Práctica 31: Almacenamiento externo en máquinas virtuales (Windows y Linux)

• Distinguir los tipos de almacenamiento externo (pendrive, HDD, SSD, NVMe en caja, NAS, almacenamiento en la nube) y elegir el adecuado para cada caso.
• Conocer las interfaces habituales: USB, USB-C, Thunderbolt, eSATA y M.2 en caja externa.
• Crear discos virtuales adicionales en VirtualBox y conectarlos a las VM Windows y Linux como si fuesen unidades externas.
• Particionar y formatear con NTFS, exFAT, FAT32 y ext4; saber elegir el sistema de archivos adecuado.
• Configurar carpetas compartidas host-guest mediante Guest Additions de VirtualBox.
• Montar un pequeño NAS casero con Samba en la VM Linux y conectarse desde la VM Windows.
• Mapear unidades de red en Windows y montarlas automáticamente en Linux con fstab.
• Cifrar almacenamiento externo con BitLocker To Go (Windows) y LUKS (Linux).
• Distinguir las tablas de particiones MBR y GPT y saber cuándo se usa cada una.
• Comprobar la integridad de un sistema de archivos con chkdsk y fsck.
• Consultar el estado de salud de un disco con SMART (atributos clave, valores de alerta).
• Hacer copias y sincronización con robocopy (Windows) y rsync (Linux), y programarlas.
• Diagnosticar y resolver problemas frecuentes: disco lleno, extracción no segura, FS corrupto.

0.1 - Tipos de almacenamiento externo

0.2 - Anatomía: HDD vs SSD vs NVMe

Detrás de "disco" hay tres tecnologías muy distintas. Conocer la diferencia te ayuda a entender por qué un dispositivo es rápido o lento, frágil o duradero, y por qué algunos comandos (como TRIM) sólo aplican a unos.

HDD (disco duro mecánico)

• Platos magnéticos girando a 5400 o 7200 rpm con un cabezal lector que se mueve sobre ellos.
• El acceso aleatorio es lento porque el cabezal tiene que buscar (~10 ms de seek time).
• Sensible a golpes en funcionamiento: el cabezal puede tocar el plato y rayarlo.
• Barato por GB. Sigue siendo el rey para archivado en grandes volúmenes.

SSD (disco de estado sólido)

• Memoria flash NAND: celdas que retienen carga eléctrica. Sin partes móviles.
• Acceso aleatorio rapidísimo (~0,1 ms). Resistente a golpes en funcionamiento.
• Las celdas tienen un número limitado de ciclos de escritura. Por eso existe el wear leveling: el controlador del SSD reparte las escrituras por toda la memoria para que ninguna celda se gaste antes que las demás.
• Necesitan el comando TRIM: cuando borras un archivo, el SO le dice al SSD qué celdas ya no se usan. Sin TRIM, el rendimiento se degrada con el tiempo.
• Tipos de NAND por densidad: SLC (1 bit/celda, rápido y caro), MLC (2 bits), TLC (3 bits, mainstream), QLC (4 bits, barato pero menos durable).

NVMe (NAND con interfaz PCIe)

• Mismo tipo de memoria flash que un SSD SATA, pero conectada directamente al bus PCIe en lugar de pasar por SATA.
• Usa el protocolo NVMe, diseñado para flash (admite miles de colas en paralelo). SATA se diseñó para HDDs y es un cuello de botella.
• Velocidades de 3-14 GB/s en formato M.2 interno. En caja externa por USB4/Thunderbolt llega a ~3 GB/s reales.
• Genera más calor que un SSD SATA: las cajas externas buenas llevan disipador.

0.3 - Interfaces habituales

0.4 - Sistemas de archivos

Journaling y por qué importa

NTFS y ext4 son sistemas de archivos con journal: antes de cada escritura, anotan en un registro qué cambios van a hacer. Si el equipo se apaga de golpe a mitad de una escritura, al volver a arrancar el sistema lee el journal y termina o deshace la operación. Resultado: el FS no queda corrupto. FAT32 y exFAT no tienen journal, por eso un corte de luz en mitad de una copia los deja inconsistentes y necesitan un chkdsk.

Tamaño de unidad de asignación (cluster)

Un FS no escribe byte a byte: agrupa los datos en bloques llamados clusters. El tamaño del cluster lo decides al formatear. Cluster grande (64 KB) = mejor rendimiento secuencial pero más espacio desperdiciado en archivos pequeños. Cluster pequeño (4 KB) = mejor para muchos archivos pequeños pero peor rendimiento secuencial. Para uso general, deja el valor por defecto (4 KB en NTFS, 4 KB en ext4).

0.5 - Tablas de particiones: MBR vs GPT

Antes de poder formatear un disco, hay que escribirle una tabla de particiones. Existen dos:

0.6 - SMART: salud del disco

SMART (Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology) es un sistema integrado en HDDs y SSDs que monitoriza atributos del disco y avisa antes de un fallo inminente. Cualquier disco interno que compres lleva SMART; los pendrives baratos no, los SSDs externos buenos sí.

Atributos clave que mira un técnico

0.7 - ¿Por qué con discos virtuales?

Un disco virtual (VDI, VMDK o VHD) es un archivo en el host que VirtualBox presenta a la VM como si fuese un disco real. La VM no distingue: lo ve por su controladora SATA o NVMe, le aplica su asistente de discos, lo particiona y lo formatea exactamente igual. Esto te permite:

• Crear discos "externos" del tamaño que quieras y desecharlos cuando termines.
• Probar varios sistemas de archivos sin riesgo de borrar nada importante.
• Mover el VDI entre VMs como si fuese un pendrive (es un archivo, lo copias y se acabó).
• Hacer pruebas destructivas sin miedo: si rompes el disco virtual, lo borras y creas otro.

1.1 - Crear un VDI nuevo y conectarlo a la VM

1.2 - Inicializar el disco en Windows

1.3 - Probar los tres sistemas de archivos de Windows

Vamos a formatear el mismo disco en NTFS, exFAT y FAT32 y comprobar qué cambia.

1.4 - Medir velocidad de transferencia

1.5 - Comprobar integridad con chkdsk

chkdsk es la herramienta de Windows para revisar y reparar la estructura de un sistema de archivos NTFS, FAT32 o exFAT. La equivalente en Linux es fsck. La verás en cualquier soporte real cuando un disco haya sufrido un apagón en mitad de una escritura o haya empezado a dar errores.

chkdsk E:

Anota la salida: tipo de FS detectado, número de archivos, espacio asignado, espacio libre, sectores defectuosos.

Para una comprobación con reparación se añaden modificadores:

chkdsk E: /F          :: repara errores de FS
chkdsk E: /R          :: localiza sectores dañados y recupera lo legible (incluye /F)
chkdsk E: /F /X       :: fuerza desmontar antes de reparar (necesario si está en uso)

2.1 - Añadir el VDI

2.2 - Detectar el disco

lsblk                # listado de bloques
sudo fdisk -l        # detalle de discos y particiones

Identifica el disco nuevo. Suele aparecer como /dev/sdb (el sistema está en /dev/sda). Anota su nombre exacto.

2.3 - Particionar y formatear

# SUSTITUYE /dev/sdb por el tuyo. ¡Cuidado, esto BORRA el disco!
sudo parted /dev/sdb -- mklabel gpt
sudo parted /dev/sdb -- mkpart primary ext4 1MiB 100%
sudo mkfs.ext4 -L DATOS-LINUX /dev/sdb1
lsblk -f             # ver UUID y tipo de FS

2.4 - Montar manualmente

sudo mkdir -p /mnt/datos
sudo mount /dev/sdb1 /mnt/datos
df -h | grep datos
echo "hola desde linux" | sudo tee /mnt/datos/prueba.txt
ls -la /mnt/datos
sudo umount /mnt/datos

2.5 - Montaje automático en /etc/fstab

UUID=<tu-uuid>  /mnt/datos  ext4  defaults,nofail  0 2

Guarda el archivo y prueba:

sudo systemctl daemon-reload
sudo mount -a
df -h | grep datos

2.6 - Comparar con NTFS

Linux puede leer y escribir NTFS gracias al driver ntfs-3g (incluido por defecto en Ubuntu). Para comprobarlo:

# Apaga la VM, lleva el VDI E:/PRUEBA-NTFS de la práctica anterior
# (o crea uno nuevo y formatéalo desde Windows). Conéctalo a la VM Linux.
sudo apt install -y ntfs-3g  # ya viene normalmente
lsblk -f                      # debería mostrar tipo "ntfs"
sudo mkdir -p /mnt/ntfs
sudo mount -t ntfs-3g /dev/sdc1 /mnt/ntfs
ls -la /mnt/ntfs

2.7 - Comprobar integridad con fsck

fsck es el equivalente Linux de chkdsk. Cada FS tiene su versión: fsck.ext4, fsck.vfat, fsck.exfat... y fsck a secas elige la apropiada según el tipo detectado.

sudo umount /mnt/datos                  # asegúrate de desmontar
sudo fsck.ext4 -f /dev/sdb1             # -f fuerza incluso si está "limpio"
# salida típica:
# Pass 1: Checking inodes, blocks, and sizes
# Pass 2: Checking directory structure
# Pass 3: Checking directory connectivity
# Pass 4: Checking reference counts
# Pass 5: Checking group summary information
# /dev/sdb1: 11/65536 files (0.0% non-contiguous), 8843/262144 blocks

Para arreglar errores automáticamente sin pedir confirmación:

sudo fsck.ext4 -y /dev/sdb1             # contesta YES a cualquier pregunta

2.8 - tune2fs: ver y ajustar parámetros del FS

En ext2/3/4 puedes consultar (y modificar) parámetros del FS sin reformatear con tune2fs:

sudo tune2fs -l /dev/sdb1               # listado completo de parámetros
sudo tune2fs -L MIDISCO /dev/sdb1       # cambia la etiqueta
sudo tune2fs -m 1 /dev/sdb1             # reduce el "reserved blocks" del 5% al 1%

Mira los campos: Filesystem state (clean / not clean), Mount count, Maximum mount count, Last checked. Linux fuerza un fsck automático cada cierto número de montajes para detectar corrupciones a tiempo.

VirtualBox permite "compartir" una carpeta del equipo anfitrión con la VM. Es muy útil para mover archivos sin tener que copiarlos: la carpeta se ve a la vez desde el host y desde la VM, en tiempo real. Necesita las Guest Additions instaladas en la VM.

3.1 - Comprobar / instalar Guest Additions en Windows

3.2 - Comprobar / instalar Guest Additions en Linux

sudo apt update
sudo apt install -y virtualbox-guest-utils virtualbox-guest-x11
sudo usermod -aG vboxsf $USER
# cierra sesión y vuelve a entrar para que tome efecto el grupo

3.3 - Crear la carpeta compartida

3.4 - Acceder desde la VM Windows

Aparece como una unidad de red automática (por ejemplo Z: o \\VBOXSVR\compartida). Compruébalo en Este equipo.

3.5 - Acceder desde la VM Linux

Con automontaje aparece en /media/sf_compartida. Si no aparece, monta a mano:

ls /media/sf_compartida
# si no existe:
sudo mkdir -p /mnt/compartida
sudo mount -t vboxsf compartida /mnt/compartida
ls /mnt/compartida

3.6 - Prueba bidireccional

Vamos a convertir la VM Linux en un pequeño NAS y a conectarnos desde la VM Windows. Es el mismo principio que un Synology o un QNAP de oficina pero en miniatura.

4.1 - Red entre VMs

4.2 - Instalar Samba y crear un share

sudo apt install -y samba
sudo mkdir -p /srv/nas
sudo chown $USER:$USER /srv/nas
sudo chmod 770 /srv/nas
echo "hola desde el NAS" > /srv/nas/bienvenida.txt

Edita sudo nano /etc/samba/smb.conf y añade al final:

[NAS]
   path = /srv/nas
   browseable = yes
   read only = no
   guest ok = no
   valid users = @sambashare

Crea grupo y usuario Samba:

sudo groupadd -f sambashare
sudo usermod -aG sambashare $USER
sudo smbpasswd -a $USER       # te pedirá una contraseña Samba (puede ser distinta a la del sistema)
sudo systemctl restart smbd

4.3 - Conectar desde la VM Windows

4.4 - Mapear como unidad de red en Windows

4.5 - Probar la velocidad del NAS

Si pierdes un disco externo o un pendrive, cualquiera puede ver lo que hay dentro. Por eso, lo que es sensible se cifra. Vamos a probar las dos soluciones más usadas: BitLocker To Go en Windows y LUKS en Linux.

5.1 - BitLocker To Go en la VM Windows

5.2 - LUKS en la VM Linux

LUKS (Linux Unified Key Setup) es el estándar de cifrado de discos en Linux. Vamos a cifrar un disco virtual nuevo:

sudo apt install -y cryptsetup
# CIFRAR (¡borra el disco!)
sudo cryptsetup luksFormat /dev/sdc        # te pedirá YES en mayúsculas y una passphrase
# ABRIR el contenedor cifrado con un alias
sudo cryptsetup luksOpen /dev/sdc cifrado
# crear un FS dentro
sudo mkfs.ext4 -L SECRETO /dev/mapper/cifrado
sudo mkdir -p /mnt/cifrado
sudo mount /dev/mapper/cifrado /mnt/cifrado
echo "esto es secreto" | sudo tee /mnt/cifrado/secreto.txt
# CERRAR
sudo umount /mnt/cifrado
sudo cryptsetup luksClose cifrado

Comprueba que sin abrir el contenedor el disco es ilegible:

sudo blkid /dev/sdc      # debería decir TYPE="crypto_LUKS"
sudo mount /dev/sdc /mnt/cifrado    # debería fallar

5.3 - Comparativa

Vamos a leer los datos SMART del disco virtual desde Linux y desde Windows. La VM no tiene SMART real (porque el VDI es un archivo, no un disco), pero VirtualBox emula la interfaz: SMART devolverá valores ficticios pero el procedimiento de consulta es idéntico al de un disco físico. En tu día a día como técnico, los comandos serán los mismos.

6.1 - SMART en Linux con smartmontools

sudo apt install -y smartmontools
sudo smartctl --scan                   # lista los discos detectados
sudo smartctl -i /dev/sda              # información básica del disco
sudo smartctl -H /dev/sda              # estado de salud (PASSED / FAILED)
sudo smartctl -A /dev/sda              # tabla de atributos SMART
sudo smartctl -a /dev/sda              # todo lo anterior junto

Mira la salida de -A. Cada fila es un atributo: ID, nombre, valor actual, peor valor, umbral. Un atributo con VALUE <= THRESH indica fallo inminente.

6.2 - Tests SMART (cortos y largos)

SMART permite ejecutar autotests dentro del propio firmware del disco:

sudo smartctl -t short /dev/sda        # test corto (~2 min)
sudo smartctl -t long /dev/sda         # test largo (horas en HDD grande)
sudo smartctl -l selftest /dev/sda     # ver historial de tests

6.3 - SMART en Windows con PowerShell y wmic

Windows expone una versión simplificada de SMART. La forma rápida de ver el estado:

:: en CMD como administrador
wmic diskdrive get model,size,status

:: en PowerShell como administrador
Get-PhysicalDisk | Format-Table FriendlyName, MediaType, HealthStatus, OperationalStatus, Size
Get-PhysicalDisk | Get-StorageReliabilityCounter

El campo HealthStatus resume el estado: Healthy, Warning o Unhealthy. Get-StorageReliabilityCounter da datos parecidos a SMART (temperatura, errores, horas encendidas) cuando el driver lo soporta.

6.4 - Programar revisiones periódicas

En servidores y equipos importantes se programa smartd (Linux) para que vigile los discos en segundo plano y mande email si un atributo cruza un umbral. Configuración mínima en Linux:

sudo systemctl enable --now smartd
sudo systemctl status smartd

El archivo /etc/smartd.conf define qué discos vigilar y a qué dirección enviar avisos. En Windows hay equivalentes de pago (CrystalDiskInfo en modo "residente", Hard Disk Sentinel...).

Una "copia de seguridad" hecha arrastrando carpetas con el ratón funciona la primera vez. La segunda, copias todo otra vez. La tercera, ya no sabes qué cambió. Para algo serio hace falta una herramienta de sincronización incremental: que copie sólo lo que ha cambiado y deje la copia idéntica al origen. En Windows es robocopy; en Linux, rsync.

7.1 - robocopy en Windows

robocopy (Robust File Copy) está incluido en cualquier Windows desde Vista. Es muy potente y soporta reintentos, sincronización idéntica, multihilo y registro detallado.

:: copia inicial (toda la carpeta, incluidas subcarpetas, conservando estructura)
robocopy C:\origen E:\backup /E /COPY:DAT /R:2 /W:5 /LOG:E:\robocopy.log /TEE

Modificadores clave:

• /E — incluye subcarpetas, también las vacías.
• /MIR — modo espejo: borra en destino lo que ya no está en origen. Cuidado con éste.
• /COPY:DAT — qué copiar (Datos, Atributos, Timestamps).
• /R:2 /W:5 — reintentar 2 veces, esperar 5 s entre reintentos.
• /MT:8 — usar 8 hilos en paralelo (acelera con muchos archivos pequeños).
• /Z — modo "reanudable" (si se interrumpe, retoma).
• /LOG:archivo — guarda log; con /TEE también lo muestra en pantalla.

robocopy C:\origen E:\backup /MIR /R:2 /W:5

Comprueba en el log: sólo se han copiado los archivos modificados y se ha eliminado el borrado.

7.2 - rsync en Linux

El equivalente Linux es rsync. Más versátil aún que robocopy y especialmente eficaz por red (sólo envía diferencias byte a byte mediante un algoritmo propio).

sudo apt install -y rsync           # ya viene en Ubuntu
mkdir -p ~/origen ~/destino
echo "v1" > ~/origen/archivo.txt
mkdir -p ~/origen/sub
echo "hola" > ~/origen/sub/otro.txt

rsync -av ~/origen/ ~/destino/      # copia inicial
ls -la ~/destino/

Modificadores clave:

• -a — modo "archivo": copia recursiva preservando permisos, timestamps, enlaces simbólicos, owner/group.
• -v — verboso. -vv, -vvv aún más detalle.
• --delete — modo espejo (equivalente a /MIR).
• --dry-run o -n — simulación, no copia nada. Úsalo siempre antes con --delete.
• -z — comprime en tránsito (útil sólo por red).
• -P — equivalente a --partial --progress; muestra progreso y permite reanudar.

Prueba el modo espejo:

echo "v2" > ~/origen/archivo.txt
rm ~/origen/sub/otro.txt
rsync -av --dry-run --delete ~/origen/ ~/destino/    # simula
rsync -av --delete ~/origen/ ~/destino/              # ahora sí
ls -la ~/destino/ ~/destino/sub/

7.3 - Programar la copia

Windows: Programador de tareas

@echo off
robocopy C:\origen E:\backup /MIR /R:2 /W:5 /LOG+:E:\robocopy.log /NP

Linux: cron

crontab -e
# añade esta línea para ejecutar la copia cada día a las 22:00
0 22 * * *  rsync -a --delete /home/usuario/origen/ /mnt/datos/backup/ >> /var/log/backup.log 2>&1

# para ver las tareas programadas
crontab -l

Los discos externos generan llamadas a soporte por las mismas tres o cuatro razones. Vamos a provocar cada problema en el disco virtual y ver cómo se diagnostica.

8.1 - "El disco está lleno"

fsutil file createnew E:\relleno.bin 4000000000   :: 4 GB de relleno

Intenta copiar otro archivo. Anota el mensaje de error de Windows. Después libera espacio:

del E:\relleno.bin

En Linux haz lo equivalente y comprueba con df -h:

sudo dd if=/dev/zero of=/mnt/datos/relleno.bin bs=1M count=3500
df -h /mnt/datos
sudo rm /mnt/datos/relleno.bin
df -h /mnt/datos

8.2 - "Quité el USB sin expulsar"

Si copias archivos a un disco externo y lo desenchufas antes de que el sistema haya vaciado la caché de escritura, el FS queda inconsistente. Vamos a simularlo:

sudo mount /dev/sdb1 /mnt/datos
echo "test" | sudo tee /mnt/datos/escrito.txt
# bien: sync + umount
sudo sync
sudo umount /mnt/datos
# mal: cerrar la VM con el disco montado, equivale a tirar del USB

En la siguiente conexión, fsck detectará el FS como "not clean" y forzará una revisión.

8.3 - Provocar un FS corrupto y repararlo

sudo umount /mnt/datos
sudo dd if=/dev/urandom of=/dev/sdb1 bs=512 count=4 conv=notrunc

Comprueba el destrozo:

sudo blkid /dev/sdb1            # ya no debería reconocer el FS
sudo mount /dev/sdb1 /mnt/datos # debería fallar

Intenta repararlo. ext4 mantiene superbloques de respaldo a lo largo del disco; fsck los puede usar:

sudo mkfs.ext4 -n /dev/sdb1            # -n = SOLO mostrar info, no formatear; lista los superbloques
sudo fsck.ext4 -b 32768 /dev/sdb1      # restaura usando un superbloque de respaldo (el número viene de mkfs -n)

Vuelve a montar y comprueba si los datos siguen ahí.

8.4 - Recuperación de archivos borrados

Cuando borras un archivo, el FS no lo sobreescribe: simplemente marca sus bloques como libres. Hasta que el espacio se reutilice, el contenido sigue ahí en el disco. Existen herramientas de recuperación:

• TestDisk / PhotoRec (multiplataforma, libre): recupera particiones y archivos por firma. Lo vas a encontrar en cualquier kit de soporte.
• Recuva (Windows, gratis): GUI sencilla.
• extundelete (Linux): específico de ext3/ext4.
• foremost (Linux): rescate por firma de cabecera, útil si el FS está destrozado.

8.5 - Checklist "el disco no aparece"

Cuando un usuario te diga "conecté el disco y no aparece", repasa por orden:

1. ¿Suena/vibra el disco al conectarlo? Si no enciende, problema de alimentación (cable USB, hub sin alimentación propia).
2. ¿Aparece en Administrador de dispositivos (Windows) o en lsblk (Linux)? Si no aparece, problema físico o de driver.
3. ¿Aparece como dispositivo pero no como volumen montable? Problema de FS: tabla de particiones o FS corrupto. Mira con diskpart / fdisk -l.
4. ¿Aparece como volumen sin letra (Windows)? Asígnale una desde Administración de discos.
5. ¿Pide formatear al conectarlo? FS no reconocido (ej. NTFS en Mac sin driver, ext4 en Windows). NO formatees todavía: hay que comprobar primero qué FS lleva.
6. ¿La capacidad es absurdamente baja (32 MB en lugar de 64 GB)? Pendrive falsificado o controlador roto. Caso para el cubo de la basura, no se recupera.