Antes de empezar#

En la Unidad 1.1 seguimos operaciones por capas. Ahora abrimos una de esas capas: el árbol de archivos. La idea cotidiana «un archivo es una ruta» sirve para orientarse, pero falla en cuanto aparecen enlaces, mounts, procesos con descriptores abiertos o dos herramientas que contabilizan espacios distintos.

Dependencias. Capas e interfaces (1.1), composición de comandos (1.2) y diagnóstico basado en evidencia (1.3).

Alcance. Rutas, entradas de directorio, inodos como modelo observable, enlaces, mounts, permisos tradicionales, umask, descriptores, archivos retirados todavía abiertos y diferencias entre df y du.

Fuera de alcance. Implementación interna completa de ext4 o XFS, recuperación forense, RAID, cuotas, LVM y administración de particiones. Los estudiaremos cuando el objetivo sea operar almacenamiento.

1. Ruta, nombre y objeto#

Una ruta es una instrucción para recorrer nombres desde un punto de partida. No es el contenido ni una identidad global. El kernel resuelve cada componente y termina en un objeto del filesystem si todo el recorrido existe y el proceso tiene acceso suficiente.

/srv/app/config.yaml
 └┬─┘ └─┬─┘ └────┬────┘
 raíz  directorio  nombre final
          ↓
   entrada de directorio
          ↓
      objeto/inodo
          ↓
 datos + metadatos

Una entrada de directorio relaciona un nombre con un objeto dentro de un filesystem. El inode es una identidad útil dentro de ese filesystem y contiene metadatos; el nombre vive en el directorio. Por eso un mismo objeto puede tener varios nombres y un nombre puede pasar a referenciar otro objeto.

2. Resolver una ruta#

La resolución empieza en la raíz del proceso si la ruta comienza por /; una ruta relativa empieza en su directorio de trabajo. Después se recorren los componentes intermedios. En cada directorio hace falta permiso de búsqueda —representado normalmente por x— y puede aparecer un symlink que redirige el recorrido.

proceso
├─ root directory
├─ current working directory
├─ credenciales
└─ ruta solicitada
       ↓ componente a componente
mounts + dentries + symlinks + permisos
       ↓
objeto final o error

Errores distintos revelan fronteras distintas:

• ENOENT: falta un componente o un symlink termina en un destino ausente;
• ENOTDIR: un componente intermedio no es directorio;
• EACCES: una comprobación de búsqueda o acceso denegó;
• ELOOP: demasiados symlinks o un ciclo;
• EXDEV: una operación que exige el mismo filesystem intentó cruzarlo.

3. Metadatos e inodos#

stat separa varias propiedades que ls -l resume:

• tipo y modo;
• UID y GID propietarios;
• device e inode;
• número de enlaces;
• tamaño lógico y bloques asignados;
• tiempos de acceso, modificación y cambio de metadatos.

El tiempo ctime no es «creación»: registra cambios del inode como modo, propiedad o enlaces, además de otras transiciones. La disponibilidad de un tiempo de nacimiento depende del filesystem y de la interfaz.

stat -c 'dev=%d inode=%i links=%h mode=%A uid=%u gid=%g size=%s blocks=%b' -- archivo

Este formato es una demostración, no una plantilla universal. Para scripts, elige campos explícitos y documenta unidades. Para diagnóstico interactivo, conserva el comando y el fragmento que respalda la conclusión.

4. Enlaces duros y simbólicos#

Un enlace duro añade otro nombre para el mismo objeto. Comparten device e inode y el contador de enlaces aumenta. No suele permitirse para directorios y no cruza filesystems, porque el número de inode pertenece a uno.

Un enlace simbólico es un objeto diferente cuyo contenido es otra ruta. Puede cruzar filesystems y puede quedar roto. lstat observa el symlink; stat normalmente sigue su destino.

rename dentro del mismo filesystem cambia nombres atómicamente desde la perspectiva de resolución, sin copiar el contenido. Cruzar filesystems exige otro flujo —normalmente copiar y retirar— y cambia los riesgos de consistencia.

5. Mounts y árbol compuesto#

Linux presenta un árbol único compuesto por filesystems montados. Un mount asocia la raíz de otro filesystem a un punto del árbol. Los nombres que ya existían bajo el punto quedan ocultos mientras el mount está activo; no han sido borrados.

antes                         después de mount en /srv/data
/srv/data/local.txt           /srv/data/remote.txt
          ↑ oculto mientras el otro filesystem ocupa el punto

findmnt, mount y /proc/self/mountinfo muestran perspectivas del árbol de mounts. En namespaces distintos, dos procesos pueden ver composiciones distintas.

