector de arranque (Master Boot Record)
  • Espacio particionado
  • Espacio sin particionar

El sector de arranque o MBR o Registro Maestro de Arranque es el primer sector de todo disco duro (cabeza 0, cilindro 0, sector 1). En él se almacena la tabla de particiones y un pequeño programa master de inicialización, llamado también Master Boot. Este programa es el encargado de leer la tabla de particiones y ceder el control al sector de arranque de la partición activa. Si no existiese partición activa, mostraría un mensaje de error.

mbr

Una vez cargado en la memoria, este programa (MBR) determinará desde qué partición del sistema se debe iniciar y ejecutará el programa llamado “bootstrap” = arranque, que iniciará el sistema operativo presente en la partición activa.

masterBootRecord

Proceso de Inicio de un sistema operativo en la imagen siguiente se describe mejor pero está en inglés:

proceso de inicio de un os

El espacio particionado es el espacio del disco que ha sido asignado a alguna partición. El espacio particionado es espacio no accesible del disco ya que todavía no ha sido asignado a ninguna partición. A continuación se muestra un ejemplo de un disco duro con espacio particionado (2 particiones primarias y 2 lógicas) y espacio todavía sin particionar.

El caso más sencillo consiste en un sector de arranque que contenga una tabla de particiones con una sola partición, y que esta partición ocupe la totalidad del espacio restante del disco. En este caso, no existiría espacio sin particionar.

Las Particiones del disco duro

Cada disco duro constituye una unidad física distinta. Sin embargo, los sistemas operativos no trabajan con unidades físicas directamente sino con unidades lógicas. Dentro de una misma unidad física de disco duro puede haber varias unidades lógicas. Cada una de estas unidades lógicas constituye una partición del disco duro. Esto quiere decir que podemos dividir un disco duro en, por ejemplo, dos particiones (dos unidades lógicas dentro de una misma unidad física) y trabajar de la misma manera que si tuviésemos dos discos duros (una unidad lógica para cada unidad física).

particion de disco duro

Particiones y directorios.— Ambas estructuras permiten organizar datos dentro de un disco duro. Sin embargo, presentan importantes diferencias: 1ª) Las particiones son divisiones de tamaño fijo del disco duro; los directorios son divisiones de tamaño variable de la partición; 2ª) Las particiones ocupan un grupo de cilindros contiguos del disco duro (mayor seguridad); los directorios suelen tener su información desperdigada por toda la partición; 3ª) Cada partición del disco duro puede tener un sistema de archivos (sistema operativo) distinto; todos los directorios de la partición tienen el sistema de archivos de la partición.

Como mínimo, es necesario crear una partición para cada disco duro. Esta partición puede contener la totalidad del espacio del disco duro o sólo una parte. Las razones que nos pueden llevar a crear más de una partición por disco se suelen reducir a tres.

  1. Razones organizativas. Considérese el caso de un ordenador que es compartido por dos usuarios y, con objeto de lograr una mejor organización y seguridad de sus datos deciden utilizar particiones separadas.
  2. Instalación de más de un sistema operativo. Debido a que cada sistema operativo requiere (como norma general) una partición propia para trabajar, si queremos instalar dos sistemas operativos a la vez en el mismo disco duro (por ejemplo, Windows 98 y Linux), será necesario particionar el disco.
  3. Razones de eficiencia. Por ejemplo, suele ser preferible tener varias particiones FAT pequeñas antes que una gran partición FAT. Esto es debido a que cuanto mayor es el tamaño de una partición, mayor es el tamaño del grupo (cluster) y, por consiguiente, se desaprovecha más espacio de la partición. Más adelante, explicaremos esto con mayor detalle.

Las particiones pueden ser de dos tipos: primarias o lógicas. Las particiones lógicas se definen dentro de una partición primaria especial denominada partición extendida.

En un disco duro sólo pueden existir 4 particiones primarias (incluida la partición extendida, si existe). Las particiones existentes deben inscribirse en una tabla de particiones de 4 entradas situada en el primer sector de todo disco duro. De estas 4 entradas de la tabla puede que no esté utilizada ninguna (disco duro sin particionar, tal y como viene de fábrica) o que estén utilizadas una, dos, tres o las cuatro entradas. En cualquiera de estos últimos casos (incluso cuando sólo hay una partición), es necesario que en la tabla de particiones figure una de ellas como partición activa.

La partición activa es aquella a la que el programa de inicialización (Master Boot) cede el control al arrancar. El sistema operativo de la partición activa será el que se cargue al arrancar desde el disco duro. Más adelante veremos distintas formas de elegir el sistema operativo que queremos arrancar, en caso de tener varios instalados, sin variar la partición activa en cada momento.

Para que un disco duro sea utilizable debe tener al menos una partición primaria. Para que un disco duro sea arrancable debe tener activada una de las particiones y un sistema operativo instalado en ella. Esto quiere decir que el proceso de instalación de un sistema operativo en un ordenador consta de la creación de su partición correspondiente, instalación del sistema operativo (formateo de la partición y copia de archivos) y activación de la misma. De todas maneras, es usual que este proceso esté guiado por la propia instalación. Un disco duro no arrancará si no se ha definido una partición activa o si, habiéndose definido, la partición no es arrancable (no contiene un sistema operativo).

Ya se sabe  que no es posible crear más de cuatro particiones primarias. Este límite, ciertamente pequeño, se logra subsanar mediante la creación de una partición extendida (como máximo una). Esta partición ocupa, al igual que el resto de las particiones primarias, una de las cuatro entradas posibles de la tabla de particiones. Dentro de una partición extendida se pueden definir unidades lógicas sin límite. El espacio de la partición extendida puede estar ocupado en su totalidad por particiones lógicas o bien, tener espacio libre sin particionar.

