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Introduzione alle partizioni dei dischi

Questa appendice non è necessariamente applicabile ad architetture diverse da AMD64 e Intel 64. Tuttavia, i concetti generali qui menzionati possono trovare applicazione.

In questa sezione vengono illustrati i concetti di base relativi ai dischi, le strategie di ripartizionamento, lo schema di denominazione delle partizioni utilizzato dai sistemi Linux e altri argomenti correlati.

Se si ha familiarità con le partizioni del disco, è possibile passare a Strategie per il ripartizionamento del disco per maggiori informazioni sul processo di recupero dello spazio su disco e per preparare l’installazione di Fedora.

Concetti di base sui dischi rigidi

I dischi rigidi svolgono una funzione molto semplice: memorizzano i dati e li recuperano in modo affidabile a richiesta.

Quando si trattano argomenti come il partizionamento dei dischi, è importante avere una comprensione dell’hardware sottostante; tuttavia, poiché la teoria è molto complicata e vasta, qui verranno spiegati solo i concetti di base. Questa appendice utilizza una serie di diagrammi semplificati di un’unità disco per spiegare il processo e la teoria alla base delle partizioni.

Un’unità disco non utilizzata, mostra un’unità disco nuova di zecca e non utilizzata.

Immagine di un’unità disco non utilizzata.

Figure 1. Un’unità disco non utilizzata

File system

Per memorizzare i dati su un’unità disco, è necessario prima formattare l’unità. La formattazione (solitamente nota come "creare un file system") scrive informazioni sull’unità, creando ordine nello spazio vuoto di un’unità non formattata.

Figure 2. Unità disco con un file system

Come suggerisce Unità disco con un file system, l’ordine imposto da un file system comporta alcuni compromessi:

Una piccola percentuale dello spazio disponibile dell’unità viene utilizzata per memorizzare i dati relativi al file system e può essere considerata come overhead.
A file system splits the remaining space into small, consistently-sized segments. For Linux, these segments are known as blocks ^[1].

Si noti che non esiste un unico file system universale. Come mostra Unità disco con un file system differente, un’unità disco può avere uno dei tanti diversi file system memorizzati su di essa. File system diversi tendono ad essere incompatibili; ovvero, un sistema operativo che supporta un file system (o un piccolo numero di tipi di file system correlati) potrebbe non supportarne altri. Tuttavia, Fedora supporta una vasta gamma di file system (inclusi molti comunemente utilizzati da altri sistemi operativi come Microsoft Windows), facilitando lo scambio di dati tra file system diversi.

Immagine di un’unità disco con un file system differente.

Figure 3. Unità disco con un file system differente

La scrittura di un file system sul disco è solo il primo passo. L’obiettivo di questo processo è effettivamente memorizzare e recuperare i dati. La figura seguente mostra l’unità disco dopo che alcuni dati sono stati scritti su di essa:

Immagine di un’unità disco con dati scritti su di essa.

Figure 4. Unità disco con dati scritti su di essa

Come mostra Unità disco con dati scritti su di essa, alcuni dei blocchi precedentemente vuoti ora conservano dati. Tuttavia, semplicemente guardando questa immagine, non possiamo determinare esattamente quanti file si trovano su questa unità. Potrebbe esserci solo un file o molti, poiché tutti i file utilizzano almeno un blocco e alcuni file ne utilizzano più di uno. Un altro punto importante da notare è che i blocchi utilizzati non devono necessariamente formare una regione contigua; blocchi utilizzati e non utilizzati possono essere intercalati. Questo fenomeno è noto come frammentazione. La frammentazione può avere un ruolo quando si tenta di ridimensionare una partizione esistente.

Come per la maggior parte delle tecnologie informatiche, le unità disco si sono evolute nel tempo dopo la loro introduzione. In particolare, sono aumentate di dimensioni. Non in termini di dimensioni fisiche, ma in termini di capacità di memorizzare informazioni. E questa capacità aggiuntiva ha determinato un cambiamento fondamentale nel modo in cui le unità disco venivano utilizzate.

Partizioni: trasformare un’unità in molte

Le unità disco possono essere suddivise in partizioni. Ogni partizione è accessibile come se fosse un disco separato. Questo viene fatto tramite l’aggiunta di una tabella delle partizioni.

Ci sono diverse ragioni per suddividere lo spazio su disco in partizioni separate, ad esempio:

Separazione logica dei dati del sistema operativo dai dati utente
Possibilità di utilizzare file system diversi
Possibilità di eseguire più sistemi operativi su un singolo computer

Attualmente esistono due standard per il layout delle partizioni per i dischi rigidi fisici: Master Boot Record (MBR) e GUID Partition Table (GPT). MBR è un metodo meno recente di partizionamento del disco utilizzato con computer basati su BIOS. GPT è un layout di partizionamento più recente che fa parte dell’Unified Extensible Firmware Interface (UEFI). Questa sezione e Partizioni all’interno di partizioni - Una panoramica delle partizioni estese descrivono principalmente lo schema di partizionamento del disco Master Boot Record (MBR). Per informazioni sul layout di partizionamento GUID Partition Table (GPT), consultare GUID Partition Table (GPT).

