martes, 31 de enero de 2012

SSD (Solid State Drive)

SSD proviene de la siglas de ("Solid State Drive") ó unidad en estado sólido, no es correcto llamarlos "discos de estado sólido", ya que carecen de ejes internos giratorios, cabezas y platos (discos) a diferencia de los disquetes y discos duros. Son dispositivos basados en chips de memoria flash (una tecnología alterna poco conocida utiliza memoria DRAM alimentada por baterías), esto es 100% electrónico, por lo que no tiene partes mecánicas en movimiento que produzcan fricción. Permite el almacenamiento y borrado de la información (archivos de Office,videos, música, etc.), de manera rápida, sencilla y segura; siendo conectado internamente por medio del conector SATA de la tarjeta principal ("Motherboard"), externamente por medio de un puerto eSATA ó también por medio de el puerto USB.

Compiten actualmente en el mercado contra discos duros de 2.5" (utilizados en computadoras portátiles), e inclusive últimamente contra los discos duros 3.5" para computadoras de escritorio; también comienzan a competir contra las memorias USB, ya que las unidades SSD cuentan con conectores que les permiten ser utilizados como unidades extraíbles.


Características generales del SSD

+ Son mas resistentes a pérdidas de datos en caso de golpes y vibraciones ya que no tienen partes móviles.
+ Pueden permanecer con la información almacenada hasta por 10 años sin necesidad de alimentación eléctrica.
+ No generan ruido y el calor es mínimo, lo que alarga su vida útil al no funcionar a altas temperaturas.
+ Se utilizan en el mercado en las computadoras portátiles denominadas Netbook ó computadoras preparadas para uso en red y computadoras de escritorio.
+ Contemplan una larga vida de dispositivo ("Mean Time Between Failure") ó tiempo promedio anterior a la falla de 1,000,000 de horas.
+ Tienen un muy bajo consumo de electricidad, por ello son ideales para computadoras portátiles.

Velocidades de lectura y escritura


La velocidad promedio de lectura de datos de una unidad de estado sólido son las siguientes:
Velocidad lectura Megabytes/segundo (MB/s)  120 MB/s 
Velocidad escritura Megabytes/segundo (MB/s)   90 MB/s 
Tiempo de acceso milisegundos (ms)  hasta de 0.01 ms

Partes que componen el SSD

Internamente consta de los circuitos necesarios para albergar el chip de memoria flash y sus respectivos conectores de alimentación y datos. Externamente puede tener dos tipos de medidas similares a las de los discos duros convencionales, 2.5" ó 3.5", ya que se insertarán en las bahías asignadas para ello. Externamente cuentan con las siguientes partes:

Esquema de partes de una unidad de estado sólido.

1.- Conector SATA de 15 terminales: provee de alimentación del SSD.
2.- Conector SATA de 7 terminales: permite la transmisión de datos entre el dispositivo y la tarjeta principal ("Motherboard").
3.- Conector USB: para el uso del SSD como dispositivo externo.
4.- Panel trasero: integra los conectores de alimentación y datos.
5.- Cubierta: protege los circuitos internos del SSD y le da estética al producto.
Partes y funciones de una unidad de estado sólido.

Conector para alimentación del SSD
 El conector con que cuenta es básicamente un SATA, ya que es tecnología reciente al igual que el SSD, mientras que en el caso de tener integrado un puerto miniUSB, este suministra también la alimentación eléctrica.

Conector
Características
Imagen
SATA / SATA II
Sustituye al conector IDE de 40 pines y en este caso solamente utiliza 15. Es muy delgado y permite ahorra espacio dentro del gabinete.


MiniUSB 2.0 / MiniUSB 3.0
Las unidades de estado sólido al estar basadas en memoria flash, tienen un muy bajo consumo de energía, por lo que es posible alimentarlas con la corriente suministrada por el puerto USB.


Conector para alimentación de unidades de estado sólido.


