Gestion de Archivos en Linux

En este temaveremos cómo se organiza, cómo gestionamos los archivos y directorios, y cómo controlamos quién puede hacer qué con ellos.

1. Estructura y organización del sistema de archivos en Linux

En Linux, todo se organiza de una manera muy lógica y estructurada. A diferencia de otros sistemas operativos que usan letras para las unidades (como "C:" o "D:"), Linux usa una estructura jerárquica que empieza desde la raíz (/). Imaginen un árbol, donde la raíz es el tronco principal y de ahí salen todas las ramas.

1.1. Sistema de directorios

Vamos a ver los directorios más importantes que siempre encontrarán en un sistema Linux:

/: Es el directorio principal de todo el sistema. ¡Todo lo demás cuelga de aquí!
/home: Aquí se guardan los directorios personales de cada usuario. Si su nombre de usuario es "alumno", su directorio personal será /home/alumno. ¡Es como su espacio privado!
/etc: Contiene los archivos de configuración del sistema y de muchas aplicaciones. Si quieren cambiar cómo funciona algo, es probable que encuentren su archivo de configuración aquí.
/var: Guarda datos variables que cambian constantemente, como los archivos de logs (registros de actividad), spool de impresión, o datos de servidores web.
/bin: Aquí se guardan los comandos y programas esenciales que usa el sistema y que están disponibles para todos los usuarios. bin viene de "binarios".
/usr: Este directorio es muy importante y grande. Contiene la mayoría de los programas y librerías de usuario, así como documentación. usr viene de "Unix System Resources".
/opt: Se usa para instalar software opcional o de terceros que no viene incluido con la distribución de Linux. Por ejemplo, si instalan un programa especial que no es parte del sistema base, podría ir aquí.
/dev: Contiene los archivos de dispositivos. En Linux, los dispositivos de hardware (como discos duros, impresoras o el teclado) se representan como archivos especiales en este directorio.
/proc: Este es un sistema de archivos virtual que contiene información sobre los procesos en ejecución y el kernel (núcleo) del sistema. No son archivos reales en el disco, sino datos generados al momento.
/mnt: Se usa para montar temporalmente sistemas de archivos, como particiones de disco, unidades USB o CD/DVD.
/media: Similar a /mnt, pero se usa para el montaje automático de dispositivos extraíbles como unidades USB o cámaras digitales cuando se conectan al sistema.

1.2. Tipos de sistemas de archivos

Los sistemas de archivos son como la forma en que se organizan los datos en un disco duro para que el sistema operativo pueda leerlos y escribirlos. Cada tipo tiene sus propias características:

ext2 (Second Extended Filesystem): Fue uno de los primeros sistemas de archivos estándar de Linux. Es robusto, pero no tiene journaling.
ext3 (Third Extended Filesystem): Una mejora de ext2 que agrega *journaling*. El journaling es como un diario de transacciones que ayuda a recuperar el sistema de archivos más rápido en caso de un fallo de energía o un bloqueo, reduciendo la pérdida de datos.
ext4 (Fourth Extended Filesystem): El sistema de archivos más común y recomendado actualmente para Linux. Ofrece mejoras significativas en rendimiento, tamaño máximo de archivo y capacidad de volumen, y también tiene journaling.
XFS: Un sistema de archivos de alto rendimiento desarrollado por SGI. Es ideal para volúmenes muy grandes y entornos con muchas operaciones de escritura/lectura. También incluye journaling.
Btrfs (B-tree File System): Un sistema de archivos moderno con características avanzadas como snapshots (instantáneas), checksums para integridad de datos, y manejo de volúmenes lógicos integrado. Es una alternativa interesante a ext4.

1.3. Inodos y bloques

Para entender cómo se guardan los archivos, necesitamos conocer dos conceptos clave:

Inodos (Index Nodes): Imaginen que cada archivo y directorio en Linux tiene una tarjeta de información única, eso es un inodo. El inodo no contiene el contenido del archivo, sino metadatos sobre él:
- Propietario y grupo.
- Permisos.
- Tamaño del archivo.
- Fecha de creación, modificación y último acceso.
- ¡Y lo más importante!: Los punteros a los bloques de datos donde se guarda el contenido real del archivo.
Bloques: Un archivo se almacena en el disco duro en unidades llamadas bloques. Cuando crean un archivo, el sistema operativo le asigna uno o más bloques en el disco. El inodo de ese archivo sabe exactamente dónde están esos bloques para poder leer el contenido.

2. Atributos de archivos y directorios en Linux

Además de los permisos que veremos más adelante, los archivos y directorios en Linux tienen otros atributos que controlan cómo se pueden manipular.

2.1. Atributos extendidos (`chattr`)

Los atributos extendidos son propiedades adicionales que un archivo o directorio puede tener, que van más allá de los permisos estándar. Se gestionan con el comando chattr (change attributes) y se visualizan con lsattr (list attributes).

Algunos atributos comunes incluyen:

i (inmutable): Si un archivo tiene este atributo, nadie puede modificarlo, borrarlo o renombrarlo, ni siquiera el usuario root. Es como un "candado" muy fuerte. Para quitarlo, se usa chattr -i archivo.
a (append only): Este atributo permite que el archivo solo se pueda agregar al final, pero no se puede sobrescribir ni borrar. Es útil para archivos de logs donde solo queremos añadir nueva información.

Ejemplo:

# Poner el atributo inmutable a un archivo
sudo chattr +i /etc/passwd

# Intentar modificar el archivo (fallará)
sudo echo "nueva linea" >> /etc/passwd

# Quitar el atributo
sudo chattr -i /etc/passwd

2.2. Enlaces duros y blandos (`ln`)

Los enlaces son una forma de tener múltiples nombres para el mismo archivo o directorio. Piensen en ellos como accesos directos, pero con diferencias importantes.

Enlaces blandos o simbólicos (ln -s):
- Son como los accesos directos de Windows.
- Crean un nuevo archivo que apunta al archivo original.
- Si el archivo original se borra, el enlace blando deja de funcionar (queda "roto").
- Pueden apuntar a archivos o directorios, y a archivos en otras particiones o discos.
- Cuando borran el enlace blando, el archivo original no se ve afectado.
Ejemplo:

# Crear un archivo de prueba
echo "Contenido del archivo original" > archivo_original.txt

# Crear un enlace blando al archivo
ln -s archivo_original.txt enlace_blando.txt

# Ver que el enlace blando apunta al original
ls -l

Enlaces duros (ln):
- Son como nombres adicionales para el mismo inodo.
- Múltiples enlaces duros pueden apuntar al mismo inodo y, por lo tanto, al mismo archivo.
- Si borran uno de los enlaces duros, el archivo no se borra del disco hasta que todos los enlaces duros que apuntan a ese inodo hayan sido eliminados.
- No pueden apuntar a directorios (excepto por la entrada . y ..) y solo funcionan dentro de la misma partición o sistema de archivos.
- Tienen el mismo inodo que el archivo original.
Ejemplo:

  # Crear un archivo de prueba
  echo "Otro contenido" > archivo_original2.txt

  # Crear un enlace duro al archivo
  ln archivo_original2.txt enlace_duro.txt

  # Ver que ambos archivos tienen el mismo inodo (el segundo campo de ls -i)
  ls -li archivo_original2.txt enlace_duro.txt

  # Si borramos el original, el duro sigue funcionando
  rm archivo_original2.txt
  cat enlace_duro.txt

3. Comandos para la gestión de archivos y directorios

La línea de comandos en Linux es una herramienta muy potente para trabajar con archivos y directorios. Aquí tienen los comandos más comunes que usarán a diario:

3.1. Navegación y listado

pwd (print working directory): Muestra el directorio actual en el que se encuentran.

Ejemplo:
```
   pwd
   # Salida: /home/usuario/documentos
```
ls (list): Lista el contenido de un directorio.
- ls: Lista los archivos y directorios del directorio actual.
- ls -l: Muestra una lista larga con detalles (permisos, propietario, tamaño, fecha, etc.).
- ls -a: Muestra todos los archivos, incluyendo los ocultos (que empiezan por un punto . como .bashrc).
- ls -lh: Combina -l y -h (human-readable) para mostrar tamaños en KB, MB, GB.
- ls -R: Lista el contenido de los subdirectorios de forma recursiva.
Ejemplo:

   ls -lh

cd (change directory): Permite cambiar de directorio.
- cd nombre_directorio: Entra en un subdirectorio.
- cd ..: Sube un nivel en la jerarquía de directorios (va al directorio padre).
- cd ~ o cd: Vuelve al directorio personal del usuario (/home/usuario).
- cd -: Vuelve al directorio anterior en el que estaban.
- cd /ruta/absoluta: Cambia a un directorio usando su ruta completa desde la raíz.
Ejemplo:

   cd Documentos
   cd ..
   cd /var/log

3.2. Creación y eliminación

mkdir (make directory): Crea un nuevo directorio.
- mkdir nombre_directorio: Crea un directorio.
- mkdir -p ruta/a/nuevo/directorio: Crea los directorios intermedios si no existen.
Ejemplo:

    mkdir mis_proyectos
    mkdir -p copia_seguridad/documentos/fotos

touch: Crea un archivo vacío o actualiza la fecha de modificación de un archivo existente.

Ejemplo:

    touch mi_primer_archivo.txt

rm (remove): Borra archivos. ¡Cuidado con este comando, no hay papelera de reciclaje en la línea de comandos!
- rm archivo.txt: Borra un archivo.
- rm -i archivo.txt: Pregunta antes de borrar (interactivo).
- rm -f archivo.txt: Fuerza el borrado sin preguntar (cuidado extremo).
- rm -r directorio/: Borra un directorio y su contenido de forma recursiva.
- rm -rf directorio/: Fuerza el borrado recursivo de un directorio y su contenido (¡MUY PELIGROSO! Usar con la máxima precaución).
Ejemplo:

    rm archivo_viejo.log
    rm -r proyecto_obsoleto/

rmdir (remove directory): Borra un directorio vacío. Si el directorio no está vacío, dará un error. Para directorios con contenido, usen rm -r.

Ejemplo:

    rmdir directorio_vacio

3.3. Copia, movimiento y renombrado

cp (copy): Copia archivos y directorios.
- cp origen destino: Copia un archivo a una nueva ubicación o con un nuevo nombre.
- cp -r origen_directorio destino_directorio: Copia un directorio y todo su contenido de forma recursiva.
- cp -i origen destino: Pregunta antes de sobrescribir un archivo existente.
Ejemplo:

    cp informe.pdf informe_final.pdf
    cp -r documentos/ respaldo_documentos/

mv (move): Mueve archivos y directorios, o los renombra.
- mv origen destino: Mueve un archivo/directorio a una nueva ubicación.
- mv nombre_viejo nombre_nuevo: Renombra un archivo/directorio.
Ejemplo:

    mv archivo_temporal.txt /tmp/
    mv documento_borrador.odt documento_final.odt

3.4. Visualización de contenido

cat (concatenate): Muestra el contenido completo de uno o varios archivos en la pantalla.

Ejemplo:

    cat mi_archivo.txt
    cat archivo1.txt archivo2.txt > archivo_unido.txt # Concatenar y guardar en un nuevo archivo

less: Permite ver el contenido de un archivo paginado, lo que es ideal para archivos grandes. Pueden desplazarse hacia arriba y abajo con las flechas, Page Up/Page Down, buscar, etc. Para salir, pulsen q.

Ejemplo:

    less /var/log/syslog

more: Similar a less, pero con menos funcionalidades (solo permite avanzar). Para salir, pulsen q.

Ejemplo:

    more mi_archivo_grande.log

head: Muestra las primeras líneas de un archivo (por defecto, las 10 primeras).
- head -n 20 archivo.txt: Muestra las primeras 20 líneas.
Ejemplo:

    head -n 5 configuracion.conf

tail: Muestra las últimas líneas de un archivo (por defecto, las 10 últimas). Es muy útil para ver los logs en tiempo real.
- tail -n 20 archivo.txt: Muestra las últimas 20 líneas.
- tail -f archivo.log: Muestra las últimas líneas y luego sigue mostrando las nuevas líneas a medida que se añaden al archivo (útil para monitorear logs en vivo). Para salir, Ctrl+C.
Ejemplo:

    tail /var/log/auth.log
    tail -f /var/log/syslog

4. Permisos en Linux

Los permisos son fundamentales en Linux para controlar quién puede leer, escribir o ejecutar archivos y directorios. ¡Es como el sistema de seguridad de su información!

4.1. Modelo de permisos

Cada archivo y directorio en Linux tiene permisos asignados a tres categorías de usuarios:

u (User / Propietario): Es el creador del archivo o directorio (o quien ha sido asignado como propietario).
g (Group / Grupo): El archivo o directorio pertenece a un grupo específico. Cualquier usuario que sea miembro de ese grupo tendrá estos permisos.
o (Others / Otros): Cualquier usuario que no sea el propietario ni miembro del grupo del archivo/directorio.

Para cada una de estas categorías, se pueden asignar tres tipos de permisos:

r (Read / Lectura):
- En archivos: Permite ver el contenido del archivo.
- En directorios: Permite listar el contenido del directorio (ls).
w (Write / Escritura):
- En archivos: Permite modificar o eliminar el archivo.
- En directorios: Permite crear, borrar o renombrar archivos dentro del directorio.
x (Execute / Ejecución):
- En archivos: Permite ejecutar el archivo (si es un programa o script).
- En directorios: Permite acceder al directorio (cd) y entrar en él.

Cuando ven los permisos con ls -l, verán algo como esto: -rwxr-xr--:

El primer carácter (- o d) indica el tipo de archivo (- para archivo regular, d para directorio, l para enlace simbólico, etc.).
Los siguientes nueve caracteres se dividen en tres grupos de rwx:
rwx: Permisos para el propietario.
r-x: Permisos para el grupo.
r--: Permisos para otros.

4.2. Permisos numéricos (octal)

Los permisos también se pueden representar usando números en base octal (del 0 al 7). Es más rápido y conciso que usar rwx.

Cada permiso tiene un valor numérico:

r (read) = 4
w (write) = 2
x (execute) = 1
- (sin permiso) = 0

Para obtener el valor numérico para cada categoría (propietario, grupo, otros), se suman los valores de los permisos correspondientes:

Permiso	r	w	x	Suma
---	0	0	0	0
--x	0	0	1	1
-w-	0	2	0	2
-wx	0	2	1	3
r--	4	0	0	4
r-x	4	0	1	5
rw-	4	2	0	6
rwx	4	2	1	7

Así, un permiso como rwxr-xr-- se traduciría a 754:

Propietario (rwx): 4 + 2 + 1 = 7
Grupo (r-x): 4 + 0 + 1 = 5
Otros (r--): 4 + 0 + 0 = 4

Permisos Linux

4.3. Comandos `chmod`, `chown`, `chgrp`

Estos comandos son esenciales para gestionar los permisos y la propiedad de archivos y directorios.

chmod (change mode): Se usa para cambiar los permisos de archivos y directorios.

Con notación numérica:

chmod 755 mi_script.sh # rwx para propietario, r-x para grupo y otros
chmod 644 mi_archivo.txt # rw- para propietario, r-- para grupo y otros

Con notación simbólica:

u (propietario), g (grupo), o (otros), a (todos).
+ (añadir permiso), - (quitar permiso), = (establecer permisos).

chmod u+x mi_script.sh # Añadir permiso de ejecución al propietario
chmod g-w mi_archivo.txt # Quitar permiso de escritura al grupo
chmod o=r mi_otro_archivo.txt # Establecer solo permiso de lectura para otros
chmod a+rwx mi_carpeta # Añadir todos los permisos a todos para un directorio

chown (change owner): Se usa para cambiar el propietario (usuario) de un archivo o directorio. Solo root o el propietario actual pueden usarlo.

  sudo chown nuevo_usuario archivo.txt
  sudo chown -R nuevo_usuario carpeta/ # -R para recursivo (aplicar a subdirectorios y archivos)

chgrp (change group): Se usa para cambiar el grupo al que pertenece un archivo o directorio. Solo root o el propietario (si es miembro del nuevo grupo) pueden usarlo.

  sudo chgrp nuevo_grupo archivo.txt
  sudo chgrp -R nuevo_grupo carpeta/ # -R para recursivo

También pueden cambiar propietario y grupo con chown usuario:grupo archivo.txt.

4.4. Sticky bit, SGID, SUID

Estos son permisos especiales que añaden funcionalidades adicionales a los archivos y directorios. Se representan con un dígito adicional al principio en la notación octal (ej. 4755).

SUID (Set User ID - valor 4):
- En ejecutables: Cuando un programa con el bit SUID activado es ejecutado, se ejecuta con los permisos del propietario del archivo, no del usuario que lo ejecuta.
- Se ve como una s en lugar de una x en el campo de propietario (-rwsr-xr-x).
- Peligroso: Puede ser una vulnerabilidad si un programa malicioso tiene SUID activado y pertenece a root.
Ejemplo: El comando passwd tiene SUID activado para permitir a un usuario común modificar el archivo de contraseñas de root (/etc/shadow) de forma controlada.

  chmod u+s mi_programa_ejecutable
  chmod 4755 mi_programa_ejecutable

SGID (Set Group ID - valor 2):
- En ejecutables: El programa se ejecuta con los permisos del grupo del archivo.
- Se ve como una s en lugar de una x en el campo del grupo (-rwxr-sr-x).
- En directorios: Los nuevos archivos y subdirectorios creados dentro de ese directorio heredarán el grupo del directorio padre, no el grupo del usuario que los creó. ¡Esto es muy útil para directorios compartidos!

  chmod g+s mi_directorio_compartido
  chmod 2775 mi_directorio_compartido

Sticky bit (valor 1):
- Solo en directorios: Los usuarios solo pueden borrar o renombrar los archivos que ellos mismos poseen dentro de ese directorio, incluso si tienen permisos de escritura sobre el directorio.
- Se ve como una t en lugar de una x en el campo de "otros" (drwxrwxrwt).
Ejemplo: El directorio /tmp (donde todos pueden escribir) tiene el sticky bit activado para evitar que los usuarios borren los archivos temporales de otros.

  chmod o+t /tmp
  chmod 1777 /tmp