Sebbene i diagrammi in questo capitolo mostrino la tabella delle partizioni come separata dall’unità disco fisica, questo non è del tutto preciso. In realtà, la tabella delle partizioni è memorizzata proprio all’inizio del disco, prima di qualsiasi file system o dato utente. Tuttavia, per chiarezza, sono rappresentati separatamente nei nostri diagrammi.

Immagine di un’unità disco non utilizzata con una tabella delle partizioni.

Figure 5. Unità disco con tabella delle partizioni

Come mostra Unità disco con tabella delle partizioni, la tabella delle partizioni è suddivisa in quattro sezioni o quattro partizioni primarie. Una partizione primaria è una partizione su un disco rigido che può contenere solo una singola unità logica (o sezione). Ogni sezione può contenere le informazioni necessarie a definire una singola partizione, il che significa che la tabella delle partizioni non può definire più di quattro partizioni.

Ogni voce della tabella delle partizioni contiene diverse caratteristiche importanti della partizione:

I punti sul disco in cui la partizione inizia e finisce
Se la partizione è "attiva"
Il tipo della partizione

I punti di inizio e fine definiscono la dimensione e la posizione della partizione sul disco. Il flag "attivo" è utilizzato da alcuni boot loader di sistemi operativi. In altre parole, viene avviato il sistema operativo nella partizione contrassegnata come "attiva".

Il tipo è un numero che identifica l’utilizzo previsto della partizione. Alcuni sistemi operativi utilizzano il tipo di partizione per indicare un tipo specifico di file system, per contrassegnare la partizione come associata a un particolare sistema operativo, per indicare che la partizione contiene un sistema operativo avviabile o una combinazione di questi tre elementi.

Consultare Unità disco con singola partizione per un esempio di un’unità disco con una singola partizione.

Immagine di un’unità disco con una singola partizione.

Figure 6. Unità disco con singola partizione

La singola partizione in questo esempio è identificata come DOS. Questa etichetta mostra il tipo di partizione, essendo DOS uno dei più comuni. La tabella seguente mostra un elenco di alcuni dei tipi di partizione comunemente utilizzati e i numeri esadecimali usati per rappresentarli.

Table 1. Tipi di partizione
Tipo di partizione	Valore	Tipo di partizione	Valore
Vuota	00	Novell Netware 386	65
DOS 12-bit FAT	01	PIC/IX	75
XENIX root	02	Old MINIX	80
XENIX usr	03	Linux/MINUX	81
DOS 16-bit ⇐32M	04	Swap Linux	82
Estesa	05	Nativa Linux	83
DOS 16-bit >=32	06	Estesa Linux	85
OS/2 HPFS	07	Amoeba	93
AIX	08	Amoeba BBT	94
AIX bootable	09	BSD/386	a5
OS/2 Boot Manager	0a	OpenBSD	a6
Win95 FAT32	0b	NEXTSTEP	a7
Win95 FAT32 (LBA)	0c	BSDI fs	b7
Win95 FAT16 (LBA)	0e	BSDI swap	b8
Win95 Extended (LBA)	0f	Syrinx	c7
Venix 80286	40	CP/M	db
Novell	51	DOS access	e1
PReP Boot	41	DOS R/O	e3
GNU HURD	63	DOS secondary	f2
Novell Netware 286	64	BBT	ff

Partizioni all’interno di partizioni - Una panoramica delle partizioni estese

Nel caso in cui quattro partizioni siano insufficienti per le proprie esigenze, è possibile utilizzare partizioni estese per creare partizioni aggiuntive. Questo si fa impostando il tipo di una partizione su "Estesa".

Una partizione estesa è come un’unità disco a sé stante: ha una propria tabella delle partizioni che fa riferimento a una o più partizioni (ora chiamate partizioni logiche, in contrapposizione alle quattro partizioni primarie) contenute interamente all’interno della partizione estesa stessa. Unità disco con partizione estesa, mostra un’unità disco con una partizione primaria e una partizione estesa contenente due partizioni logiche (unitamente a dello spazio libero non partizionato).

Immagine di un’unità disco con una partizione estesa.

Figure 7. Unità disco con partizione estesa

Come suggerisce questa figura, c’è una differenza tra partizioni primarie e logiche: possono esserci solo quattro partizioni primarie, ma non esiste un limite fisso al numero di partizioni logiche che possono esistere. Tuttavia, a causa del modo in cui si accede alle partizioni in Linux, non si dovrebbero definire più di 12 partizioni logiche su una singola unità disco.