Cómo funciona una unidad SSD

 
Animación de funcionamiento interno de una unidad de estado sólido SSD

1) La celda de memoria se carga de una corriente eléctrica alta cuándo indica el valor 1.
2) La celda de memoria se carga de una corriente eléctrica baja cuándo indica el valor 0.
3) Al apagar la computadora, las cargas se quedan activas debido a un efecto de campo integrado que las mantiene cautivas y tardan hasta 10 años en descargarse totalmente. 

martes, 17 de enero de 2012

Sistemas de Archivos


Introducción
Un sistema de ficheros son los métodos y las estructuras de datos que emplea el sistema operativo para organizar los ficheros en un disco. El término Sistema de Ficheros se utiliza tanto para referirse a una partición.
El diseño del sistema de ficheros tiene una gran influencia en la eficacia (rendimiento), seguridad, flexibilidad y capacidad de crecimiento de los almacenamientos en disco.  Y por tanto, en el rendimiento del propio Sistema Operativo. Una de cuyas funcionalidades más importantes es el manejo de datos.
Cada sistema operativo tiene su propio sistema de ficheros, que se caracteriza por definir el tamaño máximo de un fichero, la aplicación con la que se asocia y el tipo de metadatos que almacena entre otros.
Definición de Metadatos:
Se trata de información complementaria  adicional como la fecha de creación, resolución, tamaño, fecha de modificación, autor, permisos, etc. , almacenan datos necesarios para administrar el sistema.



Journaling

Algunos de estos sistemas, trabajan con un mecanismo llamado Journaling, éste permite a un Sistema Operativo implementar transacciones.
Definición de Transacción:
Es una interacción con una estructura de datos compleja, compuesta por varios procesos que se han de aplicar uno después del otro. La transacción debe ser equivalente a una interacción atómica. Es decir, o se ejecuta entera o no se ejecuta.
Se basa en llevar un journal o registro en el que se almacena la información necesaria para restablecer los datos afectados por la transacción en caso de que ésta falle.
El procedimiento es básicamente el siguiente:
  1. Se bloquean las estructuras de datos afectadas por la transacción para que ningún otro proceso pueda modificarlas mientras dura la transacción.
  2. Se reserva un recurso para almacenar el journal. Por lo general suelen ser unos bloques de disco, de modo que si el sistema se para de forma abrupta (corte eléctrico, avería, fallo del sistema operativo…) el journal siga disponible una vez reiniciado el sistema.
  3. Se efectúan una a una las modificaciones en la estructura de datos. Para cada una:
    1. Se apunta en el journal como deshacer la modificación y se asegura de que esta información se escribe físicamente en el disco.
    2. Se realiza la modificación.
  4. Si en cualquier momento se quiere cancelar la transacción se deshacen los cambios uno a uno leyéndolos y borrándolos del journal.
  5. Si todo ha ido bien, se borra el journal y se desbloquean las estructuras de datos afectadas.
Si se ejecuta correctmante el processo devuelve COMMIT, en caso contrario ROLLBACK. Esto permite al sistema saber si puede o no realizar las modificaciones en el sistema.
Los Sistemas de ficheros que permiten Journaling son los siguientes:
  • Ext3 de Linux
  • Ext4 de Linux
  • NTFS de Windows
  • ReiserFS de Linux
  • Reiser4 de Linux
  • UFS de SUN Solaris
  • XFS de IRIX y Linux
  • JFS de Linux, OS/2 y AIX
  • HFS+ de Mac OS X
  • VMFS-3 de VMware
  • Smart File System de AmigaOS