El FHS ofrece convenciones útiles (/etc, /var, /run, /usr, /home), pero no convierte cada distribución o aplicación en idéntica. Descubre el layout real antes de asumir dónde está configuración, estado mutable o datos.

6. Permisos y umask#

El modo tradicional expresa bits para propietario, grupo y resto. En archivos, r, w y x significan leer contenido, modificar y ejecutar. En directorios, leer lista nombres, escribir entradas y buscar/atravesar son capacidades distintas.

La umask retira permisos de un modo solicitado al crear objetos; no modifica retroactivamente archivos existentes. Tampoco explica ACL por sí sola.

modo solicitado para archivo: 0666
umask:                          0027
resultado base:                0640

Esto no es una suma ni un permiso predeterminado universal: la aplicación elige el modo solicitado, y ACL por defecto u otras políticas pueden intervenir.

La identidad, grupos, ACL y mínimo privilegio pertenecen en profundidad a la Unidad 2.4. Aquí basta recordar que el acceso ocurre durante la resolución y sobre el objeto, no únicamente en la última línea de ls -l.

7. Descriptores y ciclo de vida#

Al abrir un archivo, el proceso obtiene un número pequeño: el file descriptor. Ese número referencia una descripción abierta que conserva modo de acceso, posición y objeto. El proceso opera mediante el descriptor; no resuelve otra vez el nombre en cada read o write.

proceso              tabla de descriptores            objeto
fd 3  ─────────────► descripción abierta ───────────► inode + datos

Tras fork, procesos pueden heredar descriptores. Tras exec, sobreviven salvo que estén marcados close-on-exec. Cuando se cierra la última referencia abierta y no quedan enlaces, el objeto puede liberar su almacenamiento.

/proc/PID/fd/ contiene symlinks representando descriptores del proceso. lsof +L1 puede localizar objetos abiertos con link count menor que uno. Ambas vistas tienen límites de permisos, namespaces y tiempo.

8. df, du y archivos abiertos#

df informa uso del filesystem que contiene una ruta. du recorre nombres accesibles bajo un árbol y suma uso asignado según sus reglas. No responden la misma pregunta.

df: contabilidad del filesystem
du: objetos alcanzables por el recorrido solicitado

Una diferencia puede deberse a:

• archivo sin enlaces todavía abierto;
• otro punto de montaje incluido o excluido;
• permisos que impiden recorrer;
• bloques reservados, metadatos o snapshots;
• archivos dispersos, reflinks o reglas de contabilización;
• carrera: el estado cambia durante la medida.

9. Método de observación#

Una secuencia de solo lectura para una discrepancia de ruta o espacio puede ser:

1. identificar proceso, operación, perspectiva y momento;
2. localizar el filesystem con findmnt o df;
3. observar la ruta componente a componente;
4. comparar device, inode, links, size y blocks con stat;
5. recorrer uso nombrado con un du acotado al filesystem;
6. buscar referencias abiertas cuando la hipótesis lo justifica;
7. correlacionar antes de cambiar.

10. Errores conceptuales frecuentes#

11. Síntesis y dominio#

El árbol es una composición de nombres y mounts. Las rutas se resuelven bajo el contexto del proceso; los nombres conducen a objetos; los descriptores conservan referencias; y las herramientas observan alcances distintos.

Has alcanzado el dominio esperado cuando puedes:

• predecir rename, unlink, enlace y mount sin confundir nombre con objeto;
• elegir metadatos que demuestran identidad dentro de un filesystem;
• explicar por qué un descriptor sobrevive a retirar el último nombre;
• distinguir tamaño lógico, bloques asignados, df y du;
• investigar una discrepancia de permisos o espacio sin 777 ni borrado a ciegas.

Prácticas relacionadas#

• SYS-Q-201: predecir nombres, enlaces y mounts.
• SYS-L-201: observar inodos, descriptores, df y du.
• SYS-I-201: investigar un filesystem lleno.

12. Fuentes#

• Linux man-pages — path_resolution(7)

  Algoritmo observable de resolución, symlinks y permisos de búsqueda.

• Linux kernel — Virtual File System

  Relación entre superblock, inode, dentry, file y operaciones VFS.

• Linux kernel — /proc filesystem

  Vista /proc/PID/fd de descriptores abiertos.

• GNU Coreutils — File space usage

  Contratos de df, du y stat.