Conceptos Fundamentales de Sistemas Operativos y Virtualización

1. Ubicación de Archivos de Usuario por Defecto

Pregunta: ¿Cuál es la carpeta donde el usuario "Alumno" guarda todos sus archivos y configuraciones por defecto en diferentes versiones de Windows?

Respuesta:

• Windows XP: C:\Documents and Settings\Alumno
• Windows 7 (y posteriores): C:\Usuarios\Alumno

2. Requisitos Mínimos de Hardware para Windows 10

Pregunta: ¿Qué cantidad mínima de memoria RAM y espacio en disco duro necesita Windows 10 para instalarse y funcionar con cierta fluidez?

Respuesta:

• Memoria RAM mínima: 1,5 Gigabytes para la instalación y 3 Gigabytes para un funcionamiento fluido.
• Disco duro: 20 Gigabytes.

Nota del profesor: Los requisitos oficiales de Microsoft para Windows 10 son 1 GB de RAM (32 bits) o 2 GB de RAM (64 bits), y 16 GB (32 bits) o 20 GB (64 bits) de espacio en disco. Los valores proporcionados aquí reflejan una experiencia de usuario más "fluida".

3. Funciones Fundamentales de un Sistema Operativo

Un Sistema Operativo (SO) es el software principal que gestiona los recursos de hardware y software de un ordenador, proporcionando servicios comunes para los programas de aplicación. Sus seis funciones fundamentales son:

1. Gestión de Procesos en Ejecución

   Diferenciamos entre programa y proceso. Un programa es una entidad pasiva almacenada en un soporte. Cuando se carga en memoria y comienza a ejecutarse, origina uno o varios procesos. El SO es responsable de la creación, planificación, ejecución y finalización de estos procesos, así como de la comunicación entre ellos.

2. Gestión de Memoria

   La gestión de memoria está estrechamente asociada a la gestión de procesos. Para ejecutar un proceso, es necesario asignarle espacio en la memoria RAM y cargarlo en una zona libre. Cuando el proceso finaliza su ejecución, el SO debe liberar las direcciones de memoria que estaba utilizando, optimizando el uso de este recurso vital.

3. Gestión de Ficheros

   Un fichero (o archivo) es una abstracción para definir una colección de información no volátil. Su objetivo es proporcionar un modelo de trabajo sencillo con la información almacenada en los dispositivos de almacenamiento. El SO se encarga de asignar espacio en los dispositivos, proteger los ficheros entre sí, y organizarlos según esquemas determinados (como directorios y sistemas de archivos).

4. Gestión de Dispositivos de Entrada/Salida (E/S)

   La gestión de la entrada/salida (E/S) tiene como objetivo proporcionar una interfaz de alto nivel y sencilla de utilizar para los dispositivos periféricos (teclado, ratón, impresora, etc.). El SO abstrae las complejidades del hardware, permitiendo que las aplicaciones interactúen con los dispositivos de manera uniforme.

5. Gestión de la Red

   El sistema operativo es el encargado de gestionar los distintos niveles de red, los controladores (drivers) de los dispositivos involucrados en la red, los protocolos de comunicación (como TCP/IP), y las aplicaciones de red. Facilita la conectividad y la comunicación entre ordenadores.

6. Protección y Seguridad

   El SO implementa mecanismos para permitir o denegar el acceso a los usuarios y a sus procesos a determinados recursos del sistema (ficheros, memoria, dispositivos). Esto incluye la autenticación, la autorización y la auditoría, garantizando la integridad y confidencialidad de los datos y el sistema.

4. Tipos de Sistemas Operativos según la Visión Externa de Servicios

La forma en que un sistema operativo ofrece sus servicios a los usuarios y aplicaciones define su clasificación externa. Los principales tipos son:

• Sistemas Operativos de Escritorio

  Son sistemas diseñados para usuarios individuales, destacando por su interfaz gráfica de usuario (GUI), capacidades multimedia y facilidad de uso. Ejemplos incluyen Windows, macOS y distribuciones de Linux como Ubuntu.