LINUX
EXT2
(Second extended Filesystem o “Segundo sistema de archivos extendido”):
Fue el sistema de archivos estándar en el sistema operativo Linux por varios años y continúa siendo ampliamente utilizado.
Fue diseñado originalmente por Rémy Card.
La principal desventaja de EXT2 es que no posee una bitácora, por lo que muchos de sus usuarios están emigrando a ReiserFS y su sucesor EXT3.
EXT3
(Third extended Filesystem o “Tercer sistema de archivos extendido”):
Es un sistema de archivos con registro por diario (en inglés “journaling”), el cual se encuentra creciendo en popularidad entre usuarios del sistema operativo Linux.
A pesar de su menor desempeño y escalabilidad frente a alternativas como ReiserFS o XFS, posee la ventaja de permitir migrar del sistema de archivos EXT2 sin necesidad de reformatear el disco.
La única diferencia entre EXT2 y EXT3 es el registro por diario.
Un sistema de archivos EXT3 puede ser montado y usado como un sistema de archivos EXT2.
EXT4
(fourth extended filesystem o «cuarto sistema de archivos extendido») es un sistema de archivos con registro por diario (en inglésJournaling), 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 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 PB.
  • Soporte añadido de extent.
  • Menor uso del CPU.
  • Mejoras en la velocidad de lectura y escritura.
OTROS
ReiserFS
Es un sistema de archivos de propósito general, diseñado e implementado por un equipo de la empresa Namesys, liderado porHans Reiser.
Actualmente es soportado por Linux y existen planes de futuro para incluirlo en otros sistemas operativos. También es soportado por Windows (de forma no oficial), aunque por el momento de manera inestable y rudimentaria (ReiserFS bajo windows).
Reiser4
Se trata de la versión más reciente del sistema de archivos ReiserFS, reescrito desde cero, desarrollado por Namesys y patrocinado por la DARPA y Linspire.
Actualmente no se distribuye de forma conjunta con el kernel de Linux y por tanto no es soportado por muchas distribuciones. De hecho, su predecesor, Reiser3 se encuentra mucho más expandido. Reiser4 se encuentra disponible en la rama -mm del kernel de Linux, mantenida porAndrew Morton.
Caracteristicas
  • Máxima dimensión de archivo
8 TB
  • Máximo número de archivos
232 (~4 mil millones)
  • Tamaño máximo del nombre de archivo
  • Tamaño máximo del volumen
16 TiB
  • Caracteres permitidos en nombres de archivo
Todos menos NULL y  ’/’
XFS
Es un sistema de archivos de 64 bits con journaling de alto rendimiento creado por SGI (antiguamente Silicon Graphics Inc.) para su implementación de UNIX llamada IRIX. En mayo del 2000, SGI liberó XFS bajo una licencia de código abierto.
XFS se incorporó a Linux a partir de la versión 2.4.25, cuando Marcelo Tosatti (responsable de la rama 2.4) lo consideró lo suficientemente estable para incorporarlo en la rama principal de desarrollo del kernel. Los programas de instalación de las distribuciones de SuSE, Gentoo,Mandriva, Slackware, Fedora Core, Ubuntu y Debian ofrecen XFS como un sistema de archivos más. En FreeBSD el soporte para solo-lectura de XFS se añadió a partir de Diciembre de 2005 y en Junio de 2006 un soporte experimental de escritura fue incorporado a FreeBSD-7.0-CURRENT.
  • Máxima dimensión de archivo
8 EB
  • Tamaño máximo del nombre de archivo
255 bytes
  • Tamaño máximo del volumen
16 EB
Tabla comparativa de sistema de ficheros


