Sistemas de archivos: qué son y cuáles son los más importantes

Los sistemas de archivos existen desde hace décadas. Las primeras tarjetas perforadas y cintas magnéticas ya los empleaban. Sin embargo, estas solo permitían acceder a la información de manera secuencial: por ejemplo, encontrar el lugar preciso donde se almacenaba algún dato en una bobina de cinta magnética requería un proceso de lectura muy lento. Hoy en día, los sistemas de archivos permiten acceder a los datos de forma aleatoria, lo que acelera exponencialmente el proceso de recuperación. Si te preguntas qué es exactamente un sistema de archivos y cuáles existen, sigue leyendo.

¿Qué es un sistema de archivos?

Un sistema de archivos es el sistema de almacenamiento de un dispositivo de memoria, que estructura y organiza la escritura, búsqueda, lectura, almacenamiento, edición y eliminación de archivos de una manera concreta. El objetivo principal de esta organización es que el usuario pueda identificar los archivos sin lugar a error y acceder a ellos lo más rápido posible. Los sistemas de archivos también otorgan a los archivos, entre otras, las siguientes características:

  • Convenciones para nombrar a los archivos
  • Atributos de archivo
  • Control(es) de acceso

Asimismo, los sistemas de archivos son un componente operativo importante, ya que actúan como una interfaz entre el sistema operativo y todos los dispositivos conectados al equipo (internos y externos, como las memorias USB).

Para instalar un sistema de archivos, hay que formatear el soporte de datos. Los medios de almacenamiento que se comercializan ya vienen formateados. En el pasado, era común que el propio usuario tuviera que configurar los nuevos soportes de datos para almacenar y administrar los archivos.

Sistemas de archivos más importantes

Hay diversos sistemas de archivos estándar para Windows, macOS, Linux, Unix y el resto de sistemas operativos. En los últimos años, con el desarrollo de las nuevas tecnologías, se han ido diferenciando cada vez más: por ejemplo, se han creado sistemas de archivos adecuados para los dispositivos de almacenamiento flash, cada vez más populares, entre los que se incluyen las memorias USB y las unidades SSD. Todos los sistemas de archivos comparten la característica de utilizar una estructura de árbol para organizar los archivos, que parte del directorio raíz. A partir de ahí, se ramifican el resto de carpetas o directorios y subcarpetas.

Nota

Aunque presentan algunas similitudes, los sistemas de archivos son en principio incompatibles entre sí. Por ejemplo, si conectas un disco duro portátil con APFS (siglas de Apple File System, lanzado en 2017) a un ordenador con Windows, este no lo reconocerá. Tampoco los sistemas de archivos que se utilizan en Linux son compatibles con otros sistemas operativos automáticamente. Sin embargo, por lo general, siempre se pueden utilizar programas de terceros que permiten, por ejemplo, el acceso de lectura y escritura a los soportes de datos incompatibles.

En la actualidad, existen bastantes sistemas de archivos, aunque no todos están igual de extendidos. Los más habituales hasta la fecha son FAT16, FAT32, exFAT y NTFS (Windows) y HFS+ y APFS (macOS/Mac OS X). Linux utiliza actualmente ext4 (sucesor de ext3 y ext2), entre otros. A continuación, resumimos brevemente las características de estos sistemas de archivos.

FAT (File Allocation Table o tabla de asignación de archivos)

Este sistema de archivos existe desde 1980. Las versiones publicadas desde entonces reciben los nombres de FAT12, FAT16 y FAT32. El formato FAT es ideal para gestionar un volumen de datos pequeño. Desde la perspectiva actual, el sistema de archivos FAT está desactualizado, porque incluso en la variante más moderna y potente (FAT32, lanzada en 1997), los archivos pueden tener un tamaño máximo de 4 gigabytes (GB). FAT32 también limita el tamaño máximo de la partición a 8 terabytes (TB).