En la tabla de particiones del Master Boot Record debe existir una entrada con una partición extendida. Esta entrada apunta a una nueva tabla de particiones similar a la ya estudiada, de la que sólo se utilizan sus dos primeras entradas. La primera entrada corresponde a la primera partición lógica; la segunda, apuntará a una nueva tabla de particiones. Esta nueva tabla contendrá en su primera entrada la segunda partición lógica y en su segunda, una nueva referencia a otra tabla. De esta manera, se va creando una cadena de tablas de particiones hasta llegar a la última, identificada por tener su segunda entrada en blanco.

Particiones primarias y unidades lógicas

Ambos tipos de particiones generan las correspondientes unidades lógicas del ordenador. Sin embargo, hay una diferencia importante: sólo las particiones primarias se pueden activar. Además, algunos sistemas operativos no pueden acceder a particiones primarias distintas a la suya.

particiones

Lo anterior nos da una idea de qué tipo de partición utilizar para cada necesidad. Los sistemas operativos deben instalarse en particiones primarias, ya que de otra manera no podrían arrancar. El resto de particiones que no contengan un sistema operativo, es más conveniente crearlas como particiones lógicas. Por dos razones: primera, no se malgastan entradas de la tabla de particiones del disco duro y, segunda, se evitan problemas para acceder a estos datos desde los sistemas operativos instalados. Las particiones lógicas son los lugares ideales para contener las unidades que deben ser visibles desde todos los sistemas operativos.

Algunos sistemas operativos presumen de poder ser instalados en particiones lógicas (Windows NT), sin embargo, esto no es del todo cierto: necesitan instalar un pequeño programa en una partición primaria que sea capaz de cederles el control.

Todas las particiones tienen un sector de arranque (el primero de la partición) con información relativa a la partición. Si la partición tiene instalado un sistema operativo, este sector se encargará de arrancarlo. Si no hubiese ningún sistema operativo (como es el caso de una partición para datos) y se intentara arrancar, mostraría un mensaje de error.

Tabla de Asignación de Archivos de un disco duro

Es importante diferenciar el sistema de archivos FAT y la Tabla de Asignación de Archivos FAT, ya que no son lo mismo.

Por ejemplo los sistemas de archivos nativos de DOS, windows 98, windows NT, OS, y uno que otro sistema operativo  son fat16, fat32, NTFS. Para los OS GNU/Linux se usan ext2, ext3 y ext4, asi como la MAC posee su propio sistema de archivos.

Tabla de Asignación de Archivos (FAT)

Esta tabla es el índice del disco. Almacena los grupos utilizados por cada archivo, los grupos libres y los defectuosos. Como consecuencia de la fragmentación de archivos, es corriente que los distintos grupos que contienen un archivo se hallen desperdigados por toda la partición. La FAT es la encargada de seguir el rastro de cada uno de los archivos por la partición.

tabla de asignacion de archivos

La Fat (file allocation table) es el corazón del sistema de archivos. Se ubica en el sector 2 del cilindro 0, cabezal 1 y se duplica en otro sector como precaución en caso de accidente). Esta tabla registra los números de los clústers que se utilizan, y en qué parte de los mismos se ubican los archivos.

Grupo .— Un grupo, cluster o unidad de asignación es la unidad mínima de almacenamiento de un archivo en una partición y está formada por uno o varios sectores contiguos del disco. Esto quiere decir que el espacio real ocupado por un archivo en disco será siempre múltiplo del tamaño del grupo. Además, cada grupo puede almacenar información de un solo archivo. Si no cabe en un solo grupo, se utilizarán varios (no necesariamente contiguos). Para hacernos una idea del nefasto resultado de un tamaño de grupo incorrecto, consideremos dos archivos de 1 byte cada uno. Si el tamaño del grupo es de 32 KB, se utilizarán dos grupos y el espacio real ocupado en disco habrá sido de 64 KB = ¡65.536 bytes! en vez de 2 bytes, como sería de esperar.


Sistemas de Archivos

Virtualmente todos los sistemas operativos proporcionan sistemas específicos de gestión de archivos para que los usuarios puedan acceder a los archivos, guardarlos y mantener la integridad de su contenido.
Previamente a la instalación del sistema de archivos es necesario dividir física y lógicamente los discos en particiones o volúmenes. Una vez creada las particiones, el sistema operativo debe crear las estructuras de los sistemas de archivo dentro de esas particiones.
El tamaño del sistema de archivos, se define en bloques. Una bloque se define como una agrupación lógica de sectores de disco y es la unidad de transferencia mínima que usa el sistema de archivos. Se usan para optimizar la eficiencia de la E/S de los dispositivos secundarios de almacenamiento. El tamaño del bloque puede variar de un sistema de archivos a otro, pero no puede cambiar dentro del mismo sistema de archivos.

Aunque no es obligatorio el tamaño del bloque suele ser múltiplo para del número de sectores del disco por cuestiones de rendimiento del disco y de sencillez de implementación del sistema de archivos.

Funciones que realiza el sistema de archivos:

1. Los usuarios deben poder crear, modificar y borrar archivos
2. los usuarios deben poder compartir sus archivos
3. el mecanismo encargado de compartir los archivos debe proporcionar varios tipos    de    acceso controlado (lectura, escritura, de ejecución o varias combinaciones de estos)
4. los usuarios deben poder estructurar sus archivos de acuerdo a la aplicación.
5. los usuarios deben poder ordenar la transferencia de información entre archivos.
6. Deben proporcionarse posibilidades de respaldo y recuperación. Los usuarios deben    poder hacer referencia a sus propios archivos.

