Sistema de archivos y dispositivos

Por qué Linux no usa letras de unidad

En Windows cada volumen nuevo aparece como una letra (D:, E:…) desconectada del resto. Linux hereda un modelo distinto, más antiguo: el de un único árbol de directorios que arranca en / (la raíz), donde cualquier dispositivo adicional no aparece “al lado” sino que se injerta dentro de ese árbol en un punto concreto. La palabra “montar” es literal: viene de la época en que las cintas magnéticas tenían que montarse físicamente en la unidad lectora antes de poder acceder a los datos que contenían. Hoy el disco puede estar ya conectado físicamente (por USB, SATA…) sin que el sistema operativo pueda todavía leer ni escribir en él — hasta que no lo montas en algún punto del árbol, esos datos no existen para el resto del sistema.

Esta idea es clave para un hacker que trabaja contra un sistema objetivo: encontrar un dispositivo listado en /dev no significa que su contenido ya sea accesible; hay que identificarlo, y después montarlo en algún punto del árbol de directorios para poder leer o escribir en él.

El directorio /dev

/dev (de device) contiene un archivo especial por cada dispositivo que el kernel reconoce, ya esté conectado físicamente o no. Un listado largo muestra algo así:

ls -l /dev
# crw-------  1 root root  10, 175 may 16 12:44 agpgart
# drwxr-xr-x  1 root root      160 may 16 12:44 block
# lrwxrwxrwx  1 root root        3 may 16 12:44 cdrom -> sr0
# brw-rw----  1 root root    8,  0 may 16 12:44 sda
# brw-rw----  1 root root    8,  1 may 16 12:44 sda1
# brw-rw----  1 root root    8, 16 may 16 12:44 sdb

Lo interesante aquí no es memorizar cada entrada, sino identificar el patrón: discos y particiones aparecen con nombres como sda, sda1, sdb, sdb1.

Cómo nombra Linux los discos

Los discos con interfaz SATA o SCSI se representan como sd seguido de una letra que se incrementa por cada disco adicional que el sistema detecta, en el orden en que los encuentra:

Particiones

Cuando un disco se divide en particiones, cada una añade un número al final del nombre del disco:

Para ver todas las particiones de todos los discos, con su tamaño y tipo de sistema de archivos:

fdisk -l

Sistemas de archivos: ext4 y compañía

Una partición no es utilizable hasta que se le da formato con un sistema de archivos, la estructura lógica que organiza dónde y cómo se guardan los archivos dentro de esos bloques. Linux soporta muchos, pero el más habitual con diferencia es la familia ext (extended filesystem): ext2 (sin journaling, es decir, sin registro de transacciones que proteja frente a cortes de luz), ext3 (añade journaling) y ext4 (la versión actual, más rápida y con soporte para particiones más grandes).

Cuando fdisk -l o lsblk muestran un tipo distinto — HPFS/NTFS/exFAT, por ejemplo — es una señal de que ese dispositivo se formateó en otro sistema operativo:

• NTFS (New Technology File System): el sistema de archivos nativo de Windows moderno.
• HPFS (High Performance File System): un antecesor de NTFS, ya raro de ver.
• exFAT: pensado para memorias flash y tarjetas SD, compatible tanto con Windows como con macOS.

Crear particiones desde cero con fdisk

Además de listar particiones (-l), fdisk se usa en modo interactivo para crear, borrar o modificar la tabla de particiones de un disco. Es un ejemplo típico de herramienta que conviene practicar primero contra un disco de prueba o una máquina virtual, nunca contra un disco con datos que te importen.

fdisk /dev/sdb

Esto abre un prompt interactivo (Command (m for help):) donde se manejan las particiones con letras sueltas:

Command (m for help): n        # nueva partición
Partition type
   p   primary (0 primary, 0 extended, 4 free)
   e   extended
Select (default p): p
Partition number (1-4, default 1): 1
First sector (2048-...): [Enter para aceptar el valor por defecto]
Last sector, +sectors or +size{K,M,G,T,P} (...): +10G   # tamaño de la partición

Command (m for help): p        # muestra la tabla de particiones resultante
Command (m for help): w        # escribe los cambios en el disco y sale

• n crea una partición nueva; p la marca como primaria (frente a extendida, pensada para albergar particiones lógicas cuando ya tienes 4 primarias).
• +10G en “Last sector” es la forma cómoda de decir “esta partición debe medir 10 GB” sin calcular el sector final a mano.
• Nada se escribe en el disco hasta w (write): puedes explorar, equivocarte y salir con q sin haber tocado la tabla de particiones real. Esa w final es el punto de no retorno.