A pesar de estas limitaciones, el formato FAT sigue siendo muy común. Se utiliza para soportes de datos portátiles extraíbles (discos duros externos o memorias USB) y hardware especial (cámaras digitales, smartphones, rúters, televisores, radios para coche, etc.). Tiene el mayor rango de compatibilidad, especialmente en dispositivos móviles.

exFAT (Extended File Allocation Table o tabla de asignación de archivos extendida)

Este formato, publicado en 2006, es la evolución de FAT, el formato clásico. exFAT se diseñó originalmente para medios de almacenamiento extraíbles y, por lo tanto, es especialmente adecuado para memorias USB, tarjetas de memoria y discos duros externos, como unidades de estado sólido (SSD, acrónimo inglés de solid-state drive) con capacidad de almacenamiento individual. exFAT funciona de manera particularmente eficiente con soportes de datos más pequeños. Sin embargo, también puede procesar archivos grandes y supera con creces el límite de 4 GB de FAT32. Desde Windows 7, exFAT es compatible de forma nativa (por lo tanto, es el estándar de fábrica y no conlleva la necesidad de instalar controladores adicionales o paquetes de servicios especiales).

NTFS (New Technology File System)

El sistema de archivos NTFS, que se introdujo en 1993 con el sistema operativo Windows NT, ha sido el sistema de archivos estándar para ordenadores con Windows desde Windows Vista. Ofrece varias ventajas sobre FAT, como la posibilidad de comprimir los medios de almacenamiento y una mayor seguridad de los datos (por ejemplo, mediante cifrado). Una característica especial de NTFS es que los derechos de acceso y recursos compartidos de los archivos y carpetas pueden definirse al detalle y de manera integral. Los usuarios pueden asignar derechos de acceso local y remoto a través de la red.

HFS+ (Hierarchical File System)

Este sistema de archivos, lanzado en 1998, es una evolución de HFS para Apple. Para diferenciar claramente los dos estándares, se habla también del Mac OS Extended (HFS+) y Mac OS Standard (HFS). En comparación con HFS, HFS+ funciona más rápido y de manera más eficiente a la hora de gestionar, leer y escribir los datos. También permite administrar más archivos, porque admite hasta 4000 millones de bloques de archivos o carpetas. Linux puede leer y escribir datos directamente con HFS+, aunque es necesario instalar paquetes especiales (hfsutils, hfsplus, hfsprogs) en algunos casos. Windows requiere un software adicional para ser totalmente compatible con HFS+.

APFS (Apple File System)

APFS, lanzado por Apple en 2017, cumple ante todo con los requisitos de las unidades de estado sólido modernas. APFS está diseñado como un sistema de 64 bits, por lo que permite cifrar datos y archivos. Si un sistema operativo está en una SSD, el sistema de archivos HFS+ se convierte automáticamente a APFS. Este “formateo automático” se introdujo con el sistema operativo High Sierra. Desde macOS 10.14 Mojave, las unidades Fusion (unidades lógicas compuestas de SSD y discos duros mecánicos) también se migran a APFS automáticamente. En ciertas ocasiones, pueden surgir problemas al convertir HFS+ a APFS.

ext4

ext4 se introdujo en 2008 como sucesor de ext3. Este sistema de archivos es actualmente el estándar para muchos sistemas Linux, como Ubuntu. Su novedad más importante es la función extents, que optimiza la gestión de archivos grandes y evita la fragmentación de manera más eficaz que sus predecesores. Con ext4, las particiones se pueden ampliar y reducir según sea necesario, e incluso durante el procesamiento. Al contrario de ext3, que admitía un máximo de 32 terabytes, el sistema de archivos ext4 admite un volumen máximo muchas veces mayor, de 1 exabyte (aproximadamente 1 millón de terabytes).

Resumen de los sistemas de archivos más importantes

Nombre

Uso

Sistema operativo (compatibilidad)

Características

FAT32

Medios de almacenamiento extraíbles

- Windows

- Mac OS X/macOS

- Linux (si se instalan los correspondientes controladores)

- Alta compatibilidad

- Compatible con muchos tipos de hardware

- Sin funciones de cifrado ni compresión

- No garantiza particularmente la seguridad de los datos

- Ideal para particiones más pequeñas

- Volumen máximo de datos: 4 GB

exFAT

Medios de almacenamiento extraíbles

- Windows

- Mac OS X/macOS (compatible a partir de 10.6.4)