Arranque específico de cada Sistema operativo

MS-DOS, Windows 95/windows 98

Los sistemas operativos MS-DOS y Windows 9x, necesitan arrancar desde una partición primaria ubicada en la primera unidad física de disco duro. Además, la instalación de estos sistemas operativos en particiones que comiencen después de los primeros 528 MB del disco duro, puede impedir que arranquen. Según lo anterior, el lugar para situar la partición se ve reducida a los primeros 528 MB del primer disco duro. Este límite imposibilita entonces la instalación de varios sistemas operativos basados en FAT en particiones mayores de este tamaño. De todas maneras, algunos gestores de arranque (o la propia BIOS del ordenador) son capaces de cambiar la asignación de discos duros de forma que el primero sea el segundo y el segundo, el primero: en este caso particular sí sería posible arrancar una partición FAT desde una segunda unidad física.

Windows NT

Windows NT puede arrancar desde cualquier disco duro, ya sea desde una partición primaria o desde una partición lógica. Sin embargo, en el caso de que se instale en una partición lógica o en un disco duro distinto al primero, es necesario que el gestor de arranque de Windows NT se instale en una partición primaria del primer disco duro. Si tenemos ya instalado otro sistema operativo MS-DOS o Windows 9x, Windows NT instalará su gestor de arranque en el sector de arranque de la partición del anterior sistema operativo. Este gestor de arranque permitirá arrancar tanto el anterior sistema operativo como Windows NT (ya esté en una partición lógica o en otro disco duro).

particiones-windows

GNU/Linux

Linux, al igual que Windows NT, puede instalarse en una partición primaria o en una partición lógica, en cualquiera de los discos duros. Si la instalación no se realiza en una partición primaria del primer disco duro, es necesario instalar un gestor de arranque. Linux proporciona un potente (aunque poco intuitivo) gestor de arranque llamado LILO. Las posibilidades de instalación son dos: instalarlo en la partición de Linux o en el sector de arranque del disco duro (Master Boot Record). La primera opción es preferible si Linux se instala en una partición primaria del primer disco duro (debe ser la partición activa) junto a otro sistema operativo. Para el resto de los casos, no queda más remedio que instalarlo en el Master Boot del primer disco duro. Desde aquí es capaz de redirigir el arranque incluso a una partición lógica (que, como sabemos, no se pueden activar) que contenga Linux. Nótese que, en este caso, si borramos la partición de Linux el gestor de arranque

Particiones en gnu linux

LILO seguirá apareciendo (ya que está antes de acceder a cualquier partición). La única manera de desinstalarlo si no podemos hacerlo desde el propio Linux, consiste en restaurar el sector de arranque original. Esto se puede lograr desde MS-DOS con la orden indocumentada FDISK /MBR.

Algunas distribuciones de Linux (como Red Hat) no respetan el espacio libre de una partición extendida. Esto significa que hay que tener cuidado de no solapar una partición primaria de Linux con espacio libre de la partición extendida.

Cuando se habla de instalar un sistema operativo en una partición primaria se asume que ésta tiene que estar activada a no ser que se utilice un gestor de arranque. En este caso, si el gestor de arranque se instala en una partición, ésta deberá activarse; pero si se instala en el sector de arranque del disco duro, la partición activa será indiferente.

Advertencia en particionado:

Las particiones primarias son las más idóneas para instalar sistemas operativos, puesto son las únicas que se pueden activar. Los sistemas operativos MS-DOS, Windows 95 y Windows 98 sólo pueden ser instalados en particiones primarias. Y aunque Windows NT, Linux y OS/2 puedan ser instalados en particiones lógicas, puede que ésta no sea siempre la opción más acertada. La razón es que es necesario instalar algún gestor de arranque, ya sea en el sector de arranque del disco duro o en el de alguna partición primaria. Si no deseamos alterar ninguna de las particiones primarias existentes ni el sector de arranque, la única opción es realizar una instalación en una partición primaria del primer disco duro.

Advertencia en particionado:

MS-DOS y Windows 9x presentan problemas al instalarse detrás de los primeros 528 MB del disco duro, es aconsajable crear sus particiones al principio del disco duro (o lo antes posible, sin superar este límite). Los demás sistemas operativos, en caso de haberlos, se instalarán entonces a continuación. Generalmente suele ser más acertado instalar los sistemas operativos en el primer disco duro. Sin embargo, debido a la flexibilidad de Linux o Windows NT podemos inclinarnos por otras opciones dependiendo de la configuración actual de nuestro equipo.

Advertencia en particionado:

Cuando se realizan cambios en las particiones, hay que considerar los posibles efectos que esto puede desencadenar en la asignación de letras de unidades. Los sistemas operativos MS-DOS y Windows 9x utilizan la letra C para la unidad del sistema operativo. Al resto de unidades visibles se les asigna letra en el siguiente orden: particiones primarias detrás de la actual, particiones primarias de los siguientes discos duros, particiones lógicas de la unidad actual, particiones lógicas de los siguientes discos duros, particiones primarias anteriores a la actual y, por último, el resto de unidades físicas (como la unidad lectora de CD-ROM).

Unidades visibles.— Son las unidades que se pueden ver desde un sistema operativo, es decir, aquellas que utilizan un sistema de archivos reconocido por el sistema operativo. Las particiones con un sistema de archivos incompatible con el sistema operativo no son accesibles (es como si no existiesen).

La única letra que se puede cambiar manualmente es la del CD-ROM, el resto de letras son asignadas automáticamente sin posibilidad de cambio. En ocasiones es preferible asignar una letra alta (por ejemplo la R) a la unidad de CD-ROM ya que así no se ve afectada por los posibles cambios de configuración en las particiones.

