IMPORTANT: Per accedir als fitxer de subversion: http://acacha.org/svn (sense password). Poc a poc s'aniran migrant els enllaços. Encara però funciona el subversion de la farga però no se sap fins quan... (usuari: prova i la paraula de pas 123456)

Linux Professional Institute Certificate. LPIC-1

Lpic1 large.gif
Certificat LPIC-1
Examen: 101 (torneu a la resta de temes)
Fitxers: LPI102.1_DissenyarDistribucioDiscDur.pdf (LPI102.1_DissenyarDistribucioDiscDur.odp)
Objectius: http://www.lpi.org/eng/certification/the_lpic_program/lpic_1/exam_101_detailed_objectives
Dipòsit SVN: https://svn.projectes.lafarga.cat/svn/lpi/Materials/Examen_101/102.1
Usuari: anonymous
Paraula de pas: qualsevol paraula de pas

Busos de Comunicació

La CPU es comunica amb els altres elements del'ordinador mitjançant els Busos de comunicació.

Hi ha un Bus principal, és el Front Side Bus, que és el que connecta la CPU amb el chipset North Bridge i South Bridge.

Jc050220121.png

Depenent de la velocitat dels diferents dispositius, es connecten al SouthBridge o al NorthBridge. Els dispositius més ràpids es connecten al NorthBridge, com ara la memòria RAM, AGP, PCI-e i NIC de connexió ràpida. Els dispositius lents es connecten al SouthBridge, com ara els dispositius IDE o SATA.

Després veurem com és el nucli o kernel qui s'ocupa dels discs durs.

Jc050220122.png

Discs durs

La característica principal és que és una memòria NO volàtil, no s'esborra quan s'apaga l'ordinador.

Són una memòria de lectura i escriprtura, és a dir, ens permeten llegir i escriure dades.

Són una memòria d'accés NO seqüencial (Random Access Memory o RAM). L'accés a les dades o informació és aleatori, pera ccedir a una dada emmagatzemada en un punt determinat del disc no es necessari passar per totes les dades emmagatzemades en punts anteriors. Fa l'accés a la informació més ràpid.

En contraposició trobem les cintes, l'accés a la seva informació que és seqüencial i er tant, molt més lent.

També tenen un efecte magnètic resistiu-gegant.

Els Discs Durs tenen alguns inconvenients com ara:

  • La fragmentació.
  • No s'han de posar a prop d'un iman o camp magnètic.
  • Tampoc s'han de col·locar a prop d'un motor.

Hi ha uns paràmetres importants en el moment de la elecció d'un Disc Dur. Aquests són:

  • Temps d'accés: és el temps que tarda en col·locar el capçal al cilindre que tenim les dades a les que volem accedir.
  • Transfer Rate: és la velocitat de rotació, actualemnt està a 7200r.p.m.

Per poder veure aquestes dades del nostre Disc Dur podem utilitzar una eina que ens facilita aquesta informació, l'eina palimsest

Jc050220124.png

Primers Models

La precursora en la creació de HDD o discs Durs va ser IBM. Per més informació, podeu consultar en el següent enllaç: History of Hard Disk Drives

Un dels primes discs durs dissenyats per IBM és el IBM 350.

Jc050220123.png

Estructura física

Un Disc Dur està format fisicament per:

  • Plats: material rígid, de 2 a 4 plats
  • Capçals: un capçal per a cada plat, tots van a una. El suport es mou per un electro-imant.
  • Motor: quan més alta és la velocitat, més alta serà la rotació.
  • Circuit electrònic de control.
  • Bossa petita descendent: és un gel de silici per evitar humitats.
  • Caixa metàl·lica i hermètica.