GUID Partition Table (GPT)

GUID Partition Table (GPT) è uno schema di partizionamento più recente basato sull’uso di Identificatori Univoci Globali (GUID). GPT è stato sviluppato per superare le limitazioni della tabella delle partizioni MBR, specialmente riguardo al limitato spazio massimo di archiviazione indirizzabile di un disco. A differenza di MBR, che non è in grado di indirizzare spazio di archiviazione superiore a 2,2 terabyte, GPT può essere utilizzato con dischi rigidi di dimensioni maggiori; la dimensione massima del disco indirizzabile è di 2,2 zettabyte. Inoltre, GPT per impostazione predefinita supporta la creazione fino a 128 partizioni primarie. Questo numero può essere esteso allocando più spazio alla tabella delle partizioni.

I dischi GPT utilizzano l’indirizzamento logico a blocchi (LBA) e il layout delle partizioni è il seguente:

Per preservare la retrocompatibilità con i dischi MBR, il primo settore (LBA 0) di GPT è riservato ai dati MBR e viene chiamato "MBR protettivo".
L'intestazione GPT primaria inizia sul secondo blocco logico (LBA 1) del dispositivo. L’intestazione contiene il GUID del disco, la posizione della tabella delle partizioni primaria, la posizione dell’intestazione GPT secondaria e i checksum CRC32 di sé stessa e della tabella delle partizioni primaria. Specifica inoltre il numero di elementi della tabella delle partizioni.
La tabella GPT primaria include, per impostazione predefinita, 128 elementi di partizione, ciascuno con una dimensione di 128 byte, il GUID del tipo di partizione e il GUID univoco della partizione.
La tabella GPT secondaria è identica alla tabella GPT primaria. Viene utilizzata principalmente come tabella di backup per il ripristino nel caso in cui la tabella delle partizioni primaria sia danneggiata.
L'intestazione GPT secondaria si trova sull’ultimo settore logico del disco e può essere utilizzata per ripristinare le informazioni GPT nel caso in cui l’intestazione primaria sia danneggiata. Contiene il GUID del disco, la posizione della tabella delle partizioni secondaria e dell’intestazione GPT primaria, i checksum CRC32 di sé stessa e della tabella delle partizioni secondaria, e il numero di possibili elementi di partizione.

Deve essere presente una partizione di avvio BIOS per installare correttamente il boot loader su un disco che utilizza GPT (GUID Partition Table). Ciò include i dischi inizializzati da Anaconda. Se il disco contiene già una partizione di avvio BIOS, questa può essere riutilizzata.

Strategie per il ripartizionamento del disco

Esistono diversi modi in cui un disco può essere ripartizionato. Questa sezione illustra i seguenti possibili approcci:

È disponibile spazio libero non partizionato
È disponibile una partizione non utilizzata
È disponibile spazio libero in una partizione in uso attivo

Si noti che questa sezione tratta i concetti precedentemente menzionati solo a livello teorico e non include procedure dettagliate che mostrino come eseguire il ripartizionamento del disco passo dopo passo. Informazioni così dettagliate esulano dallo scopo di questo documento.

Si tenga presente che le seguenti illustrazioni sono semplificate per motivi di chiarezza e non rispecchiano l’esatto layout delle partizioni che si incontra durante l’installazione effettiva di Fedora.

Utilizzo dello spazio libero non partizionato

In questa situazione, le partizioni già definite non occupano l’intero disco rigido, lasciando spazio non allocato che non fa parte di alcuna partizione definita. Unità disco con spazio libero non partizionato, mostra quale potrebbe essere l’aspetto.

Immagine di un’unità disco con spazio libero non partizionato

Figure 8. Unità disco con spazio libero non partizionato

Nell’esempio precedente, 1 rappresenta lo spazio non partizionato (non allocato) e 2 rappresenta una partizione definita (spazio allocato).

Anche un disco rigido non utilizzato rientra in questa categoria. L’unica differenza è che tutto lo spazio non fa parte di alcuna partizione definita.

In ogni caso, è possibile creare le partizioni necessarie dallo spazio non utilizzato. Sfortunatamente, questo scenario, sebbene molto semplice, è poco probabile (a meno che non si sia appena acquistato un nuovo disco appositamente per Fedora). La maggior parte dei sistemi operativi preinstallati è configurata per occupare tutto lo spazio disponibile sull’unità disco (consultare Utilizzo dello spazio libero da una partizione attiva).

Utilizzo dello spazio da una partizione non utilizzata

In questo caso, forse si dispone di una o più partizioni che non si utilizzano più. Unità disco con una partizione non utilizzata, illustra una situazione simile.

Immagine di un’unità disco con una partizione non utilizzata

Figure 9. Unità disco con una partizione non utilizzata

Nell’esempio precedente, 1 rappresenta una partizione non utilizzata e 2 rappresenta la riallocazione della partizione non utilizzata per Linux.

In questa situazione, è possibile utilizzare lo spazio allocato alla partizione non utilizzata. È necessario prima eliminare la partizione e poi creare le partizioni Linux appropriate al suo posto. È possibile eliminare la partizione non utilizzata e creare manualmente nuove partizioni durante il processo di installazione.

Utilizzo dello spazio libero da una partizione attiva

Questa è la situazione più comune. È anche, purtroppo, la più difficile da gestire. