Acabamos de comprar un flamante disco duro externo o una nueva memoria SD para nuestro PC, conectamos el dispositivo en nuestro equipo y deseamos, por distintas razones, formatearlo. Según el sistema operativo utilizado, se nos permitirá escoger distintos formatos. Hay diversos sistemas de archivos estándar para Windows, macOS, Linux, Unix y el resto de sistemas operativos. Algunos de los más conocidos son los FAT32, exFAT, NTFS, HFS+, ext2, ext3 y ext4. Y los no tan habituales para GNU/Linux como XFS y Btrfs

Seguro que cuando has ido a formatear un disco duro o USB has visto que tienes para elegir diferentes sistemas de archivos. Las opciones son varias, del FAT32 al NTFS pasando por exFAT y varias otras.

• FAT32 - El más antiguo y compatible - Máximo fichero 4GB
• exFat - Evolución de FAT32 - Muy compatible con Windows, Linux, Mac
• NTFS - Nativo de Windows
• HFS - Nativo de Mac
• ext4 - Nativo de Linux
• XFS, ZSF (NAS)
  

¿Qué son los sistemas de archivo o de ficheros?

Tu disco duro externo, el disco duro interno de tu ordenador, un USB o una tarjeta SD. Todos ellos son unidades de almacenamiento, lo que quiere decir que cuando los formateas estás creando la infraestructura en las que van a alojarse los datos que después le quieras meter.

Es aquí donde entra en juego el sistema de archivos, un componente del sistema operativo que se encarga de administras la memoria de cada unidad. Se encargan de asignarle a los archivos el espacio que necesiten, ordenarlos, permitir el acceso a ellos y administrar el espacio libre de las unidades de almacenamiento.

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

Comparativa según Sistema Operativo

Limitaciones según tamaño fichero y volumen

FAT32 

(File Allocation Table o tabla de asignación de archivos)

Habiéndose establecido en 1996, es uno de los viejos rockeros del mundo de los sistemas de archivo, robusto pero anticuado. Eso sí, es tremendamente versátil gracias a su enorme compatibilidad con prácticamente todos los dispositivos y sistemas operativos, razón por la que la mayoría de unidades USB que te compres estarán formateadas con él.

Su mayor y más popular limitación es que sólo permite guardar archivos de hasta 4 GB, por lo que si quieres guardar un único archivo que ocupe más que eso no te va a quedar más remedio que formatear con otro sistema de archivos. Su lado positivo es que es perfectamente compatible con Windows, macOS y GNU/Linux, y funciona sin problemas en los viejos USB 2.0.

exFAT

Podríamos referirnos al sistema exFAT como una actualización al FAT32 introducida por Microsoft en Windows Vista con la intención de acabar con los quebraderos de cabeza que provoca la limitación de 4 GB de su hermano mayor.

En cuestión de compatibilidad puedes usarlo en Windows, macOS o GNU/Linux. Es un sistema de archivos muy recomendado para unidades externas como un USB o tarjeta SD donde vayas a guardar archivos de más de 4 GB y no quieras tener problemas de compatibilidad.

exFAT (External FAT) es un sistema de archivos que fué lanzado por Microsoft en 2006 con Windows CE 6.0 para utilizarse de forma exclusiva en dispositivos de almacenamiento extraíbles y así eliminar las limitaciones que se presentan en éstos al trabajar con FAT32.

En cuestión de compatibilidad puedes usarlo en Windows, macOS o GNU/Linux, aunque sólo en las versiones más recientes como a partir de Windows XP SP3 u OS X 10.6.5 Snow leopard. Es un sistema de archivos muy recomendado para unidades externas como un USB o tarjeta SD donde vayas a guardar archivos de más de 4 GB y no quieras tener problemas de compatibilidad.

A diferencia de NTFS, ext4 y los sistemas de archivos de Apple; exFAT es soportado por un mayor número de dispositivos y sistemas operativos, siempre y cuando, éstos sean medianamente modernos o estén actualizados.

Junto con lo anterior, algunas consolas como la PS4 y XBox One e incluso algunos televisores y reproductores multimedia, ya pueden trabajar con memorias formateadas con éste sistemas de archivos sin problemas.

exFAT ofrece las siguientes características:

• Soporte para particiones de hasta 64 ZB (1 ZB=10¹⁵ TB) en forma teórica (aunque se recomienda un tamaño de partición de 512 TB)
• Soporte para un tamaño máximo de archivo de hasta 16 EB
• Soporte de un número máximo de archivos de hasta 2.796.202 por directorio
• Consume menos recursos de hardware que NTFS

Si nuestro dispositivo posee una capacidad mayor a 32 GB, es posible que ya venga preformateado con exFAT por lo que, en caso de tener que formatearlo, debemos de escoger de forma obligatoria éste sistema de archivos para poder obtener un mejor rendimiento del mismo.