Plats

Els plats estan formats per:

  • Cares: Cada plat te dos cares, on cada cara te la seva pel·lícula magnètica.
  • Pistes(A): Circumferències on és guarden dades del disc. estan enumerades i es comença a comptar per la pista exterior 0.
  • Sectors(C): Zones en que es divideix la pista, totes les pistes tenen el mateix numero de sectors, numerats en seqüència única amb tot el disc, aquesta mida sol ser 512 bytes.
  • Capçals: És el traductor i llegeix i escriu la informació al disc. Cada cara te dos capçals.
  • Cilindres: Cada plat te dos superfícies, i cada disc pot tenir mes d'un disc. Els capçals giren tots a l'hora sobre el braç i es col·loquen damunt la posició de totes les cares, això s'anomena cilindre, totes les pistes de cada cara al mateix moment.
Jc050220125.jpeg

Sistemes d'adreçament

  • CHS:Cilinder Head Sector, va ser el primer sistema utilitzat per localitzar la cela de memòria d'un disc dur.
  • LBA:Logical block addressing, sistema d'adreçament molt simple

Distribució d'un disc

MBR
  • Primera pista del disc dur, Master Boot Record o MBR.
446 bytes per a l'stage 1 del bootloader gestor d'arrancada.
64 bytes per a la taula de particions.
2 byte per un codi únic del disc dur signature.
  • Regió de comptabilitat de DOS.
Existeix per raons històriques, amb un principi es deixava buit, encara que avui en dia ja s'esta utilitzant.
  • Resta de pistes

Tipus de Discs Durs

Hi ha tres tipus de discs durs:

  • IDE o PATA: actualment en desús.
  • SATA: els més utilitzats.
  • SCSI: s'utilitzen normalment en servidors.

IDE o PATA

Cable IDE

Característiques:

  • Crear al 1986 per Western Digital.
  • És intern
  • Protocol paral·lel de 40 pins
  • El disc IDE s'ha de connectar amb gelat Hot pluggable.
  • Amplada de banda: 16 MB/s 33, 66, 100 i 133 MB/s
  • Podem utilitzar dos dispositius per canal master/slave, i sols i a dos canals.
Aquests dispositius es poden configurar amb els jumpers.
Cable select: Master més llunya, Esclau posició del mig
  • La controladora ja esta incorporada en el xipset del sudbridge

SATA

Connector SATA
  • Estàndard creat al 2003 per substituir el IDE.
  • Cable serie Bits amplada de banda 1 bit
  • És hot pluggable.
  • Número de dispositius 1 per canal, i tants com connectors tingui la placa mare.
  • Ample de banda 1,5 GB/s (150 MB/s) 3,0 GB/s (300 MB/s)
  • La controladora ja esta incoraporda en el xipset del sudbridge



SCSI

HDD SCSI
  • Estàndard més sofisticat que l'IDE, però amb menys èxit al mercat.
  • Molt utilitzat amb servidors, o amb màquines que tinguin que tenir una alta disponibilitat. Normalment han d'utilitzar una tarja PCI.
  • Hi ha una variant sèrie anomenada ASA.

Característiques:

  • És hot pluggable
  • Extern
  • Protocol paral·lel
  • Te diferents amples de banda
  • També te diferents velocitats
  • Numero de dispositius, 8 i 16 sense comptar la controladora, que també ocupa espai al bus.

Particions

  • Definició: Serveix per convertir un dispositiu físic en varis de lògics independents, normalment s'aplica a dispositius de memòria secundaria com discs durs, USB, etc.
  • Avantatges:
  • Fins fa poc, era la única manera de tenir dos disc durs en un sol disc dur, fins que van aparèixer les màquines virtuals.
  • Podem utilitzar múltiples sistemes de fitxers, NTFS, EXT, FAT, etc.
  • Gestió de l'espai
  • Protecció contra errors, amb varis sistemes de fitxers si ens peta una part ens queda l'altra part.
  • Seguretat, cada partició pot tenir diferents polítiques de seguretat, una pot estar congelada.
  • Còpia de seguretat, algunes particions les poden utilitzar per fer còpies de seguretat.

Història i Evolució

  • x86, data de principi dels 80, quan un disc tenia uns 10 MB.
  • Suportava 4 particions primàries, igual que avui en dia.
  • Per solucionar aquest problema, es va crear el concepte de partició ampliada i estesa.
  • Com a màxim una de les 4 primàries és pot ampliar, és a dir 1 ampliada i 3 primàries.
  • Un cop tenim l'ampliada, dins li podem ficar totes les lògiques que vulguem.
Jc050220129.png
  • Imatge extreta del gparted, per instal·lar-lo farem:
$ sudo apt-get install gparted

Tipus de particions

Particions primàries

Característiques:

  • Es poden formatar lògicament (formatar el sistema de fitxers).
  • Es poden marcar com arrancables (activa).
  • Entre les primàries i ampliades es poden crear un màxim de 4.
  • A Linux estan numerades de 1 a 4.
  • Alguns sistemes Operatius com DOS o Windows necessiten carregar el sistema des d'una partició primària. A Linux no existeix aquesta restricció.

Particions ampliades

Característiques:

  • No es poden formatar.
  • No es poden marcar com arrancables (actives).
  • Són contenidors de particions, però en sí mateixes no poden contenir informació.
  • Màxim 1 partició.
  • Numerades del 1 al 4.
  • En les primàries i les ampliades es poden crear un màxim de 4.
Jc0502201210.png

Si executem la comanda:

$ sudo fdisk -l

Disk /dev/sda: 500.1 GB, 500107862016 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 60801 cylinders, total 976773168  sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk identifier: 0x1cec5e52

Dispositiu Arrenc.   Inici         Final    Blocs    Id  Sistema
/dev/sda1   *        2048      409599      203776    7  HPFS/NTFS /exFAT
/dev/sda2          409600   486849339   243219870    7  HPFS/NTFS/exFAT
/dev/sda3       771969024   976769023   102400000    7  HPFS/NTFS/exFAT
/dev/sda4       486850558   771969023   142559233    5  Estesa
/dev/sda5       486850560   760305663   136727552   83  Linux
/dev/sda6       760307712   771969023     5830656   82  Intercanvi Linux / Solaris

ens pot dir que el disc es hda (si és IDE), o sda (si és SATA o si és IDE amb un sistema Linux Actual).

A les particions el numero que apareix al final si és de 1 a 4 és una partició primària i si és més gran que 5 és una partició lògica.

Particions Lògiques

Característiques:

  • Es poden formatar.
  • No es poden marcar com arrancables (Actives). Linux pot arrancar des de qualsevol tipus de partició.
  • Comencen sempre a comptar a partir del número 5. Màxim de particions:
  • IDE: 63 (4 primàries/ampliades i 59 lògiques)
  • SCSI: 11 o 27...

Particions a Linux

Nomenclatura

2 possibilitats
  • Sistemes amb la llibreria libata: Tots els dispositius segueixen la forma /dev/sd*. Tots les distribucions modernes (2009) treballen amb aquesta llibreria
  • Sistemes sense la llibreria libata: es diferencia entre dispositius SCSI (/dev/sd*) i dispositius IDE (/dev/hd*). Els dispositius SATA es tracten com a dispositius SCSI en aquest tipus de sistemes. Utilitzat en sistemes antics.
  • Dispositius IDE a sistemes sense libata

S'identifiquen amb hd i lletres de l'abecedari fins la lletra d

Jc0502201211.png
  • Dispositius SATA

S'identifiquen amb sd i lletres de l'abecedari sense límit

sda: dispositiu SATA
sdb: dispositiu SATA
sdc: dispositiu SATA
sdd: dispositiu SATA
sde: dispositiu SATA

...

Codis de tipus de particions x86

  • 2 dígits hexadecimals que s'assignen a tipus o funcions específiques de particions.
  • 0x06 → FAT File Allocation Table (FAT)
  • 0x82 → Linux swap
  • 0x83 → indicates a Linux filesystem partition
  • DOS i Windows, necessiten aquest codi per tal de determinar quin tipus de partició hi ha al disc. Per exemple, ignoren les particions Linux pel codi de partició.
  • Linux, Només necessita aquest codis:
  • Durant la instal·lació: s'utilitza per identificar els sistemes que hi ha al disc.
  • Particions ampliades: Linux es basa en els codis de partició extensa ((0x05 i 0x0f) per tal d'identificar aquest tipus de particions.

Esquemes típics de particionament de disc

Els sistemes Linux requereixen un mínim de 2 particions:
  • Sistema de fitxers arrel (/): Conté el sistema arrel i si no hi ha cap altre punt de muntatge, tot el sistema.
  • swap: Partició necessària per a guardar informació de la memòria RAM (paginar la memòria RAM) al disc dur, quan la memòria RAM s'acaba. Mou informació de la RAM al disc dur per poder usar la RAM per a altra informació. També s'anomena Memòria Virtual. Quan s'utilitza aquesta memòria l'ordinador funciona més lent. Aquesta informació és pot guardar en un fitxer (no recomanable) o en cas de Linux es guarda en una partició a part. En cas de windows el fitxer s'anomena pagefile.sys.

La mida de la partició SWAP pot variar molt segons l'us del sistema. En cas de poca Memòria RAM s'usa aprox. 1,5 o 2 Vegades el valor de la RAM. En cas de que el sistema tingui Prou memòria RAM, es pot definir la partició d'uns 4GB.


Partició (punt de muntatge) Mida típica Descripció
swap (no es munta) 1,5 a 2 vegades la RAM (a partir de 4GB no cal usar tant) És una memòria secundària a la RAM. Més lenta però necessària per a quan la RAM s'acaba. Es pot treballar sense swap, però quan el sistema es quedi sense RAM no paginarà correctament (error que és difícil de detectar ja que sembla que l'ordinador simplement es penja)
/home Mínim 200MB En distribucions modernes un mínim de 200MB per guardar els fitxers de configuració d'usuari de les aplicacions és necessari. A partir d'aquí el valor màxim depèn de l'us que faci de l'ordinador cada usuari.
/boot 20-200MB Guarda els fitxers d'arrancada el sistema (el nucli del sistema i els seus fitxers de suport). És on es guarden totes les dades d'arrancada del sistema. A mesura que el sistema va actualitzant el Kernel, els va acumulant (fins un màxim). Compte!: Les distribucions modernes van guardant els diferents nuclis que s'instal·len, fet que fa que l'espai de boot augmenti amb el temps.
/usr 500MB - 20GB (?) Conté la majoría de fitxers d'aplicacions Linux. Amb les aplicacions també es guarden Imatges, icones, manuals, etc. referent a les aplicacions.
/opt 100MB-? Carpeta "calaix de sastre" on es col·loquen totes aquelles aplicacions de tercers (no inclosos a la distribució). S'acostumen a posar aquí els paquets comercials. (Evitar instal·lar o posar coses aquí)
/var 100MB-? Conté les dades variables del sistema (bases de dades, cues, fitxers d'aplicacions, etc.). Depèn molt del tipus de sistema, però en entorn de servidor pot ser la partició més gran (i la que té la informació més rellevant). S'emmagatzemen dades que canvien, però no s'esborren (bases de dades, fitxers de log (registres de les coses que van passant). Moltes vegades val la pena tenir altres discos per a guardar les dades /var, ja que si constantment va usant aquesta carpeta, si està al mateix disc pot anar més lent. Es convenient fer copia.
/tmp 100MB-? Conté els fitxers temporals dels usuaris ordinaris. En sistemes amb molts usuaris pot ser una carpeta força gran. S'esborra al reinicia la màquina (és configurable).
/mnt --- No té una partició separada. S'utilitza com a lloc on crear els punts de muntatge de dispositius removibles com CD(DVD-ROM, memòries FLASH, etc. Els dispositius es monten per a poder accedir a ells. Són montatges permanents, estan continuament montats.
/media --- Equivalent a /mnt, però només es monten al moment d'utilitzar-se (com un llapis USB), són els HOT PLUG

En Linux hi ha una carpeta on es guarden les configuracions del sistema (/etc).

Etiquetes

UUID (Universally Unique Identifier)

Punts de muntatge

Sistema de fitxers arrel (/)

  • El sistema operatiu no es res més que el software, els fitxers del tots els dispositius es troben en una sola jerarquia anomenada Sistema Virtual de Fitxers.
  • El SO és el que ens permet lògic a les particions del disc dur.
  • L'arrel d'aquesta jerarquia s'anomena root (arrel) i es representa amb el caràcter /.
  • A Linux/Unix tot són fitxers (fitxers, carpetes, dispositius de maquinari, hardware, enllaços, sockets, recursos remots...), i aquests fitxers poden estar tant en un mateix disc dur com en altres màquines.
  • Per accedir a un dispositiu primer s'ha de muntar el dispositiu, això s'anomena Punt de Muntatge.
  • Normalment sols el super-usuari root, pot muntar dispositius o indica quins usuaris podran fer-ho.

Sistema de fitxers var (/var)

  • /var: Es troben tot els arxius de dades “variables” en el temps: cues d’espera de la impressora, bústies dels usuaris, registres (logs) del sistema, bases de dades.
  • Part del disc amb accés de lectura i escriptura continu. Sovint és munta en una partició a part.
  • /var/games: Dades variables dels jocs.
  • /var/lib/{nom_aplicació}: Bases de dades de les aplicacions.
  • /var/log: Registres del sistema.
  • /var/mail: Missatgeria local Unix.
  • /var/tmp: Un altre espai temporal.
  • /var/run: indicadors de les aplicacions que s'estan executant.
  • /var/lock: indicadors de bloqueig de les aplicacions.
  • /var/spool: Cues del sistema (correu electrònic, impressores, etc).

Sistema de fitxer home (/home)

Les Homes són les carpetes d'usuari.

  • Conté els directoris personals dels usuaris de la màquina. P. ex. els usuaris juan, maria i pep tindran les següents homes: /home/juan, /home/maria, /home/pep
  • Sovint es guarda en una partició a part.
  • Les carpetes i fitxers ocults contenen configuracions personals de l'usuari.
  • La mida depèn de la quantitat d'usuaris i del tipus d'usuaris.
  • Es pot controlar l'ús de disc mitjançant quotes.

Sistema de fitxer /boot

Conté el nucli de Linux i altres arxius de suport a l'arrancada del sistema. Es pot trobar en una partició diferent.

  • Per què una partició boot?
  • BIOS antigues o obsoletes (Legacy BIOS) només poden accedir als primers 1024 cilindres d'un disc, a l'hora d'arrancar el sistema.
  • Cal doncs crear una partició només per a la carpeta /boot. Es col·loca al principi del disc i es marca com arrancable.

Limitacions de les BIOS. Accés només als primers 1024 cilindres

Espai d'intercanvi (swap)

  • Zona de disc (en fitxer o partició) que s'utilitza per a guardar imatges de processos que ja no es volen mantindrà a la memòria principal (RAM).
  • La operació de passar un procés de RAM a disc dur és anomenat intercanvi o paginació.
  • Mecanisme de memòria virtual. Permet fer creurà als processos que disposen de més memòria principal de la que realment existeix.
  • 32 bits: màxim de 4 Gb RAM + memòria virtual.

Quanta Swap cal?

  • Històricament és deia que el doble de la Ram disponible.
  • Actualment sovint no cal tanta, però també es veritat que en moment puntuals es pot trobar a faltar.
  • L'espai de disc dur és barat. Es continua posant el doble de la RAM disponible.
  • La formula hauria de ser, tanta swap com:
  • Memòria desitjada – Memòria RAM disponible