Para cambiar la letra del CD-ROM en MS-DOS es necesario modificar la línea del AUTOXEC.BAT que contenga la orden MSCDEX y añadir al final el modificador /L:unidad, donde unidad es la letra que deseamos asignar. Si no hay suficientes letras de unidades disponibles (por defecto sólo están permitidas hasta la D), es necesario añadir la siguiente línea al CONFIG.SYS: LASTDRIVE=Z. En este caso, se han definido todas las letras posibles de unidades (hasta la Z).

Clusters Beowulf

Un  Beowulf es una clase de computador masivamente paralelo de altas prestaciones principalmente construido a base de un cluster de componentes hardware estándard. Un Beowulf ejecuta un sistema operativo de libre distribución como Linux o FreeBSD, y se interconecta mediante una red privada de gran velocidad. Generalmente se compone de un grupo de PCs o estaciones de trabajo dedicados a ejecutar tareas que precisan una alta capacidad de cálculo. Los nodos en el cluster de computadoras no se hayan en los puestos de trabajo de los usuarios, sino que están totalmente dedicados a las tareas asignadas al cluster. Generalmente, el cluster se haya conectado al mundo exterior por un solo nodo.

El software puede ejecutarse más rápido en un Beowulf si se dedica algún tiempo a reestructurar los programas. En general es necesario partirlos en tareas paralelas que se comunican usando alguna librería como MPI o PVM, o sockets o SysV IPC.

Fuente original:Cluster Beowulf

Las Supercomputadoras son usadas en bancos, universidades y centros de investigación para realizar complejos cálculos y obtener rápidos resultados. Seguramente habrán visto en fotos esas grandes máquinas que ocupan cuartos completos y que permiten ejecutar miles de millones de operaciones por segundo.  Esas “heladeras” poseen varios procesadores, inmensas cantidades de memoria y un espacio de almacenamiento mucho mas grande de lo que puedan imaginar.

cluster-beowulf

Todos estos recursos pueden estar dispuestos de dos formas: o están centralizados (todo dentro de una gran caja) o están distribuidos. A esta última modalidad es lo que conocemos como clusters y es la que vamos a mencionar en este pequeño post.

unicluster1-ini

Los clusters son computadoras robustas que funcionan gracias a un sistema que permite compartir los recursos de varios subsistemas. Se pueden tener dos o más computadoras interconectadas ntre sí por una red y hacer que compartan libremente sus recursos. Los clusters permiten que las computadoras compartan no sólo archivos e impresoras sino lo más importante que compartan sus procesadores y memorias.

Clusters en GNU/Linux

Mosix es un proyecto que se dedica a desarrollar el programa necesario para cumplir con la función de instalar un cluster. Instalado en cada una de ls máquinas, Mosix permite que trabajen todas en conjunto, compartiendo memorias y capacidades de procesamiento. Trabaja de forma inteligente; por ejemplo cuando una máquina está al borde de ser saturada por procesos, el sistema busca otra que esté ociosa y le saca algunos recursos para otorgárselos a a la máquina saturada.

Instalación de Mosix

La instalación de Mosix es relativamente sencilla en algunas distribuciones como Red Hat. Esto se debe a que los desarrolladores usan esta distribución para su desarrollo. En otras distribuciones como Mandrake, Debian, Suse etc todo lo que hay que hacer es descargar el archivo TGZ desde el sitio de Mosix (www.mosix.org),  descomprimirlo y ejecutar el script de instalación mosix.install. Este script nos hará algunas preguntas sobre el sistema, y aplicará el parche correspondiente en el núcleo. El proceso puede llevar un par de horas.

mosix clusters

Para instalarlo en los demás nodos del cluster, podemos seguir los mismos pasos, o utilizar algunas herramientas que simplificarán esta tarea automatizándola. Las recomendadas por la gente de Mosix son: LTSP ( http://www.ltsp.org) y ClusterNFS (clusternfs.sourceforge.net). Si desean leer mas información sobre el proceso de instalación en el archivo README del paquete encontrarán varias formas de realizar esta tarea.

Configuración


Al ser un sistema que funciona de forma automática, la configuración que requiere es sencilla. Entramos en la ruta /etc/mosix.map y al editar este archivo que contiene en forma de tablas, el número y nodo y su IP. Por ejemplo si tuvieramos un cluster de seis nodos, con tres nodos en la red 200.200.120.xxx y dos nodos en 200.200.140.xxx, la configuración sería así:

1   200.200.120.1.3

4   200.200.110.1.1

5   200.200.140.1.2

El primer número indica el nodo principal, y es, obviamente, 1. Como el primer nodo principal posee tres nodos, el segundo principal será 4, y así sucesivamente. Luego se especifica la dirección IP de cada nodo principal y la cantidad de nodos que hay bajo la red de esa dirección.

Por eso los clusters son una excelente idea cuando se necesita un sistema de supercomputación pero no se tienen los recursos económicos suficientes para invertir en él. saludos les desea Elendill forever..

Otros enlaces relacionados:

Tutorial de Cluster Beowulf Cacero

site oficial

Herramientas de instalación atuomática de Clusters Beowulf

Estructura de un Cluster Beowulf

Microprocesador y CPU

Microprocesador y CPU

El concepto o definición puede ser bastante trillado en la red, pero nunca está demás contribuir con el conocimiento de las computadoras hoy en día.