Como la mayoría de discos duros externos poseen un gran volumen de almacenamiento (superando incluso los 2 TB), no nos quedará otra que utilizar exFAT si lo vamos a utilizar en equipos que tengan instalado macOS o Linux, debido a que FAT32 presenta problemas al trabajar con discos de capacidad mayor a 32 GB.

También debemos utilizar exFAT si queremos almacenar en nuestra unidad archivos que sean de un tamaño mayor a 4 GB (como puede suceder si almacenamos películas o capturas de vídeo de resolución 4K o 1080p o utilizamos la función de ReadyBoost 8 en equipo con más de 4 GB de RAM). A pesar de lo anterior, no vale la pena usarlo en dispositivos que posean una capacidad inferior a 4 GB debido a que no aprovecharemos todas las virtudes que nos ofrece éste sistema de archivos.

NTFS

NTFS (New Technology File System) el sistema de archivos que se usa por defecto en el disco duro duro o partición donde está instalado alguno de los sistemas operativos basados en Windows NT (Windows 2000, Windows XP, Windows Vista, Windows 7, Windows 8.x, Windows 10, las versiones de servidor de Windows y el propio Windows NT).

NTFS elimina varias de las limitaciones que encontramos en FAT16/FAT32, siendo compatible con particiones de hasta 264 TB y con soporte de tamaño máximo de archivo de hasta 16 TB.

Junto con lo anterior, otras ventajas de usar NTFS son:

• Soporte para el cifrado de archivos (podemos proteger con contraseña los archivos para así evitar accesos no autorizados a los mismos)
• Soporte para nombres largos de archivos (hasta 255 caracteres)
• Ofrece un mejor rendimiento en particiones grandes que FAT16/FAT32
• Soporta un número máximo de archivos de hasta 4.294.967.295
• Utilización del sistema Unicode 7 para la codifcación de carácteres
• Una mejor capacidad de sí mismo para recuperarse de errores
• En los discos duros externos, se presenta la ventaja de que los archivos eliminados se alojan en la Papelera de Reciclaje de Windows, para que podamos recuperar los mismos si los eliminamos por error (situación que no pasa en FAT32).

La principal desventaja que podemos encontrar en NTFS es su compatibilidad, debido a que sólo es soportado de forma completa por los sistemas operativos de Microsoft. En macOS y en Linux debemos de utilizar herramientas de terceros si deseamos tener soporte de escritura y lectura para NTFS debido a que, de forma nativa, en éstos sistemas operativos sólo podemos leer los archivos alojados en éste tipo de particiones. Si vamos a utilizar NTFS en memorias USB o memorias SD (algo no recomendado, debido a que está diseñado para ser utilizado y aprovechado en discos duros) debemos tener presente dicha limitación.

A pesar de lo antes mencionada incompatibilidad, es posible que algunos dispositivos modernos (como consolas) ya soporten éste formato. Para asegurar la compatibilidad NTFS de su dispositivo, recomendamos la lectura del manual del mismo para no tener problemas.

Otra desventaja de utilizar NTFS es que requiere un gran espacio para sí mismo, lo que es un problema para dispositivos de capacidad de almacenamiento menores a 400 MB (lo que no es un problema para los discos duros)

Si sólo vamos a realizar respaldos de nuestros datos y/o sólo utilizaremos nuestra unidad en equipos con Windows instalado, debemos de escoger el formato NTFS para nuestro dispositivo. Además, la mayoría de los fabricantes de discos duros externos recomiendan éste sistema de archivos para poder obtener un mejor rendimiento en los mismos en éste tipo de casos.

HFS+/APFS

HFS+ (Hierarchical File System Plus), también conocido como MacOS Plus, es el formato usado por defecto en la partición donde está instalado el sistema operativo MacOS de Apple. Fué lanzado como una mejora del HFS original en el año 1998 e introducido en el sistema operativo macOS desde su versión 8.1.

HFS+ presenta las siguientes características:

• Puede manejar una partición y un tamaño máximo de archivo de hasta 8 EB (1 EB = 10⁶ TB)
• Soporta un número máximo de archivos de hasta 69.254.365.666 en carpeta.
• Al igual que NTFS, HFS+ soporta cifrado de archivos y utiliza el sistema de codificación de carácteres Unicode.

En el año 2017, Apple lanzó el sucesor de HFS+, Apple File System 11 (APFS), el cual está diseñado para ser el sistema de archivos universal para todos los sistemas operativos de la marca de la manzana (macOS, iOS , tvOS y watchOS).

APFS es utilizado por defecto por macOS High Sierra 10.13.1 en caso de poseer una unidad SSD instalada en nuestro equipo (incluso, el programa de instalación de macOS High Sierra convertirá nuestra unidad a APFS si tenemos el sistema operativo instalado en un SSD previamente) y es el sistema de archivo de uso obligatorio a utilizar para nuestra unidad principal en macOS Mojave 10.14, sin importar si es o no SSD.

APFS incluye diversas mejoras con respecto a HFS+, algunas de las cuales son:

• Un mejor aprovechamiento de las unidades SSD, al estar diseñado específicamente para éste tipo de dispositivos.
• Una mayor velocidad para gestionar datos, siendo capáz de operar hasta 9 trillones al mismo tiempo.
• Es posible obtener un aumento del espacio disponible debido a que, al duplicar un archivo, sólo se copian los metadatos del original, no el archivo completo.
• Incluye mejoras en la gestión de particiones en el Mac y se reduce la latencia para acceder a los datos.
• Añade soporte tanto de cifrado completo de disco como de archivos individuales y metadatos.

Si sólo deseamos realizar respaldos de nuestros datos almacenados en nuestra Mac, nos valdría utilizar APFS como sistema de archivos para nuestra unidad externa (principalmente en el caso de los SSD), aunque hay tomar en cuenta que sólo podremos utilizar nuestra unidad en equipos con macOS High Sierra 10.13.1 o superior.

Si, en cambio, además de realizar respaldos, deseamos que éstos sean accesibles en equipos con versiones antiguas de macOS, debemos de utilizar HFS+ para poder obtener un mejor rendimiento de nuestro dispositivo y una mejor compatibilidad.

Tanto en el caso HFS+ como en el caso de APFS, sólo son soportados por macOS y dispositivos del entorno Apple, por lo que no recomendamos su uso en memorias USB, memorias SD y unidades externas que vayamos a utilizar con otros sistemas operativos debido a que se requiere tener instalado utilidades de terceros para poder obtener compatibilidad con los antes mencionados sistemas de archivos.

ext4

Ext4 (Extended File System 4) es uno de los tantos sistemas de archivos que son utilizados por el sistema operativo Linux. Fué lanzado en el 2006 e incorporado en la versión 2.6.28 del núcleo del antes mencionado sistema operativo.

Ext4 es la última revisión del sistema ext original. Siendo lanzado en 1993, ext fué el primer sistema de archivos diseñado para entornos MINIX (del cual deriva Linux) y es considerado el sistema más utilizado por las distintas distribuciones de Linux.

• Comparado con el viejo EXT3 es más rápido, es decir, posee mejoras en la velocidad de lectura y escritura, y menos propenso a la fragmentación. También, es capaz de manejar Sistemas de archivos más grandes (hasta 1EiB = 1024PiB) y de gestionar archivos de mayor tamaño (Hasta 16TB). Además, provee informaciones de fecha de archivo más precisos, tiene un menor uso del CPU.
• Fue el segundo de la serie EXT en ser un Sistema de archivos transaccional, es decir, que posee un mecanismo que implementa transacciones o registros por diario, de manera tal de almacenar la información necesaria para restablecer los datos afectados por la transacción en caso de que esta falle.

• Posee soporte de «Extent». Los «Extent» son el reemplazo del tradicional esquema de bloques usado por los sistemas de archivos EXT 2/3. Un «Extent» es un conjunto de bloques físicos contiguos, que le otorgan al Sistema de archivos su capacidad de mejorar el rendimiento al trabajar con ficheros de gran tamaño y reducir la fragmentación.

El utilizar éste sistema de archivos presenta las siguientes ventajas:

• Es capaz de manejar un tamaño de partición de hasta 1 EB
• Soporta un tamaño máximo de archivo de hasta 16 TB,
• Es retrocompatible con ext3, siendo posible montar un disco ext4 como ext3 y usarlo sin problemas.
• Soporta hasta un límite de 64.000 subdirectorios
• Consume menos recursos de CPU (en comparación con otras versiones de ext).
• Incluye varias mejoras en la velocidad de lectura y escritura de archivos en comparación con la versión anterior de ext.

