102.1 - Diseno de disco duro: Teoria

Introduccion

El diseno del esquema de particionado es una de las primeras decisiones que se toman al instalar un sistema Linux. Un buen diseno de disco mejora el rendimiento, facilita la administracion, aumenta la seguridad y simplifica las copias de respaldo.

1. Conceptos basicos de particionado

Que es una particion

Una particion es una division logica del disco duro que el sistema operativo trata como una unidad independiente. Cada particion puede contener un sistema de archivos diferente y montarse en un punto distinto del arbol de directorios.

Tipos de particiones (MBR)

En un esquema MBR (Master Boot Record), existen tres tipos de particiones:

Tipo	Descripcion	Limite
Primaria	Particion directa en la tabla de particiones del MBR	Maximo 4 por disco
Extendida	Contenedor que alberga particiones logicas	Maximo 1 por disco (ocupa el espacio de una primaria)
Logica	Particion dentro de la extendida	Sin limite practico (hasta 15 en discos SCSI, 63 en IDE)

Regla clave: Un disco MBR puede tener hasta 4 particiones primarias, o hasta 3 primarias + 1 extendida (que contiene logicas).

Nomenclatura de dispositivos

/dev/sda    -> primer disco SATA/SCSI/USB
/dev/sda1   -> primera particion del primer disco
/dev/sda2   -> segunda particion
/dev/sdb    -> segundo disco
/dev/nvme0n1    -> primer disco NVMe
/dev/nvme0n1p1  -> primera particion del primer NVMe

Las particiones primarias y la extendida se numeran del 1 al 4
Las particiones logicas comienzan en el numero 5

2. MBR vs GPT

MBR (Master Boot Record)

Estandar antiguo (1983), aun ampliamente usado
Primer sector del disco (512 bytes) contiene:
- Codigo de arranque (bootstrap): 446 bytes
- Tabla de particiones: 64 bytes (4 entradas de 16 bytes)
- Firma de arranque: 2 bytes (0x55AA)
Limite de tamano de disco: 2 TB (2^32 sectores x 512 bytes)
Limite de particiones: 4 primarias (o 3 primarias + 1 extendida)
No tiene redundancia: si el MBR se corrompe, se pierde la tabla de particiones

GPT (GUID Partition Table)

Estandar moderno, parte de la especificacion UEFI
Usa direccionamiento LBA (Logical Block Addressing)
Limite de tamano de disco: 8 ZB (zettabytes) teoricos
Limite de particiones: 128 particiones por defecto (ampliable)
Mantiene un MBR protector en el sector 0 (compatibilidad)
Redundancia: almacena una copia de la tabla GPT al final del disco
Cada particion tiene un GUID unico
Usa CRC32 para detectar errores en la tabla de particiones

Comparativa rapida

Caracteristica	MBR	GPT
Tamano maximo disco	2 TB	8 ZB
Particiones maximas	4 primarias	128 (por defecto)
Redundancia	No	Si (tabla de respaldo)
Verificacion de integridad	No	Si (CRC32)
Compatibilidad con UEFI	No nativo	Si
Compatibilidad con BIOS	Si	Parcial (con MBR protector)

3. Puntos de montaje y esquemas de particionado

Puntos de montaje principales

`/` (raiz)

Contiene todo el sistema de archivos si no se crean particiones adicionales
Es obligatorio
Debe contener al menos los directorios esenciales para arrancar y reparar el sistema
Tamano recomendado: 15-20 GB minimo (si se separan otras particiones)

`/boot`

Contiene el kernel, initramfs y archivos del gestor de arranque
Se recomienda separar en sistemas con BIOS/MBR
En sistemas UEFI, se complementa con la particion ESP
Tamano recomendado: 500 MB - 1 GB
Importante: debe estar en una particion accesible por el gestor de arranque (generalmente los primeros sectores del disco en MBR)
Sistema de archivos recomendado: ext4 (ext2 en sistemas antiguos)

`/home`

Directorios personales de los usuarios
Separarlo permite reinstalar el SO sin perder datos de usuario
Tamano: depende del numero de usuarios y sus necesidades
Se puede montar con opciones como nosuid y nodev para mayor seguridad

`/var`

Datos variables: logs, colas de correo, bases de datos, cache del gestor de paquetes
Crece de forma impredecible
Separarlo protege a / de quedarse sin espacio por logs excesivos
Tamano recomendado: 5-10 GB minimo (mas para servidores)
Importante en servidores web, de correo y bases de datos

`/tmp`

Archivos temporales
Separarlo limita el impacto de archivos temporales en el sistema
Se puede montar con noexec, nosuid, nodev para mayor seguridad
Alternativa: montar como tmpfs (en RAM)
Tamano recomendado: 1-5 GB

`/usr`

Programas, bibliotecas y documentacion del sistema
Generalmente se mantiene en la particion raiz en sistemas modernos
En algunas configuraciones especiales (servidores de solo lectura) se separa
Tamano: 5-10 GB

Swap (espacio de intercambio)

Espacio en disco usado cuando la RAM esta llena
Usado tambien para hibernacion
Puede ser una particion dedicada o un archivo de swap
Reglas clasicas de tamano:
- RAM < 2 GB: swap = 2x RAM
- RAM 2-8 GB: swap = igual a RAM
- RAM > 8 GB: swap = 0.5x RAM o un minimo de 4 GB
- Para hibernacion: swap >= tamano de RAM

EFI System Partition (ESP)

Particion requerida en sistemas UEFI
Formato: FAT32 (obligatorio)
Punto de montaje tipico: /boot/efi
Tamano recomendado: 100-550 MB
Contiene los archivos del cargador de arranque UEFI (.efi)
Identificada por el tipo de particion EF00 en GPT
Cada sistema operativo instala su cargador en un subdirectorio:
- /boot/efi/EFI/ubuntu/
- /boot/efi/EFI/fedora/

4. Esquemas de particionado segun el uso

Escritorio basico

/boot   -> 500 MB (ext4)
ESP     -> 300 MB (FAT32, solo en UEFI)
/       -> 30-50 GB (ext4)
/home   -> resto del disco (ext4)
swap    -> segun RAM

Servidor web

/boot   -> 500 MB
ESP     -> 300 MB (solo UEFI)
/       -> 20 GB
/var    -> 20-50 GB (logs, datos web)
/tmp    -> 5 GB
/home   -> 10 GB
swap    -> segun RAM

Servidor de base de datos

/boot   -> 500 MB
/       -> 20 GB
/var    -> 50-100 GB (bases de datos)
/tmp    -> 10 GB (consultas temporales)
swap    -> igual a RAM

5. LVM (Logical Volume Manager)

Conceptos fundamentales

LVM proporciona una capa de abstraccion sobre los discos fisicos que permite gestionar el almacenamiento de forma mas flexible.

+----------------------------------------------------------+
|                   Volumenes Logicos (LV)                 |
|   [ lv_root ]    [ lv_home ]    [ lv_var ]               |
+----------------------------------------------------------+
|                  Grupo de Volumenes (VG)                  |
|                    [ vg_sistema ]                         |
+----------------------------------------------------------+
|              Volumenes Fisicos (PV)                       |
|   [ /dev/sda2 ]    [ /dev/sdb1 ]    [ /dev/sdc1 ]       |
+----------------------------------------------------------+

Componentes de LVM

Componente	Sigla	Descripcion
Physical Volume	PV	Particion o disco fisico preparado para LVM
Volume Group	VG	Agrupacion de uno o mas PV. Pool de almacenamiento
Logical Volume	LV	”Particion virtual” creada dentro de un VG
Physical Extent	PE	Unidad minima de asignacion en un PV (por defecto 4 MB)
Logical Extent	LE	Unidad minima de asignacion en un LV

Ventajas de LVM

Redimensionado dinamico: ampliar o reducir volumenes logicos sin desmontar (en ext4, ampliar se puede hacer en caliente)
Agregar discos en caliente: anadir un nuevo PV al VG y extender un LV
Snapshots: crear instantaneas de un LV para copias de seguridad consistentes
Distribucion entre discos: un LV puede abarcar varios discos fisicos
Migracion en caliente: mover datos de un PV a otro sin parar el sistema

Flujo basico de creacion LVM

# 1. Crear volumenes fisicos
pvcreate /dev/sdb1 /dev/sdc1
 
# 2. Crear grupo de volumenes
vgcreate vg_datos /dev/sdb1 /dev/sdc1
 
# 3. Crear volumenes logicos
lvcreate -n lv_home -L 50G vg_datos
lvcreate -n lv_var -L 20G vg_datos
 
# 4. Crear sistema de archivos
mkfs.ext4 /dev/vg_datos/lv_home
mkfs.ext4 /dev/vg_datos/lv_var
 
# 5. Montar
mount /dev/vg_datos/lv_home /home

Comandos basicos de LVM

Accion	PV	VG	LV
Crear	`pvcreate`	`vgcreate`	`lvcreate`
Mostrar info	`pvdisplay`	`vgdisplay`	`lvdisplay`
Listar	`pvs`	`vgs`	`lvs`
Extender	-	`vgextend`	`lvextend`
Reducir	-	`vgreduce`	`lvreduce`
Eliminar	`pvremove`	`vgremove`	`lvremove`

6. Herramientas de particionado

fdisk

Herramienta clasica de particionado para discos MBR
Tambien soporta GPT en versiones modernas
Interfaz interactiva basada en texto
Comandos principales dentro de fdisk:
- m - ayuda
- p - imprimir tabla de particiones
- n - nueva particion
- d - eliminar particion
- t - cambiar tipo de particion
- w - escribir cambios y salir
- q - salir sin guardar

fdisk /dev/sda

gdisk

Equivalente a fdisk pero diseñado para discos GPT
Interfaz similar a fdisk
Puede convertir MBR a GPT y viceversa
Comandos similares: p, n, d, t, w, q

gdisk /dev/sda

parted

Herramienta avanzada que soporta tanto MBR como GPT
Puede ejecutarse de forma interactiva o con comandos directos
Los cambios se aplican inmediatamente (a diferencia de fdisk/gdisk)
Permite redimensionar particiones

# Modo interactivo
parted /dev/sda
 
# Modo comando
parted /dev/sda print
parted /dev/sda mkpart primary ext4 1MiB 20GiB

7. Swap (espacio de intercambio)

Crear y activar swap

# Crear particion swap
mkswap /dev/sda3
 
# Activar swap
swapon /dev/sda3
 
# Verificar
swapon --show
free -h
 
# Desactivar swap
swapoff /dev/sda3

Archivo de swap (alternativa)

# Crear archivo de 2 GB
dd if=/dev/zero of=/swapfile bs=1M count=2048
# O con fallocate
fallocate -l 2G /swapfile
 
chmod 600 /swapfile
mkswap /swapfile
swapon /swapfile

Entrada en /etc/fstab para swap

# Particion
/dev/sda3   none   swap   sw   0   0

# Archivo
/swapfile   none   swap   sw   0   0

# Usando UUID
UUID=xxxx-xxxx   none   swap   sw   0   0

8. /etc/fstab

El archivo /etc/fstab define como se montan las particiones automaticamente al arrancar el sistema.

Formato

<dispositivo>   <punto_montaje>   <tipo_fs>   <opciones>   <dump>   <pass>

Campo	Descripcion
dispositivo	Ruta del dispositivo, UUID o etiqueta
punto_montaje	Directorio donde se monta (none para swap)
tipo_fs	Sistema de archivos (ext4, xfs, swap, vfat, etc.)
opciones	Opciones de montaje (defaults, noexec, nosuid, etc.)
dump	0 o 1 - si se incluye en copias de seguridad con dump
pass	Orden de verificacion con fsck (0=no verificar, 1=raiz, 2=resto)

Ejemplo de /etc/fstab

UUID=a1b2c3d4   /           ext4    defaults            0   1
UUID=e5f6g7h8   /boot       ext4    defaults            0   2
UUID=i9j0k1l2   /home       ext4    defaults,nosuid     0   2
UUID=m3n4o5p6   /var        ext4    defaults            0   2
UUID=q7r8s9t0   none        swap    sw                  0   0
UUID=ABCD-1234  /boot/efi   vfat    umask=0077          0   1

Nota importante para el examen: Se recomienda usar UUID en lugar de nombres de dispositivo (/dev/sdX) porque los nombres pueden cambiar al anadir o quitar discos.

Resumen para el examen

MBR: maximo 4 primarias, limite 2 TB. GPT: 128 particiones, sin limite practico de tamano.
Separar /home, /var, /tmp mejora seguridad y mantenimiento.
/boot debe ser accesible por el bootloader; ESP es obligatoria en UEFI (FAT32).
LVM: PV -> VG -> LV. Permite redimensionado flexible.
fdisk para MBR, gdisk para GPT, parted para ambos.
Swap: mkswap para crear, swapon/swapoff para activar/desactivar.
/etc/fstab define el montaje automatico; usar UUID es la practica recomendada.

Trampas del examen

Errores comunes y distinciones criticas que LPI suele evaluar en este subtema:

parted aplica cambios inmediatamente — A diferencia de fdisk y gdisk (que requieren w para escribir), parted ejecuta los cambios al instante. El examen puede preguntar cual herramienta aplica cambios sin confirmacion.
MBR: 4 primarias O 3 primarias + 1 extendida — No se pueden tener 4 primarias Y una extendida. La extendida ocupa una de las 4 ranuras. El examen puede ofrecer opciones como “5 particiones primarias en MBR”.
La ESP (EFI System Partition) DEBE ser FAT32 — En sistemas UEFI, la particion EFI siempre es FAT32. El examen puede ofrecer ext4 o xfs como opciones para la ESP.
/boot no es lo mismo que la ESP — /boot contiene kernel e initramfs. La ESP (/boot/efi) contiene los cargadores EFI. En UEFI ambos son necesarios. El examen puede confundir ambos conceptos.
LVM: PV -> VG -> LV (en ese orden) — Primero se crean Physical Volumes, luego se agrupan en Volume Groups, y finalmente se crean Logical Volumes dentro. El examen puede alterar este orden.
El campo pass en /etc/fstab — 0 = no verificar, 1 = solo para raiz (se verifica primero), 2 = para el resto (se verifica despues). El examen puede preguntar que valor usar para /home o para swap.
Swap no necesita punto de montaje — En /etc/fstab, el punto de montaje para swap es none (o swap). El examen puede preguntar que va en el segundo campo para una particion swap.
fdisk es para MBR, gdisk es para GPT — Aunque fdisk moderno soporta GPT, el examen clasicamente asocia fdisk con MBR y gdisk con GPT. parted soporta ambos.

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101.1 - Configuracion de Hardware

102.1 - Diseno de disco duro: Teoria

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Introduccion

1. Conceptos basicos de particionado

Que es una particion

Tipos de particiones (MBR)

Nomenclatura de dispositivos

2. MBR vs GPT

MBR (Master Boot Record)

GPT (GUID Partition Table)

Comparativa rapida

3. Puntos de montaje y esquemas de particionado

Puntos de montaje principales

/ (raiz)

/boot

/home

/var

/tmp

/usr

Swap (espacio de intercambio)

EFI System Partition (ESP)

4. Esquemas de particionado segun el uso

Escritorio basico

Servidor web

Servidor de base de datos

5. LVM (Logical Volume Manager)

Conceptos fundamentales

Componentes de LVM

Ventajas de LVM

Flujo basico de creacion LVM

Comandos basicos de LVM

6. Herramientas de particionado

fdisk

gdisk

parted

7. Swap (espacio de intercambio)

Crear y activar swap

Archivo de swap (alternativa)

Entrada en /etc/fstab para swap

8. /etc/fstab

Formato

Ejemplo de /etc/fstab

Resumen para el examen

Trampas del examen

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`/` (raiz)

`/boot`

`/home`

`/var`

`/tmp`

`/usr`