Siempre se buscó desde los comienzos de las computadoras la disminución en el tamaño de los ordenadores (computadoras / computadores), a costa de la miniaturización de sus circuitos.


intel_core_2_quad

Al comienzo fueron las válvulas electrónicas de vacío (1 cm de diámetro) en las computadoras de primera generación (1946-1958) luego se pasó a los pequeños transistores ( 0.3 mm de base) en las computadoras de segunda generación (1959-1964); después se evolucionó a los circuitos integrados de la tercera generación (1965-1971), y posteriormente a los microchips de la cuarta generación (1972-1996).

Las microcomputadoras modernas están dotadas de una unidad central de proceso (central processing unit / CPU), con excepción de la memoria principal, dentro de un microchip de silicio que, por su pequeño tamaño, recibe el nombre de microprocesador.

Image42

Sin embargo son muchos los conceptos y definiciones que existen y que se pueden aplicar a una descripción exacta de lo que son los microprocesadores, inclusive para muchos el significado de CPU y microprocesador podría llegar a tener diferencias tanto en la teoría como en la práctica funcional de sus estructuras, pero en el fondo llegan a ser la misma esencia.

Un Microprocesador no es más que un microchip altamente integrado con millones de transistores, de manera tal que hacen que este dispositivo sea esencial y vital en acción como el cerebro funcional de una computadora, los microchips conocidos también como circuitos integrados están formados por componentes extremadamente pequeños formados en una única pieza plana de poco espesor de un material conocido como semiconductor.

El microprocesador está integrado por una unidad aritmético-lógica, por registros y una unidad de control donde todos en conjunto aceptan órdenes del usuario, acceden a los datos y presentan los resultados, donde el CPU se comunica a través de un conjunto de circuitos o conexiones llamadas bus. El bus conecta el CPU con los dispositivos de almacenamiento, los dispositivos de entrada y los dispositivos de salida, todo en combinación con la memoria principal de la computadora (ram) y los integrados chipset (conjunto de circuitos de la placa madre).

El CPU (unidad central de proceso-UCP) es un circuito microscópico que interpreta y ejecuta instrucciones, es en esencia un microprocesador fabricado en un chip. Para muchos el CPU es el núcleo de un microprocesador donde se ocupa del control y el proceso de datos en las computadoras.

memorias

Un CPU es el nombre lógico de un microprocesador ya que dentro de éste existen otros dispositivos como la memoria caché y opcionalmente dependiendo del tipo de procesador poseen un coprocesador matemático.

De manera básica y genérica, el CPU está formado por varios componentes:

  • Encapsulado: Es la parte que rodea a la oblea de silicio en sí (núcleo), la que ofrece consistencia, impide su deterioro por oxidación con el aire, disipa el calor generado durante su trabajo y le permite el enlace con los contactos externos que lo acoplan al zócalo ó a la placa madre. Este encapsulado puede ser de cerámica o plástico.
  • Memoria Caché: Es una memoria de alta velocidad (5 veces la velocidad de la ram) que actúa como intermediaria entre el CPU y la memoria RAM, es conocida también como una ante-memoria ya que le sirve al procesador para tener a “mano” ciertos datos que previsiblemente serán utilizados en las siguiente operaciones, sin tener que acudir a la memoria principal, reduciendo así considerablemente los tiempos de espera de las instrucciones. Es la caché de primer nivel (L1) ya que es la que más cerca está del Núcleo.

  • La memoria caché se basa en una tecnología de ampliación del modo de operación por paginado, es una clase de memoria RAM estática (SRAM) de acceso aleatorio, la ubicación de este tipo de memoria hace que sea suficientemente rápida para almacenar y transmitir datos que el microprocesador necesita recibir casi instantáneamente.

Existen varios tipos de caché:

memoria

RAM como caché, Disco duro como caché y cache de navegadores web

  • Coprocesador matemático: mejor conocido como el FPU (unidad de coma o punto flotante), es la parte especializada para los cálculos matemáticos intensivos. El mismo viene ya adjunto al microprocesador a partir de los procesadores CPU 486. El coprocesador matemático se ha convertido en un en un compañero inseparable de los microprocesadores. Las unidades aritméticas de las CPU están capacitadas para realizar operaciones matemáticas elementales y el FPU se encarga de ejecutar las operaciones matemáticas de alto nivel, cabe acotar que la UAL y el FPU no son el mismo componente.
  • Núcleo del Microprocesador (CPU): es el compuesto por las siguientes unidades funcionales:

Unidad de control

Unidad aritmético lógica

Unidad de interfaz con el bus

Unidad de enteros

Entonces existe diferencia entre un CPU y un Microprocesador ?


Error con Initramfs Ubuntu 8.04

Bueno saludos seguro alguna vez pasaron por este error en alguna distribución linux,  hmm sin embargo este error pudiésemos hecharselo a nuestros dispositivos de almacenamientos ides ha ha ha, lo cierto es que se considera como un fallo de lectura de los controladores ide de discos duros donde el kernel del sistema operativo en este caso Linux Ubuntu no logra reconocer dichos drivers:

Error: BusyBox v1.1.3 (Debian 1:1.1.3-5ubuntu7) Built-in Shell (ash)

BusyBox v1.1.3 (Debian 1:1.1.3-5ubuntu7) Built-in Shell (ash)
Enter “help” for a list of built-in commands
(initramfs)

en alguna distro que usen, bien sea ubuntu…Aquí explicaré un poco el origen de este fallo, causas, síntomas y consecuencias y su posible solución.

No sin antes conocer como se produce la carga de un sistema operativo…

¿ Cómo se lleva a cabo el proceso de arranque en un Sistema Linux ?