Desafortunadamente, éste sistema de archivos sólo es soportado de forma nativa por entornos Linux, lo que nos limitará bastante su uso en otros sistemas operativos. Si vamos a utilizar nuestro disco externo sólo en dichos entornos, debemos de utilizar ext4 como sistema de archivos. Obviamente, hay que tener presente dicha limitación si lo deseamos utilizar en memorias USB y dispositivos similares (aunque, no se recomienda su uso en otros dispositivos que no sean discos duros)

Sistemas de archivos sobre GNU/Linux

XFS

XFS es un sistema de archivos de 64 bits con journaling de alto rendimiento creado por SGI (antiguamente Silicon Graphics Inc.) para su implementación de UNIX llamada IRIX. En mayo del 2000, SGI liberó XFS bajo una licencia de código abierto.

• XFS es el más antiguo de los sistemas de archivos con journaling disponible para la plataforma UNIX. Fue creado por la empresa SGI (anteriormente llamada Silicon Graphics Inc.) y liberado en el año 1994. En mayo del 2000, SGI liberó XFS bajo una licencia de código abierto, lo que permitio que fuera incorporado a Linux a partir de la versión 2.4.25. XFS soporta un sistema de archivos de hasta 9 exabytes, para 64 Bits y 16 terabytes para 32 Bits.
• XFS es un sistema de archivos que implementa diarios (journaling), además de robusto y de alta escalabilidad de 64 bits. Se basa totalmente en la extensión, por lo tanto soporta grandes archivos y sistemas de archivos muy grandes. El número de archivos que pueden contener un sistema XFS está limitado únicamente por el espacio disponible en el sistema de archivos.
• XFS soporta diarios de metadatos, lo cual facilita la recuperación rápida de caídas. Los sistemas de archivos XFS también pueden desfragmentarse y expandirse mientras estén montados y activos.

XFS se incorporó a Linux a partir de la versión 2.4.25, cuando Marcelo Tosatti (responsable de la rama 2.4) lo consideró lo suficientemente estable para incorporarlo en la rama principal de desarrollo del kernel. Los programas de instalación de las distribuciones de SuSE, Gentoo, Mandriva, Slackware, Fedora Core, Ubuntu y Debian ofrecen XFS como un sistema de archivos más. En FreeBSD el soporte para solo-lectura de XFS se añadió a partir de Diciembre de 2005 y en Junio de 2006 un soporte experimental de escritura fue incorporado a FreeBSD-7.0-CURRENT.

Estás y otras características lo hacen ideal para su uso en Servidores, sobre todo de alta demanda u operación, que requieren un uso intensivo del Sistema de archivos y mecanismos más robustos para la recuperación de los mismos y la data contenida. Es decir, Servidores que manejan una gran carga de lectura/escritura a disco, bases de datos de tipo «standalone» o gestionan operaciones de «webhosting» compartidos, entre otras aplicaciones.

Btrfs

• Btrfs (B-Tree FS) es un moderno sistema de archivos para Linux que tiene como objetivo la implementación de características avanzadas y al mismo tiempo se centra en la tolerancia a fallos, la reparación y la fácil administración.
• Fue desarrollado conjuntamente por varias compañías, pero está licenciado bajo la licencia GPL y está abierto a la contribución de cualquiera.
• Posee excelentes prestaciones para gestionar grandes almacenamientos, y para detectar, reparar y tolerar errores en los datos almacenados en el disco.
• Gestiona de manera integrada el almacenamiento, por lo que permite ofrecer redundancia en los Sistema de archivos implementados.
• Btrfs hace uso de la funcionalidad Copy-on-Write (CoW), permite realizar instantáneas (snapshots) de solo lectura o modificables, incluye soporte nativo para los Sistemas de archivos multi-dispositivo y soporta la gestión de sub-volúmenes. Además, protege la información (datos y metadatos) mediante sumas de comprobación (checksums), soporta compresión, optimizaciones para discos SSD, empaquetado eficiente de ficheros pequeños y muchas otras más.
• El código base de Btrfs todavía está bajo un continuo desarrollo para asegurarse que permanezca estable y rápido, y sea usable bajo cualquier escenario. Su rápido ritmo de desarrollo significa que mejora notablemente con cada nueva versión de Linux, por lo que es muy recomendable que los usuarios ejecuten el núcleo más moderno posible si lo van a implementar.

