Sistemas Operativos - Semana 7

SISTEMAS OPERATIVOS

Las primeras computadoras personales (PCs) fueron diseñadas como sistemas de escritorio autónomos. El software sistema operativo (OS) permitía a un usuario a la vez acceder a archivos de acceso y recursos del sistema. El usuario tenía acceso físico a la PC.

A medida que las redes de computadoras basadas en PC ganaban popularidad en el lugar de trabajo, las compañías de software desarrollaban sistemas operativos de red (NOSs) especializados. Los desarrolladores diseñaron los NOSs para proporcionar seguridad a los archivos, privilegios del usuario, y recursos compartidos entre múltiples usuarios. El crecimiento explosivo de Internet obligó a los desarrolladores a construir los NOSs de hoy en día en torno a tecnologías y servicios relacionados con Internet, como la World Wide Web (WWW).

Dentro de una década, el networking se ha convertido en algo de una importancia central para la informática de escritorio. La distinción entre sistemas operativos de escritorio, ahora cargados con funciones y servicios de networking, y sus contrapartes NOSs se ha ido borrando. Ahora, la mayoría de los sistemas operativos populares como Microsoft Windows 2003 y Linux se encuentra en los servidores de red de gran potencia y en los escritorios de los usuarios finales.

Conceptos Básicos sobre Sistemas Operativos Ya sea que esté diseñado para una computadora autónoma de escritorio o un servidor de red multiusuario, todo el software de los sistemas operativos incluye los siguientes componentes:

 Kernel  Interfaz del Usuario  Sistema de Archivos

Kernel Kernel es el término más común para el núcleo del sistema operativo. El kernel es una porción relativamente pequeña de código que se carga en la memoria cuando la computadora arranca. Este código informático contiene instrucciones que permiten al kernel administrar dispositivos de hardware, tales como unidades de disco. El kernel también administra y controla la adjudicación de la memoria, los procesos del sistema, y otros programas. El software de aplicaciones y otras partes del sistema operativo se basan en el kernel para proporcionar servicios básicos de cronogramas y acceso al hardware y a los periféricos de la computadora.

Al utilizar un sistema UNIX o Linux, puede estar presente un archivo llamado "kernel". En algunos casos, el código del kernel puede tener que ser personalizado y compilado. Si este archivo se volviera corrupto, el sistema ya no funcionaría.

En un sistema Windows, pueden verse nombres de archivos que incluyen la palabra "kernel" o "kern", por ejemplo "kernel32.dll". Estos son archivos críticos que son utilizados por el núcleo del sistema operativo.

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Interfaz del Usuario (UI – User Interface) La interfaz del usuario (UI) es la parte más visible del sistema operativo de una computadora. La UI es el componente del OS con el cual interactúa el usuario. Actúa como puente entre el usuario y el kernel. La UI es como un intérprete, traduciendo las teclas que presiona el usuario, los clics del mouse, u otras entradas para los programas apropiados. La salida del programa puede ser organizada y mostrada por la UI. En un sistema UNIX o Linux, una UI se denomina por lo general shell.

Las interfaces del usuario recaen en dos categorías generales:  La interfaz de línea de comandos (CLI)  La interfaz gráfica del usuario (GUI).

Los primeros sistemas operativos de PC utilizaban exclusivamente CLIs. La CLI proporciona al usuario un prompt visual, y el usuario introduce los comandos tipeándolos. La computadora da como resultado la salida de los datos a la pantalla tipográficamente. En otras palabras, un entorno CLI se basa completamente en texto.

Los usuarios de UNIX y Linux pueden elegir a partir de una variedad de CLIs, o shells, como el shell Bourne y el shell Korn. Los shells UNIX se tratan posteriormente en este módulo.

Hoy, todos los OSs de escritorio populares soportan GUIs. Una GUI permite al usuario manipular el software utilizando objetos visuales tales como ventanas, menúes desplegables, punteros e íconos. La GUI permite al usuario introducir comandos mediante un mouse u otro dispositivo de apuntar y hacer clic.

Sistema de Archivos El sistema de archivos de un OS determina la forma en la cual los archivos se nombran y cómo y dónde se colocan en los dispositivos de almacenamiento, como los discos rígidos. Los SOs Windows, Macintosh, UNIX y Linux emplean todos ellos sistemas de archivos que utilizan una estructura jerárquica.

En un sistema de archivos jerárquico, los archivos se colocan en contenedores lógicos que se disponen en una estructura de árbol invertido. El sistema de archivos comienza en la raíz del árbol. UNIX y Linux llaman a un contenedor que reside en el nivel superior de un árbol, "directorio". Los contenedores dentro de cada

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directorio se llaman "subdirectorios". Los SOs Windows y Macintosh utilizan los términos "carpeta" y "subcarpeta" para describir a los directorios y subdirectorios.

Estructura jerárquica de árbol invertido

El sistema de archivos determina las convenciones de nombrado de archivos y el formato para especificar un camino, o ruta, hasta la ubicación del archivo. Estas reglas para nombrar archivos varían dependiendo del sistema de archivos e incluyen varios temas:  Cantidad máxima de caracteres permitida en un nombre de archivo  Longitud máxima de las extensiones o sufijos de los archivos  Si se permiten espacios entre palabras en un nombre de archivo  Si los nombres de archivos son sensibles al uso de mayúsculas y minúsculas  Qué caracteres son legales para su uso en nombres de archivo  El formato para especificar la ruta

Windows 2000 y Windosws XP

Windows 2000 y Windows XP son unos de los sistemas operativos de Microsoft para el escritorio corporativo.

El diseño de Windows 2000 y Windows XP está basado en la tecnología que Microsoft desarrolló con su sistema operativo de red basado en el cliente anterior, Windows NT. Windows 2000 y XP combinan las tecnologías de Windows NT y agregan muchas nuevas funciones y mejoras. Windows 2000 y XP no están diseñados para ser un auténtico SO de red para servidores. No proporcionan un controlador de dominio, servidor DNS, servidor DHCP, ni entregan ninguno de los servicios que pueden implementarse con la familia de servidores Windows 2000/2003. Su propósito principal es ser parte de un dominio como sistema operativo del lado del cliente. Windows 2000 y XP Professional pueden proporcionar algunas capacidades de servidor para pequeñas redes. Por ejemplo, 2000 y XP pueden servir como servidor de archivos, servidor de impresión, servidor FTP, y servidor web. No obstante, será necesario actualizar a Windows 2000/2003 Server a un sitio FTP o sitio web que vaya a recibir mucho tráfico simultáneo. Windows 2000 y XP Professional sólo soportarán hasta diez conexiones simultáneas.

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Windows 2000 y XP Professional soportan tecnología plug‐and‐play. Ambos SOs pueden ser instalados utilizando el sistema de archivos FAT32 o NTFS, e incluyen cifrado de datos para asegurar los datos del disco rígido. La tecnología plug‐and‐play es una herramienta muy útil que permite a un administrador rápida y fácilmente agregar componentes al sistema. El OS reconocerá automáticamente e instalará los controladores para el dispositivo.

Linux Linux es un sistema operativo similar a UNIX. Se ejecuta en computadoras muy diferentes. Linux fue lanzado en 1991 por su autor Linus Torvalds de la Universidad de Helsinki. Desde entonces, Linux ha crecido en popularidad a medida que programadores de todo el mundo adoptaron la idea de construir un sistema operativo gratuito, agregar funciones y resolver problemas. Linux es popular entre la generación actual de usuarios de computadoras por la misma razón que las primeras versiones del sistema operativo UNIX tentaron a los usuarios hace más de 20 años. Linux es portátil, lo que significa que las versiones pueden hallarse funcionando en PCs de marca o clones, Apple Macintosh, estaciones de trabajo Sun, o computadoras basadas en Alpha de Digital Equipment Corporation. Linux también viene con código fuente, para que el usuario pueda cambiar o personalizar el software para adaptarlo a sus necesidades.