Este proceso se lleva a cabo cuando los sistemas operativos Linux se inicializan.  La mayoría de los procesos de inicio se dan en 4 etapas dichas cuales serán reconocidas por el código que tiene el control sobre la CPU.

initramfs-error1

Al inicio solo el BIOS tiene todo el control,  luego será el Cargador de Arranque y después lo tendrá el Kernel de Linux siendo esta la última etapa donde se tendrán en memoria los programas del usuario.

El proceso init establece el ambiente del usuario. Verifica y monta los sistemas de archivos, inicia servicios de usuario necesarios y cambia a un ambiente basado en usuario cuando el proceso de inicio termina.

La etapa del cargador de arranque no es totalmente necesaria, un determinado BIOS puede cargar y pasar el control a Linux sin hacer uso del cargador de arranque, usar un cargador de arranque facilita al usuario la forma en que el kernel será cargado.

¿ Qué es un Cargador de arranque ?


Un cargador de arranque en inglés bootloader es un  sencillo programa  que con sólo parte de las funciones de un sistemas operativos es capaz de preparar todas las configuraciones necesarioas para que dicho sistema pueda funcionar. Generalmente  se usan  cargadores de arranque multietapas, en donde varios programas pequeños se entremezclan logrando así que el último de ellos cargue el  sistema operativo.

Actualmente  el proceso de arranque comienza en el CPU ejecutando los programas contenidos en la memoria ROM en una dirección predefinida configurando asi a ésta para ejecutar el cargador de arranque  sin ninguna ayuda cuando prendemos el computador.

Cargadores de arranque en Linux:

Cargador de arranque GRUB


etapas:

  1. La primera etapa del cargador la lee el BIOS desde el MBR.
  2. La primera etapa carga el resto del cargador (segunda etapa). Si la segunda etapa está en un dispositivo grande, se carga una etapa intermedia (llamada etapa 1.5), la cual contiene código extra que permite leer cilíndros mayores que 1024 o dispositivos tipo LBA.
  3. La segunda etapa ejecuta el cargador y muestra el menú de inicio de GRUB. Aquí se permite elegir un sistema operativo junto con parámetros del sistema.
  4. Cuando se elige un sistema operativo, se carga en memoria y se pasa el control.

grub-y-lilo

GRUB tambien llamado gestor de arranque,  puede soportar  métodos de arranque directo, arranque chain-loading, LBA, ext2 y hasta “un pre sistema operativo totalmente basado en comandos”. Posee tres interfaces: un menú de selección, un editor de configuración y una consola de línea de comandos.

Cargador de Arranque LILO


LILO es más antiguo, es casi idéntico a GRUB en su proceso, excepto que no contiene una interfaz de línea de comandos. Por lo tanto todos los cambios en su configuración deben ser escritos en el MBR, y reiniciar el sistema. Un error en la configuración puede arruinar el proceso de arranque a tal grado de que sea necesario usar otro dispositivo que contenga un programa que sea capaz de arreglar ese defecto.

De forma adicional, LILO no entiende sistema de archivos, por lo tanto no hay archivos y todo se almacena en el MBR directamente.

Cuando el usuario selecciona una opción del menú de carga de LILO, dependiendo de la respuesta, carga los 512 bytes del MBR para sistemas como Microsoft Windows, o la imagen del kernel para Linux.


¿ Qué es el shell Initramfs ?


El initramfs es un sistema  de inicio en los OS  Linux que carga  el código necesario para preparar el arranque del sistema. La mayoría de las distro Linux traen una única  imagen genérica del núcleo encargada de  arrancar en la mayor variedad posible el hardware.

El shell Initramfs es una cónsola de comandos donde se puede revertir dicho error con las sentencias correctas, ademas se puede el usuario que conozca bien su estructura podría identificar rápidamente este fallo.

El sistema de archivos   initramfs debe su nombre al sistema de archivos RAMFS .  Actualmente los usuarios pueden elegir qué sistema de archivos dinámico en RAM utilizar.   Una ventaja del sistema Initramfs es que puede ser editado fácilmente sin privilegios de administrador.

¿ Qué es MBR ?

El Master Boot Record (MBR) es un pequeño programa que es ejecutado en cada Inicio del sistema operativo y se encuentra ubicado en el primer sector absoluto (Track 0, head 0, sector 1) del disco duro en una PC y que busca la Tabla de Particiones para transferirla al Sector de Arranque (Boot).

master-boot-record

El  MBR hace referencia  al sector de arranque de 512 bytes sin embargo también puede direccionar al  partition sector de alguna partición que sea compatible con ordenadores  IBM. Este tipo de  MBR es muy usado siendo incorporado en otros tipos de ordenadores y en estándares nuevos multi-plataforma para el particionado y el arranque.

En el  arranque de Sistemas operativos bootstrap () tiene el fuerte de su utilización. También sirve para almacenar una tabla de particiones y para reconocer  dispositivos  de disco individual.

estructura-del-mbr

Eel código del MBR está compuesto de instrucciones de lenguaje máquina en modo real. Donde el código se transfiere el  control a través del  chain loading al volume boot record de la partición (primaria) activa.

Nota:   el Master Boot Record, como otros sectores de arranque, es un blanco para los virus que infectan el sector de arranque.

Hacer un Back up del MBR en Linux

Para hacer la copia de seguridad (backup):

dd if=/dev/xxx of=mbr.backup bs=512 count=1

Para restaurarlo:


dd if=mbr.backup of=/dev/xxx bs=512 count=1

Donde xxx es el dispositivo, que puede ser hda, sda, o cualquier otro.

Al hacer una  copia de seguridad del MBR, es muy necesario copiar los primeros 63 sectores del disco ( primer cilindro del disco ) y no sólo el primero, ya que nuestro sistema podría tener implementado el sistema GUID, el cual utiliza más sectores para guardar la información sobre las particiones del disco duro.