Estás y otras características lo hacen ideal para su uso en Estaciones de trabajo de alto rendimiento y Servidores. Ya que, destaca por sus excelentes capacidades, sobre todo las avanzadas que, en general, van dirigidas más allá de simplemente mejorar el rendimiento, es decir, están más enfocadas en la gestión y seguridad del almacenamiento.

ZFS

Identificar sistema de ficheros en Linux

$ lsblk -f

FSTYPE es el sistema de fichero utilizado. Si está montado aparecerá en MOUNTPOINT 

Los sistemas de archivos montados deben desmontarse antes de continuar. Por ejemplo, un sistema de archivos existente está en / dev/sda2 y está montado en /mnt. Estaría desmontado con:

# umount /dev/sda2

Para crear un nuevo sistema de archivos, usa mkfs

Por ejemplo, para crear un nuevo sistema de archivos de tipo ext4 (común para las particiones de datos de Linux) en / dev/sda1, ejecute:

# mkfs.ext4 /dev/sda1

Consejos:

•   Utiliza el indicador -L de mkfs.ext4 para especificar una etiqueta del sistema de archivos. e2label se puede utilizar para cambiar la etiqueta en un sistema de archivos existente.
•     Los sistemas de archivos pueden cambiar de tamaño después de la creación, con ciertas limitaciones. Por ejemplo, el tamaño de un sistema de archivos XFS se puede aumentar, pero no se puede reducir. Consulte Wikipedia: Comparación de sistemas de archivos 

El nuevo sistema de archivos ahora se puede montar en un directorio de su elección.

Montar un sistema de archivos

Para montar manualmente el sistema de archivos ubicado en un dispositivo (por ejemplo, una partición) en un directorio, use mount (8). Este ejemplo monta /dev/sda1 en /mnt.

# mount /dev/sda1/mnt

Esto adjunta el sistema de archivos en /dev/sda1 en el directorio /mnt, haciendo visible el contenido del sistema de archivos. Todos los datos que existían en /mnt antes de esta acción se vuelven invisibles hasta que se desmonta el dispositivo.

fstab contiene información sobre cómo los dispositivos deben montarse automáticamente si están presentes.

Si se especifica un dispositivo en /etc/fstab y solo se proporciona el dispositivo o el punto de montaje en la línea de comandos, esa información se utilizará en el montaje. Por ejemplo, si /etc/fstab contiene una línea que indica que /dev/sda1 debe montarse en /mnt, lo siguiente montará automáticamente el dispositivo en esa ubicación:

# mount /dev/sda1

O

# mount /mnt

mount contiene varias opciones, muchas de las cuales dependen del sistema de archivos especificado. 

mount -t ext4 /dev/sdc3 /media/stock 

Consejo: los sistemas de archivos también se pueden montar con systemd-mount en lugar de mount. Si no se especifica el punto de montaje, el sistema de archivos se montará en /run/media/system/ device_identifier /. Esto permite montar fácilmente un sistema de archivos sin tener que decidir dónde montarlo. Consulte systemd-mount para conocer el uso y más detalles.

Listar sistemas de archivos montados

Para enumerar todos los sistemas de archivos montados, usa findmnt

$ findmnt

findmnt toma una variedad de argumentos que pueden filtrar la salida y mostrar información adicional. Por ejemplo, puede tomar un dispositivo o un punto de montaje como argumento para mostrar solo información sobre lo que se especifica:

$ findmnt /dev/sda1

findmnt recopila información de /etc/fstab, /etc/mtab y /proc/self/mounts

Desmontar un sistema de archivos

Para desmontar un sistema de archivos, usa umount. Se puede especificar el dispositivo que contiene el sistema de archivos (por ejemplo, /dev/sda1) o el punto de montaje (por ejemplo, /mnt):

# umount /dev/sda1

o

# umount /mnt 

Identificar sistema de archivos soportados por el kernel

cat /proc/filesystems 

Fuentes:
https://forospyware.com/t/gu%C3%ADa-fat32-ntfs-exfat-hfs%E2%80%A6-%C2%BFcu%C3%A1l-escoger-y-cu%C3%A1l-es-mejor-para-mi-dispositivo/586

https://www.xataka.com/basics/sistemas-de-archivo-como-saber-cual-elegir-al-formatear-tu-disco-duro-o-usb

https://blog.desdelinux.net/sistemas-archivos-cual-elegir-discos-particiones-linux/