Existen numerosas distribuciones de Linux. Una distribución incluye elementos tales como un programa de instalación, un kernel, scripts de inicio, archivos de configuración, y software de soporte crítico. Las diferentes distribuciones pueden usar versiones completamente diferentes de cualquiera o todas estas características, lo cual producirá un aspecto claramente diferente. En total, existen de 24 a 36 distribuciones importantes diferentes disponibles. Además de eso, hay varias otras menos populares y especializadas ediciones de Linux.

Algunas de estas distribuciones son descargas gratuitas de la World Wide Web, y otras se distribuyen comercialmente. Las siguientes son algunas de las más populares: Red Hat Linux, Caldera eDesktop and eServer, Debian GNU/Linux, Corel Linux, SuSE Linux, y una de las más recientes: Ubuntu Linux.

Preparación para la instalación de un SO La instalación de un sistema operativo (SO) se refiere al proceso de crear y copiar archivos del sistema del SO a un disco rígido. Muchos fabricantes envían las computadoras con el sistema operativo ya instalado. Los sistemas operativos preinstalados tienen varias ventajas. Adquiriendo una PC o servidor con un SO preinstalado, un cliente evita el complejo proceso de instalación y configuración. Además, un SO que está pre‐ cargado en un sistema está en general optimizado para la configuración de hardware particular de ese sistema.

La desventaja de la preinstalación es que un cliente puede no ser capaz de controlar las características, paquetes y configuración exactos del SO. Aunque es posible hacer cambios después del proceso de instalación, hay algunas configuraciones que no pueden deshacerse o que sólo pueden modificarse con extrema dificultad.

Primero, haga un inventario del hardware del sistema. No existe un SO que funcione con todo el hardware de computadoras, de modo que determine si el hardware actualmente disponible funcionará con el SO. Segundo, determine si el SO soporta o no todo el software de aplicaciones que se cargará en el sistema. Tercero, familiarícese con el SO en sí mismo.

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Las versiones más actuales de SOs populares, como Windows XP y Ubuntu, sólo pueden ejecutarse en determinadas configuraciones de hardware. Al elegir instalar una versión, verifique que los elementos clave del hardware del sistema cumplan con los requisitos mínimos del SO. Estas áreas clave son el tipo de CPU (arquitectura), velocidad de la CPU (medida en megahertz [MHz] o gigahertz [GHz]), cantidad de RAM, y cantidad de espacio en el disco rígido disponible.

Los fabricantes de SO publican estos requisitos mínimos para que los administradores puedan planear sus sistemas. Algunos programas de instalación de SO no se completarán si detectan un sistema que no cumple con los requisitos mínimos de hardware.

Partes del proceso de Instalación

Medios de instalación: Una vez seleccionado el NOS que cumple con los requisitos de la red y el hardware, debe determinarse el medio de instalación, como un CD‐ROM, la red o diskettes. En general, un SO se instala usando un CD o DVD que contiene los archivos del sistema y un programa de instalación. Antes y en algunos casos, un SO se instalaba mediante diskettes.Si se dispone de una conexión a Internet de alta velocidad, puede ser posible instalar una versión de Windows, UNIX o Linux mediante una red. Con una conexión LAN, es posible instalar la mayoría de SOs usando la red local. La siguiente lista resume los métodos de instalación más comunes.

DVD/CD‐ROMs Booteables: Si el sistema tiene una unidad de DVD/CD y puede bootearse desde esta y llevarse a cabo una instalación local por CD o DVD. Este método es relativamente rápido y es el más simple método de instalación. Puede ser necesario descargar patches y otras actualizaciones del sitio web del fabricante antes de colocar a la computadora en producción.

Booteo desde el Diskette y DVD/CD‐ROM: Si el sistema tiene una unidad de CD‐ROM pero no es posible bootear desde el CD, algunos SOs aun permiten realizar una instalación local desde un CD o DVD después de bootear desde un diskette (o, en algunos casos, un disco rígido). Al bootear desde un diskette, asegúrese de que los controladores de software del DVD/CD‐ROM estén cargados desde el disco booteable o desde alguna otra fuente.