Sistema de FicherosLongitud máxima nobre archivoTipo de caracteres por directorioMaxima longitud de rutaTamaño maximo de archivoTamaño maximo de partición
OS40008 bytesA–Z, 0–9Ilimitado2 GBMenos de 1 GB
FAT12255 UTF-16Cualquier Unicode excepto NULIlimitado32 MB1 MB hasta 32 MB
FAT16255 UTF-16Cualquier Unicode excepto NULIlimitado2 GB16 MB hasta 2 GB
FAT32255 UTF-16Cualquier Unicode excepto NULIlimitado4 GB512 MB hasta 8 TB
MFS255 bytesCualquier Byte excepto“:”No rutas226 MB226 MB
HFS31 bytesCualquier Byte excepto “:”Ilimitado2 GB2 TB
HPFS255 bytesCualquier Byte exceptoNULIlimitado2 GB2 TB
NTFS226 charactersCualquier Byte excepto Nul y /32.767 caracteres Unicode con cada componente de ruta (directorio o nombre de archivo) hasta 226 caracteres de longitud16 EB16 EB
HFS Plus255 UTF-16Cualquier UnicodeIlimitado8 EB8 EB
UFS2255 bytesCualquier Byte excepto NulIlimitado512 GB hasta 32 PB1 YB
ext2255 bytesCualquier Byte excepto NulIlimitado16 GB hasta 2 TB2 TB hasta 32 TB
ext3255 bytesCualquier Byte excepto NulIlimitado16 GB hasta 2 TB2 TB hasta 32 TB
ext4226 bytesCualquier Byte excepto NulIlimitado16 GiB to 16 TB1 EB
ReiserFS4,032 bytesCualquier Byte excepto NulIlimitado8 TB(v3.6)
4 GB (v3.5)
16 TB
Reiser43,976 bytesCualquier Byte excepto NulIlimitado8 TB en x86Desconocido
XFS255 bytesCualquier Byte excepto NulIlimitado8 EB8 EB
ZFS255 bytesCualquier Byte excepto NulIlimitado16 EB16 EB

Formateo de Disco


Al formatear un disco se realizan un conjunto de operaciones físicas o lógicas, que permiten al disco duro o una partición volver a su estado original, u optimo para ser reutilizado o reescrito con nueva información.
En este proceso se construyen las estructuras lógicas del disco y almacena algunos archivos indispensables para el funcionamiento del sistema operativo.

 Formato de bajo nivel: Esta imagen es una representación característica del plato de un Disco Duro. En realidad, el número de sectores por cada pista suele ser de hasta miles.
Formato de bajo nivel


También llamado formato físico, es realizado por software y consiste en colocar marcas en la superficie de óxido metálico magnetizable de Cromo o Níquel, para dividirlo en pistas concéntricas y estas, a su vez, en sectores los cuales pueden ser luego referenciados indicando la cabeza lectora , el sector y cilindro que se desea leer. El tamaño estándar de cada sector es de 512 bytes.


Estructura de un disco

Durante la operación de formato de bajo nivel se establecen las pistas y los sectores de cada plato. La estructura es la siguiente:
  • Pistas, varios miles de círculos concéntricos por cada plato del disco duro que pueden organizarse verticalmente en cilindros.
    • Sector, varios cientos por pista. El tamaño individual suele ser de 512 bytes.
      • Preámbulo, que contiene bits que indican el principio del sector y a continuación el número de cilindro y sector.
      • Datos.
      • ECC, que contiene información de recuperación para errores de lectura. Este campo es variable y dependerá del fabricante.
La suma del tamaño de estos tres componente del sector darán como resultado el tamaño del secterable en el disco, equivalente al espacio existente entre cada sector, el tamaño del preámbulo y del ECC. Esta pérdida es equivalente al 20% del espacio del disco. Por cuestiones publicitarias el espacio perdido suele anunciarse como espacio disponible para el almacenamiento de datos. Por ello, de un disco duro de 20 GB estarán disponibles 16 GB.


Formato de alto nivel
El formato lógico, de alto nivel o también llamado sistema de archivos, puede ser realizado habitualmente por los usuarios, aunque muchos medios vienen ya formateados de fábrica. El formato lógico implanta un sistema de archivos que asigna sectores a archivos. En los discos duros, para que puedan convivir distintos sistemas de archivos, antes de realizar un formato lógico hay que dividir el disco en particiones; más tarde, cada partición se formatea por separado.
El formateo de una unidad implica la eliminación de los datos, debido a que se cambia la asignación de archivos a clústers (conjunto de sectores contiguos, pero que el sistema distribuye a su antojo), con lo que se pierde la vieja asignación que permitía acceder a los archivos.
Cada sistema operativo tiene unos sistemas de archivos más habituales:

Fuente: Wikipedia
 
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