La instrucción sería:

 dd if=/dev/xxx of=mbr_63.backup bs=512 count=63 

Si quieres borrarlo, ya que  si no tenemos una copia de seguridad pero queremos borrar  la información de este sector, debemos  poner los 512 bytes a cero:

dd if=/dev/zero of=/dev/xxx bs=512 count=1


¿ Qué es el Initrd ?


El Initrd es un sistema de archivos temporal que se usa en los núcleos Linux conocido también como disco RAM.  Se usa generalmente para hacer las configuraciones necesarias previas al montaje que el sistema de archivos raiz ejecutará.

initrd-imagen-de-inicio

En un sistema Initrd todos los archivos que serán accedidos por el núcleo en el arranque ( inicio del sistema) se guardarán en un disco RAM, el cual se encuentra en un sistema de archivos encima de un archivo montado como un dispositivo bucle ( equivalente a un disquette 1,4 MB ),  la ruta de esta imagen de dicho disco se pasa al núcleo ( kernel ) durante la carga por el cargador de arranque ( LILO o GRUB ).


¿  Causas y síntomas del fallo en Initramfs ?


  • fallo  al cargar un módulo initramfs llamado piix.
  • es un fallo que impide cargar correctamente el kernel a algunos discos duros IDE antiguos.
  • Al iniciar el sistema operativo linux el splash se tarda mucho y luego nos lanza a una cónsola con las siglas Initramafs.
  • Es un fallo que ocurre en la lectura de las particiones donde está instalado el sistema linux debido a una carga errónea del kernel o mejor aun a la no carga de los controladores de dicho sistema para que pueda iniciarse.

error-en-initramfs2

¿ Cómo solucionar el fallo Initramfs en ubuntu ?


Solución A: “Editando el Grub con el live CD teniendo permisos de Root”


Al iniciar su LIVECD luego de seleccionar la opción de booteo con dicho CD/DVD de “Probar Ubuntu sin alterar el sistema” abren una cónsola con permisos de root ( administrador ) y acceden a esta ruta /boot/grub/menu.lst “. Una vez ahí bajamos hasta las líneas donde está cargado nuestro Kernel LInux sería algo como esto: Kernel / boot/ vmlinuz-2.6.XX-X.   vemos que al final de la línea diga  “ro quiet splash” y colocamos la sentenciapci=nomsi “.

Guardamos y reiniciamos el OS….Importante hacer un respaldo del archivo en cuestion.


Solución B: “Editando el Grub con el live CD teniendo permisos de Root”

De igual manera iniciamos con el LIVECD de su distro y al cargarse esta accedemos al archivo “menu.lst” en la carpeta GRUB con permisos de superusuario y editando las líneas donde se cargan los kernel de Linux agregamos la linea “all_generic_ide” al final de las líneas que dicen “ro quiet splash” generalmente Linux carga 4 módulos de Kernel:  los modos recovery y los kernels versiones. Este cambio se hace en los modos no recovery como en la foto siguiente verán…

En las siguientes imágenes explico mejor como deben hacer la edición del archivo del GRUB:

abrimos una cónsola e iniciamos Nautilus en modo root

initrmafs

Introducimos la contraseña del superusuario

initramfs2

Nos vamos a la ruta donde se encuentra el archivo “menu.lst”

initramfs3

Abrimos el archivo menu.lst y bajamos a las siguientes líneas de nuestro kernel

initramfs4

Colocamos al fina la siguiente sentencia:   “all generic_ide”

initramfs5

y reinician su sistema y ya debería terminar la carga de los controladores de sus dispositivos IDE.

Solución C: Usando el shell initramfs y el LIVECD”


Paso 1: Ejecutar Live cd

Paso 2: Presionar F6 y añadir tras los ” — ”

break=top

Paso 3:  tecleamos lo siguiente en la cónsola de initramfs

modprobe ide_generic
modprobe ide_cd
modprobe ide_disk
modprobe piix
exit

Paso 4: Con el LiveCd instalamos o iniciamos ubuntu con las opciones que queramos.

Paso 5: Hacemos un reboot ( reinicio ) del sistema

Paso 6: Llegamos al gestor de arranque GRUB nos situamos en la linea de kernel que usariamos para arrancar y presionamos ” e “, nos situamos en la linea de kernel vamos al final de la linea y añadimos all_generic_ide.

Nota: es importante editar el archivo menu.lst para no tener que repetir estos pasos en caso que el error sea recurrente.


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Error initramfs

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¿ Que Sistema de Archivos usas ?

Todos sabemos que son los archivos o por lo menos tenemos pequeñas o grandes ideas que los definieran,  pero un sistema de archivos es un poco más complejo por eso explicaré un  poco su terminología y el uso que a éstos se les da en el mundo de los Sistemas Operativos

sistema-de-archivos

Un Sistema de archivos no es más que la estructura básica y vital de toda la información que guardamos, editamos, borramos, copiamos etc…en nuestro ordenador siendo toda esta información accesada a través de gestores de archivos  en sus respectivos OS.

Podríamos decir entonces que los sistemas de archivos son los algoritmos y estructuras lógicas utilizadas para poder acceder a la información que tenemos en el disco. Cada uno de los sistemas operativos crea estas estructuras y logaritmos de diferente manera independientemente del hardware.

archivos-directorios

Cada sistema operativo maneja un único sistema de archivos, es decir Windows utiliza un sistema de archivos distinto al de Mac o al de Linux.

Tipos de sistemas de archivos


ISO9660

Sistema de archivos para CD-ROM

Joliet

MINIX

Sistema de archivos para CD-ROM

Este sistema de archivos se emplea para disquetes.

