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)

Dissenyar l'esquema del disc dur

Discs durs

Tipus de disc dur

IDE

  • No es poden connectar un cop s'ha engegat l'ordinador.
  • No són externs.
  • El seu protocol és paral·lel de 40 pins.
  • Tenen 16 bits d'ample de banda.
  • El seu ample de banda és de 16, 33, 66, 100 i 133 MB/s.
  • Tenen dos dispositius per canal (master/slave). Les plaques mare tenen dos canals IDE.
  • Es poden configurar amb jumpers.

SATA

  • Es poden connectar un cop s'ha engegat l'ordinador (depèn de la placa mare).
  • Tenen mode extern amb eSATA.
  • El seu protocol és sèrie, amb un ample de banda d'1 bit.
  • El seu ample de banda és de 1.5 Gbit/s (150 MB/s) i 3.0 Gbit/s (300 MB/s).
  • Es pot connectar un dispositiu per canal.

SCSI

  • Estàndard més sofisticat que l'IDE, però que ha tingut menys èxit en el mercat de PC domèstics.
  • Històricament s'ha utilitzat molt en servidors o estacions de treball d'alt rendiment els quals normalment han d'incorporar una targeta controlador (típicament un targeta PCI) tot i que en alguns casos el controlador esta incorporat a la placa mare.
  • Hi ha una variant sèrie anomenada ASA.
  • Es poden connectar un cop s'ha engegat l'ordinador (depèn de la placa mare).
  • Tenen mode extern.
  • El seu protocol és el paral·lel.
  • El seu ample de banda és de amplades diferents i diferents velocitats.
  • Es poden connectar 8, 16 o 32 dispositius sense comptar la controladora, que, a diferència dels IDE i dels SATA també ocupa un canal.

Estructura física dels discs durs

Partsdiscdurjoel.png

  • Plats: Estan fets d'un material rígid. Els discs durs tenen entre 2 i 4 plats.
  • Capçals: Hi ha un capçal per cada cara dels plats. Tots es desplacen a la vegada. El seu suport es mou mitjançant un electroimant.
  • Motor: Fa girar els plats. Quan més alta és la velocitat de rotació, més petit és el temps d'accés al disc dur.
  • Circuit electrònic de control: És la interfície de comunicacions amb l'ordinador i la memòria cau. També s'encarrega de moure el suport per als capçals segons l'adreça de memòria que es vulgui llegir o escriure.
  • Bossa dessecant: Conté gel de silici per evitar humitats.
  • Caixa: És metàl·lica i (gairebé) hermètica. Protegeix els plats i els capçals de la brutícia. La part hermètica no està buida i sovint hi ha un petit forat amb un filtre que permet controla la pressió de l'interior del disc.
  • Cares: Cada plat té dues cares. Cada cara té la seva corresponent pel·lícula magnètica.
  • Pistes: Són unes circumferències concèntriques on s'emmagatzemen les dades del disc. Estan enumerades i es comença a comptar per la pista exterior (pista 0).
  • Sectors: Les pistes estan dividides en arcs anomenats sectors. Totes les pistes tenen el mateix número de sectors numerats en una seqüència única per a tot el disc. La mida habitual d'un sector és de 512 bytes.
  • Capçals: Els capçals són els transductors (transformadors d'una energia en una altra) que llegeixen i/o escriuen la informació del disc. Cada cara té dos capçals (escriptura i lectura).
  • Cilindres: Cada plat té dues superfícies i que a més cada disc pot tenir més d'un plat. Els capçals giren tots a l'hora sobre un braç motoritzat i es col·loquen sobre la mateixa posició en totes les cares. Les pistes de cada cara a les que s'accedeix de forma simultània són anomenades cilindres.
  • Els capçals mai toquen la superfície del disc i es mantenen a distàncies molt petites (nanometres) per l'efecte Air Bearing (coixinet per aire); la velocitat de gir dels discs "enlaira" els capçals. Els capçals no poden tocar la superfície, ja que sinó la ratllarien i provocarien danys físics al disc. Els discs tenen una zona "d'aterratge" on col·locar els capçals un cop el disc deixa de girar (s'apaga el discs dur).

Sistemes d'adreçament

  • CHS (Cilinder Head Sector): va ser el primer sistema utilitzat per localitzar una cela de memòria d'un disc dur. Donat els valors de Cilindre, Capçal i Sector és té accés a un sector concret del disc. Màxima mida de disc: 8GB.
    • DOS usa C/H/S, Windows els dos i Linux mai utilitza CHS
  • LBA (Logical block addressing): és un sistema d'adreçament molt simple que consisteix en ordenar seqüencialment els blocs de dades (LBA=0, LBA=1...). És un sistema més general d'adreçament que no pas el CHS que només s'escau en el cas de discs i no funciona per exemple en el cas de cintes. Per tant funciona com una capa d'abstracció del maquinari.

Distribució d'un disc dur

Primera pista del disc dur

  • Master Boot Record (MBR): Primer sector: 512 bytes.
    • 446 bytes per a l'stage 1 del bootloader (gestor d'arrancada)
    • 64 bytes per la taula de particions
    • 2 byte per un codi únic (signature) del dic dur.
  • Regió de comptabilitat de DOS: Existeix per raons històriques. Buida o amb l'stage 2 del gestor d'arrancada.

Resta de pistes

  • Particions: són divisions físiques del disc dur que es poden utilitzar per separar tipus de sistemes de fitxers o simplement per organitzar l'espai del disc.

Particions

  • Les particions són divisions existents en els dispositius d'emmagatzemament de dades.
  • S'aplica a dispositius de memòria secundària com discs durs, llapis USB...
  • Cada partició pot tenir el seu propi sistema de fitxers independent, de forma que un sol dispositiu físic, pot esdevenir en múltiples dispositius independents a nivell lògic.

Avantatges

  • Suport de múltiples sistemes operatius: Actualment, gràcies a eines com les màquines virtuals, ordres com dd i les imatges de disc podem tenir múltiples sistemes operatius en una mateixa partició.
  • Poder utilitzar múltiples sistemes de fitxers: Cada sistema de fitxers té el seus pros i contres. Alguns sistemes de fitxers són més ràpids i altres ofereixen característiques de còpia de seguretat.
  • Gestió de l'espai de disc: Permet organitzar com es guarden les dades de disc. Disposar d'una partició de disc de dades independent de la instal·lació del sistema operatiu.
  • Protecció enfront errors de disc: els discs fallen. Si apareixen errors a una partició de disc no afecten a la resta de particions.
  • Seguretat: Cada partició pot tenir definides polítiques de seguretat diferents. Partició de sistema pot estar "congelada".
  • Còpia de seguretat: algunes particions es poden utilitzar per dur a terme còpies de seguretat.


Tipus de particions

  • Sistema de particions x86
    • Data de principis dels 80, quan un disc dur gran tenia aproximadament uns 10MB.
    • Suportava un màxim de 4 particions. Per aquest motiu, actualment només podem tenir un màxim de 4 particions primàries.
    • Quan els discs van créixer de mida, el sistema de 4 particions va quedar obsolet.
    • Per solucionar aquest problema i mantenir una retro compatibilitat, es va estendre amb el concepte de particions ampliades o esteses.
    • Cada sistema pot tenir com a màxim una partició ampliada, que es resta de les primàries.
    • Les particions ampliades poden contenir un nombre arbitrari de particions addicionals de disc.
    • Les particions que es troben dins d'una partició ampliada s'anomenen particions lògiques.

Particions primàries

  • Es poden formatar lògicament (formatar el sistema de fitxers).
  • Es poden marcar com arrencables (actives).
  • Entre les primàries i las ampliades es poden crear un màxim de 4.
  • A Linux es numeren del 1 al 4.
  • Alguns sistemes operatius com DOS o Windows necessiten carregar el sistema des d'una partició primària. A Linux aquesta restricció no existeix.

Particions ampliades

  • No es poden formatar.
  • No es poden marcar com arrencables (actives).
  • Són contenidors d'altres particions (p. lògiques), però en si mateixes no poden contenir informació.
  • Màxim 1 partició.
  • Numerades del 1 al 4 (sda1, sda2, sda3, sda4).
  • Entre les primàries i les ampliades es poden crear un màxim de 4.

Particions Lògiques

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

Particions a Linux

Nomenclatura

  • Sistemes amb la llibreria libata: Tots els dispositius segueixen la forma /dev/sd*. Tots les distribucions modernes (2009) treballen amb aquesta libreria.
  • 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.

Exemple

  • hda: dispositiu master del primer bus IDE
  • hdb: dispositiu esclau del primer bus IDE
  • hdc: dispositiu master del primer bus IDE
  • hdd: dispositiu esclau del primer bus IDE

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 ---> indica una partició de sistema de fitxers Linux
  • 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.

Taula de particions

Consultar Taula de particions a l'article discs durs.

Esquemes típics de particionament de disc

  • 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 paginar la memòria RAM al disc dur, quan la RAM disponible s'acaba. També es pot crear una swap que sigui un fitxer però no és una solució tan eficient.
    • La mida de la partició swap hauria de ser la mateixa que la RAM (màxim de 4 GB).
Partició (punt de muntatge) Mida típica Descripció
swap (no es munta) 1.5 a 2 vegades la RAM (Màx. 4 GB) És una memòria secundària a la RAM. Més lenta però necessari per 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 és 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'ús que faci de l'ordinador cada usuari
boot 20-200MB Guarda els fitxers d'arrancada del sistema (el nucli del sistema i els seus fitxers de suport). 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-20G (?) Conté la majoria de fitxers d'aplicacions Linux
/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
/var 100MB-? Conté les dades variables del sistema (bases de dades, cues, fitxers d'aplicacions, etc.). Depèn molt de tipus de sistema, però en entorn de servidor pot ser la partició més gran (i la que té la informació més rellevant)
/tmp 100MB-? Conté els fitxers temporals dels usuaris ordinaris. En sistemes amb molts usuaris pot ser una carpeta força gran.
/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.
/media --- Equivalent a /mnt
/etc --- Configuracions generals del sistema.

Etiquetes

UUID (Universally Unique Identifier)

Punts de muntatge

Sistema de fitxers arrel (/)

  • L'arrel (root) del sistema és on es troben tots els fitxers de tots els dispositius, i es representa amb una barra (/).
  • Els fitxers no tenen que ser d'un disc dur concret i ni tan sols tenen que ser de la màquina local (es pot tenir l'arrel en una màquina remota).
  • Per accedir a un dispositiu primer s'ha d'informar al Sistema Operatiu del camí dins de la jerarquia principal des d'on es podrà accedir als fitxers del dispositiu:
    • Aquest procés procés s'anomena muntatge de dispositius
    • El directori des de el qual es pot accedir al dispositiu s'anomena Punt de Muntatge.
    • Generalment només el super usuari (root) pot muntar dispositius o indicar quins dispositius poden ser muntats pels usuaris.

Sistema de fitxers var (/var)

Sistema de fitxer home (/home)

Sistema de fitxer /boot

Limitacions de les BIOS. Accés només als primers 1024 cilindres

Espai d'intercanvi (swap)