Solamente Diskette: Algunos SOs más antiguos o muy pequeños pueden cargarse enteramente desde una serie de diskettes. Una ventaja de este método es que no se requiere un CD‐ROM. La obvia desventaja es que copiar archivos desde varios diskettes es increíblemente lento.

Booteo desde Diskette/Disco Rígido/o CD e Instalación desde la Red: En este caso, el sistema se bootea mediante un diskette y el SO se instala después desde un servidor de red local. Este método también puede usarse al bootear desde una unidad de disco rígido o un CD. Las instalaciones desde la red pueden ser rápidas y convenientes, pero requieren complejas configuraciones y pruebas. Para que este método funcione, un administrador debe cargar una copia o imagen del SO en un servidor y configurar el servidor para permitir acceso a clientes. En general, las instalaciones de red se basan en el Sistema de Archivos de Red (NFS) o el Protocolo de Transferencia de Archivos (FTP).

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Configuración del BIOS: El BIOS del sistema en general reside en la ROM en el motherboard y es el primer programa ejecutado cuando se enciende un sistema. Es responsable de probar los dispositivos de hardware usando un proceso llamado Auto‐Prueba de Encendido (POST). El BIOS también carga el sistema operativo desde diversos medios, incluyendo discos rígidos, diskettes y usualmente DVD/CD‐ROMs.

En la actualidad el BIOS del sistema es capaz de detectar automáticamente las unidades de disco y otro hardware. Para instalaciones basadas en DVD/CD de estos sistemas, la única configuración del BIOS que es importante es la que permite bootear desde el DVD/CD‐ROM.

El programa de instalación: Un programa de instalación controla y simplifica el proceso de instalación.

Dependiendo del SO, el programa de instalación pide al usuario la información de configuración. La mayoría de los programas de instalación permiten el particionamiento y formateo del disco rígido antes de copiar los archivos del sistema.

Particionamiento Para usar eficientemente el espacio de almacenamiento de un disco rígido, el disco se divide en secciones llamadas particiones. Cada partición es una división lógica del disco rígido. Un disco puede tener una o más particiones. En general, un servidor de red se configura con varias particiones antes de instalar el NOS. Un sistema con varias particiones de disco tiene las siguientes ventajas:  Varios sistemas operativos pueden instalarse en el mismo disco.  Los datos pueden separarse físicamente de los archivos de sistema para proporcionar seguridad, administración de archivos, y/o tolerancia a fallos.  Puede crearse una partición específica, llamada partición de intercambio, para suplementar la RAM del sistema y mejorar el desempeño.

Una vez que un disco se divide en particiones, cada partición debe formatearse para que los datos puedan almacenarse ahí. La información acerca de la cantidad de particiones, su tamaño y su ubicación en el disco se guarda en el primer sector del disco. Esta información se denomina tabla de partición. Las tablas de partición pueden conformarse a uno de varios formatos, incluyendo DOS y BSD/Sun. En sistemas que usan una tabla de partición tipo DOS, como Windows y Linux, el primer sector del disco se llama a veces Master Boot Record (MBR) o Master Boot Sector. Las tablas de partición tipo DOS pueden describir hasta cuatro particiones principales. En BSD y Sun UNIX, el primer sector de la unidad de disco rígido se llama etiqueta de disco, o Tabla de Contenidos del Volumen (VTOC).

Si el MBR o la etiqueta de disco se corrompe o pierde de algún modo, el sistema ya no booteará apropiadamente. Por esta razón, deberá guardarse una copia del MBR/etiqueta de disco como respaldo en un diskette.