Tras crear la partición, todavía hace falta darle un sistema de archivos antes de poder montarla:

mkfs.ext4 /dev/sdb1     # formatea la nueva partición como ext4

Dispositivos de bloque vs. de carácter

En el listado de /dev, la primera letra de los permisos indica cómo transfiere datos ese dispositivo:

• c (character): transfiere datos carácter a carácter, uno detrás de otro. Típico de ratones, teclados y otros periféricos de baja velocidad.
• b (block): transfiere datos en bloques (varios bytes de golpe). Es el caso de discos duros, SSDs y unidades ópticas, que necesitan mayor throughput.

ls -l /dev/sda
# brw-rw---- 1 root disk 8, 0 may 16 12:44 /dev/sda
#  ^
#  b = dispositivo de bloque

Listar dispositivos de bloque con lsblk

lsblk (list block devices) resume la misma información que fdisk -l, pero en forma de árbol y sin requerir privilegios de root — además indica dónde está montado cada dispositivo:

lsblk
# NAME   MAJ:MIN RM   SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
# sda      8:0    0    20G  0 disk
# ├─sda1   8:1    0  18.7G  0 part /
# ├─sda2   8:2    0     1K  0 part
# └─sda5   8:5    0   1.3G  0 part [SWAP]
# sdb      8:16   1  29.8G  0 disk
# └─sdb1   8:17   1  29.8G  0 part /media

Montar y desmontar

Montar un dispositivo significa engancharlo lógicamente al árbol de directorios en un punto concreto (el punto de montaje), de forma que su contenido pase a ser accesible como si fuera una carpeta más. Estar conectado físicamente no implica estar disponible: hasta que no se monta, el sistema operativo no puede leer ni escribir en él.

Las dos rutas de montaje habituales por convención son /mnt (montaje manual) y /media (montaje automático de unidades extraíbles), aunque técnicamente puedes montar sobre cualquier directorio vacío.

mount /dev/sdb1 /mnt      # monta la partición sdb1 en /mnt

Para desmontar se usa umount (sin la “n” de “unmount”, es un error tipográfico habitual):

umount /dev/sdb1

Los sistemas de archivos que deben montarse automáticamente al arrancar el sistema se definen en /etc/fstab (filesystem table), que el sistema lee en cada arranque. Cada línea describe un dispositivo, su punto de montaje, su tipo de sistema de archivos y un conjunto de opciones:

# /etc/fstab (fragmento)
# <dispositivo>       <punto de montaje>   <tipo>   <opciones>       <dump> <pass>
/dev/sda1              /                    ext4     defaults         0      1
/dev/sda5              none                 swap     sw               0      0
/dev/sdb1              /media/datos         ext4     defaults,noauto  0      2

Comprobar el estado de un sistema de archivos

Espacio disponible con df

df -h
# Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
# /dev/sda1        19G   17G  1.4G  92% /
# /dev/sdb1        30G   28G  100M  99% /media/USB

-h (human-readable) muestra los tamaños en KB/MB/GB en lugar de bloques de 1K, mucho más legible de un vistazo. Sin -h, df reporta en bloques de 1 KB por defecto — por ejemplo, 19620732 bloques usados en la raíz equivalen a los mismos 19 GB que -h te muestra ya convertidos, solo que sin hacer tú la división.

Comprobar y reparar errores con fsck

fsck (filesystem check) revisa la integridad del sistema de archivos y repara lo que puede, o marca como defectuosos los bloques que no puede recuperar.

umount /dev/sdb1     # imprescindible: no se puede comprobar un dispositivo montado
fsck -p /dev/sdb1    # -p repara automáticamente los problemas que encuentre

Próximos pasos

• Sistema de logs: qué registra Linux automáticamente, dónde se guarda y cómo se gestiona con rsyslog y logrotate.