• Sistemas Operativos en Red

  Estos sistemas están diseñados para conectar múltiples ordenadores y permitir el intercambio de información y recursos. En un entorno de red, un cliente solicita un servicio y un servidor espera las peticiones y envía una respuesta con la mayor eficiencia posible. Ejemplos son Windows Server, Linux Server y Novell NetWare (histórico).

• Sistemas Operativos Distribuidos

  En estos sistemas, los componentes de hardware están separados físicamente, y cada uno tiene su propio hardware. Para el usuario, no hay una percepción clara de que existen múltiples máquinas; el sistema se presenta como una única entidad. Se pueden agrupar varias máquinas formando un clúster, donde los recursos pueden ser compartidos y las máquinas pueden reemplazarse para garantizar la disponibilidad y escalabilidad. Un ejemplo de un sistema que utiliza principios de sistemas distribuidos a gran escala es la infraestructura de Google.

5. Almacenamiento BCD y su Gestión

Pregunta: ¿Qué es el almacenamiento BCD y cuál es el comando para gestionarlo?

Respuesta:

El BCD (Boot Configuration Data) es una base de datos que contiene información sobre la configuración de arranque del sistema operativo. Se utiliza para almacenar las opciones de arranque y los parámetros de configuración para los sistemas operativos instalados en un ordenador. El gestor de arranque de Windows, Bootmgr, lee esta base de datos BCD y muestra un menú de arranque si es necesario.

El comando principal para gestionar el BCD en Windows es bcdedit. Permite añadir, eliminar, modificar y mostrar entradas de arranque.

6. Tipos de Máquinas Virtuales

Existen dos tipos principales de máquinas virtuales, clasificadas según su implementación y propósito:

• Máquinas Virtuales de Sistema (Tipo 1 o Hypervisor Nativo)

  Permiten que una máquina física (host) se divida entre varias máquinas virtuales (guests), cada una ejecutando su propio sistema operativo de forma independiente. Un hipervisor (como VMware ESXi, Microsoft Hyper-V o Xen) se ejecuta directamente sobre el hardware físico y gestiona los recursos para las máquinas virtuales. Esto proporciona un alto grado de aislamiento y eficiencia.

• Máquinas Virtuales de Proceso (Tipo 2 o Hypervisor Alojado)

  Se ejecutan como un proceso normal dentro de un sistema operativo ya existente (el sistema operativo anfitrión). Estas máquinas virtuales suelen soportar la ejecución de un solo proceso o aplicación específica. La máquina virtual se inicia automáticamente cuando se lanza el proceso que se desea ejecutar y se detiene cuando este finaliza. Ejemplos incluyen la Java Virtual Machine (JVM) o el entorno de ejecución de .NET (CLR).

7. Ventajas de Emplear Máquinas Virtuales

El uso de máquinas virtuales ofrece numerosas ventajas, entre las que destacan:

• Ahorro de costes: Reducción de la necesidad de hardware físico.
• Entornos de pruebas: Creación de entornos aislados para probar software o configuraciones sin afectar el sistema principal.
• Entornos aislados de seguridad: Ejecución de aplicaciones potencialmente peligrosas en un entorno seguro y contenido.
• Compatibilidad de programas: Ejecución de software antiguo o incompatible con el sistema operativo principal.
• Rápida incorporación de nuevos recursos: Facilidad para escalar recursos (CPU, RAM, disco) a las máquinas virtuales.
• Reducción de los costes de espacio y consumo: Menos servidores físicos implican menos espacio en el centro de datos y menor consumo energético.
• Administración global centralizada y simplificada: Gestión de múltiples servidores virtuales desde una única interfaz.
• Aislamiento: Las máquinas virtuales están aisladas entre sí, lo que previene que un problema en una afecte a las demás.
• Reducción de los tiempos de parada necesarios: Facilidad para realizar mantenimiento o actualizaciones sin interrupciones prolongadas.
• Balance dinámico de máquinas virtuales: Distribución automática de cargas de trabajo entre servidores físicos.
• Posibilidad de migración: Movimiento de máquinas virtuales entre servidores físicos sin interrupción del servicio (vMotion, Live Migration).