Herramientas de particionamiento: La mayor parte del software de instalación de SOs incluye un programa llamado FDISK. FDISK significa fixed disk. Los programas FDISK están diseñados para manipular la tabla de partición de un disco rígido. Un programa FDISK puede usarse para crear particiones, borrar particiones, y configurar particiones como "activas". Microsoft proporciona una versión del programa FDISK lista para usar. El SENA. De clase mundial Developed by Roymer Romero Algarín - rromeroalg@misena.edu.co - 2012 SENA Centro Comercio y Servicios – Regional Atlántico

programa proporciona un medio basado en texto de crear particiones en una unidad de disco rígido que Linux puede usar. Linux proporciona también una versión de FDISK, aunque la versión que Linux usa es fdisk, con todas letras minúsculas. La versión Linux de fdisk también es basada en texto pero proporciona un medio más flexible de particionar un disco duro que la versión de Microsoft.

Existen algunas herramientas de terceros que pueden usarse para particionar un sistema Linux. La herramienta mejor conocida para ello es PowerQuest PartitionMagic (http://www.powerquest.com/). Es una herramienta basada en GUI que puede usarse para particionar una unidad de disco rígido formateada con una variedad de sistemas de archivos incluyendo FAT, NTFS, HPFS, ext2, y ext3.

También existe FIPS (First Nondestructive Interactive Partitioning Splitting), la cual se incluye en el CD de instalación que viene en la mayor parte de las distribuciones Linux.

Archivos de Intercambio Un archivo de intercambio es un área del disco rígido que se usa para la memoria virtual. La memoria virtual es espacio en el disco rígido que se usa como suplemento de la RAM. Los datos se escriben en el archivo de intercambio (también llamado archivo de paginación) cuando no hay la suficiente RAM disponible. Luego los datos se intercambian entre la RAM y el archivo de intercambio, según sea necesario. Si el sistema tiene la suficiente RAM, el archivo de intercambio puede ser pequeño y usado infrecuentemente. Si el uso de la RAM se incrementa, el archivo de intercambio puede agrandarse y los intercambios pueden ocurrir más frecuentemente.

Aunque Windows usa un archivo de intercambio, éste no tiene que configurarse. El archivo de intercambio se crea como archivo en la partición NOS. Los sistemas UNIX y Linux en general, dedican una partición entera al espacio de intercambio. Esta partición se denomina la partición de intercambio. El tamaño mínimo de la partición de intercambio deberá ser igual a dos veces la RAM de la computadora.

Formateo del disco Una vez creadas las particiones, será necesario formatearlas. En general, el programa de instalación presentará las opciones de formato disponibles. Las particiones pueden formatearse con diversas utilidades, como FORMAT.EXE en Windows. El proceso de formateo define el sistema de archivos de la partición.

Al formatear una partición en un SO Windows, elija entre los siguientes sistemas de archivos: New Technology File System (NTFS), FAT32 y FAT.

Linux permite la creación de diferentes tipos de partición, basándose en el sistema de archivos que utilizarán.

Entre ellos: ext2, ext3, volumen físico (LVM), software RAID, intercambio, vfat.

Otro sistema de archivos notable es HFS (Sistema de Archvos H), que se usa con OS/2.

Creación de cuentas iniciales Al instalar el SO, el programa de instalación pedirá al usuario que cree una cuenta administrativa. Puesto que esta cuenta es muy poderosa, es crítico que se asigne una contraseña "fuerte". Una contraseña se considera SENA. De clase mundial Developed by Roymer Romero Algarín - rromeroalg@misena.edu.co - 2012 SENA Centro Comercio y Servicios – Regional Atlántico

fuerte cuando contiene ocho caracteres o más y no usa nombres reconocibles o palabras del diccionario. Las contraseñas fuertes también mayúsculas y minúsculas, números, y otros caracteres.

Finalizando la instalación

Después de proporcionar al programa de instalación la información necesaria, el programa creará los archivos del sistema SO en el disco rígido. Otras aplicaciones y componentes básicos también se copiarán al disco rígido, según lo determine el programa de instalación.

Una vez completo el proceso de copiado, el programa de instalación puede hacer algunas preguntas de configuración finales antes de reiniciar el sistema. Una vez reiniciado el sistema, el administrador deberá poder iniciar sesión en el recientemente instalado SO usando la cuenta administrativa creada durante el proceso de instalación.

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