- Linux (si se instalan los correspondientes controladores)

- Aún no es un estándar generalizado

- No permite gestionar derechos

- No permite comprimir los datos

- Ideal para memorias flash más pequeñas, a partir de 32 GB (memorias USB, tarjetas SD)

- Tamaños y particiones ilimitados (según el estado actual de la tecnología)

- Volumen máximo de datos: 512 TB

NTFS

Discos duros internos y externos

- Windows

- Mac OS X/macOS (de forma integral instalando un software adicional)

- Linux (instalando controladores)

- Gestión de derechos

- Mejora de la seguridad de los datos: protege contra la pérdida y la modificación de los datos; permite el cifrado

- Permite comprimir los datos;

alto rendimiento con medios de almacenamiento grandes

- Se especializa en archivos extensos y en grandes capacidades de almacenamiento

- Inadecuado para discos pequeños y particiones de menos de 400 MB (demasiada potencia)

- Volumen máximo de datos: 256 TB

APFS

Unidades SSD

- macOS (el estándar desde la versión 10.13 High Sierra)

- Versiones anteriores de Mac OS y Windows (instalando un software adicional)

- Optimizado para unidades de estado sólido (SSD) y otros dispositivos de almacenamiento flash

- También funciona en unidades mecánicas e híbridas

- Permite el cifrado de datos

- Optimiza la gestión del espacio de almacenamiento (función de espacio compartido)

- Función de protección contra bloqueos, que protege contra daños en el sistema de archivos (por ejemplo, en caso de caída del sistema)

- Compatible con Fusion Drive desde macOS 10.14 Mojave

- Volumen máximo de datos: 8 exbibytes

HFS+

Discos duros internos y externos

Mac OS X/macOS

- Sistema de archivos maduro y probado

- Especialmente indicado para discos mecánicos

- No optimizado para tecnologías de almacenamiento modernas (SSD, flash)

- Mejor compatibilidad con versiones anteriores que APFS

- Vida útil limitada; probablemente deje de ser compatible con Apple a largo plazo

- Perderá importancia progresivamente debido a la “conversión forzada” y parcialmente automatizada a APFS

- Volumen máximo de datos: 8 exbibytes

ext4

Linux

- Linux

- Windows (solo con software adicional)

- Mac OS X/macOS (solo con software adicional)

En comparación con versiones anteriores de ext:

- Mejora del rendimiento

- Mejora de la seguridad de los datos

- Incorpora cifrado (desde Linux Kernel 4.1)

- La nueva función extents aumenta la velocidad de procesamiento de archivos grandes y evita la fragmentación

- Gestión de derechos

- Volumen máximo de datos: 16 TB

¿Es posible cambiar de sistema de archivos?

La compatibilidad es muy importante a la hora de elegir el formato, por ejemplo, si deseas utilizar un disco duro externo no solo para el ordenador de casa, sino también en otras plataformas y dispositivos. Si quieres obtener la máxima flexibilidad para transferir datos entre un dispositivo Apple y uno Windows, te recomendamos, por ejemplo, formatear el sistema de archivos exFAT. En definitiva, formatear correctamente los medios de almacenamiento puede ser decisivo, ya que te ahorra complicaciones y limitaciones al transferir datos de un soporte a otro en el día a día.

Si se cumplen los requisitos básicos (por ejemplo, tener un hardware actualizado), también se puede cambiar de sistema en cualquier momento y, por ejemplo, pasar de un sistema de archivos antiguo a uno más moderno. Sin embargo, es fundamental comprobar de antemano si no conlleva el riesgo de perder los archivos o si antes se debe realizar una copia de seguridad de todos los datos para, a continuación, copiarlos nuevamente en el medio de almacenamiento. Existen programas gratuitos y de pago para este tipo de conversiones, que permiten llevarlas a cabo de forma más cómoda y segura. En algunos casos, sin embargo, también es posible formatear el sistema de archivos mediante los recursos que incorpora el propio sistema operativo. En nuestro artículo sobre el formateo de memorias USB aprenderás, por ejemplo, a convertir el sistema de archivos de una memoria USB directamente en Windows.


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