FAT

El sistema de archivos originalmente utilizado por DOS. FAT 12, FAT16, FAT32.

VFAT

FAT virtual: Soporte para nombres de archivo largos dentro del sistema de archivos FAT.

UFS

Empleado por BSD, SunOS y NeXTstep. Sólo soportado en modo de sólo lectura.

NTFS

Sistema de archivos Microsoft Windows NT, sólo lectura.

Ext2,3

Sistemas de archivos Linux originales. Ext3 incluye soporte de journaling (registro por diario).

XFS

Sistema de archivos de journaling de SGI. Linux

JFS

Sistema de archivos de journaling de IBM. Linux

ReiserFS

Sistema de archivos de journaling de Hans Reiser. Linux

HFS. HFS es el Sistema de Archivo de Mac. Se usa en todo tipo de medio de almacenamiento, desde CD’s y DVD’s hasta el Disco Duro.

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HFS+. HFS+ es la variante moderna de HFS con soporte para una mayor capacidad de almacenamiento, unicode y mucho más.

archivos-sistema

ISO9660

El más común de los Sistemas de Archivo en todos los CDs y DVDs es el Sistema de Archivo ISO9660.

Pero también es el más antiguo, y tiene algunas desventajas, tales como:

a) La estructura de carpetas solamente puede ser de 8 niveles de profundidad.

b)   Solamente usa nombres de archivo ‘cortos’

Joliet

Es un standar de Sistema de Archivo para CD.

Es una ampliación del antiguo ISO9660.  Está construido de la misma forma, pero con algunos cambios.

Los archivos y carpetas (directorios) pueden tener nombres largos.
La máxima jerarquía de profundidad de carpeta puede exceder los 8 Niveles.

Este Sistema de Archivo es muy popular, y el 99% de todos los CD’s y DVD’s lo contienen.

Fat 12:

Es el sistema de archivos de DOS, y es con el que formateamos los disquetes. Fue muy utilizado en las primeras PCs.

Fat 16:

Este sistema de archivos tenia muchas limitaciones, por ejemplo si el disco duro era mayor de 2 GB, era imposible particionar y no usaba nombre largos en los archivos, solo 8 caracteres.

Fat 32:

Fue utilizado a partir de 1997, y pudo ser utilizado en Windows 98, pero a medida que el tamaño de los discos duros se incrementaba, surgieron nuevas limitaciones. Se llamo Fat32, por que utiliza números de 32 bits para representar a los clusters en lugar de los 16 en los sistemas anteriores.

NTFS:

(New Technology File System) es un sistema de archivos diseñado específicamente para Windows NT (incluyendo las versiones Windows 2000, Windows 2003, Windows XP y Windows Vista), con el objetivo de crear un sistema de archivos eficiente, robusto con seguridad incorporada desde su base y eficacia para servidores y otras aplicaciones en red. No tiene limitaciones de tamaño clusters y en general en el disco. Una ventaja de este sistema de archivos es que tiene un sistema antifragmentación.

sistema-ntfs

Es un sistema adecuado para las particiones de gran tamaño requeridas en estaciones de trabajo de alto rendimiento y servidores.

Los inconvenientes que plantea son:

  • Necesita para sí mismo una buena cantidad de espacio en disco duro, por lo que no es recomendable su uso en discos con menos de 400 MB libres.
  • No es compatible con MS-DOS, Windows 95, Windows 98 ni Windows ME.
  • No puede ser utilizado en disquetes.

Este sistema de archivos posee un funcionamiento prácticamente secreto, ya que Microsoft no ha liberado su código como hizo con FAT. Gracias a la ingeniería inversa, GNU/Linux tiene soporte parcial de escritura y total de lectura en particiones NTFS. Existen varias alternativas, como Captive-NTFS que usa las librerías propietarias de Windows NT para tener acceso completo a NTFS, o NTFS-3G. A Mayo del 2007, NTFS-3g ya es una versión definitiva, y han sido incorporados por múltiples distribuciones como Ubuntu, Gentoo, Debian, openSUSE, Mandriva, Fedora, sólo por mencionar algunas.

LINUX:

Los sistemas de archivos más utilizados en Linux son: Ext3, ReiserFS, JFS y XFS.

ReiserFS es un sistema de archivos de propósito general, diseñado e implementado por un equipo de la empresa Namesys, liderado por Hans Reiser. Actualmente es soportado por Linux y existen planes de futuro para incluirlo en otros sistemas operativos. También es soportado bajo windows (de forma no oficial), aunque por el momento de manera inestable y rudimentaria (ReiserFS bajo windows). A partir de la versión 2.4.1 del núcleo de Linux, ReiserFS se convirtió en el primer sistema de ficheros con journal en ser incluido en el núcleo estándar. También es el sistema de archivos por defecto en varias distribuciones, como SuSE (excepto en openSuSE 10.2 que su formato por defecto es ext3), Xandros, Yoper, Linspire, Kurumin Linux, FTOSX, Libranet y Knoppix.

El Ext4 para Linux

“Ext4 es la evolución del sistema de archivos más utilizado en el mundo Linux, Ext3. En muchos sentidos Ext4 es una mejora más profunda de Ext3 que la que Ext3 fue de Ext2. Ext3 consistió básicamente en añadir journaling, pero Ext4 modifica ciertas estructuras críticas del sistema de archivos, como las destinadas a almacenar los datos de los archivos”.

ext4

cito en Wikipedia: http://es.wikipedia.org/wiki/Ext4

ext4 (fourth extended filesystem o “cuarto sistema de archivos extendido”) es un sistema de archivos con registro por diario (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 de 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.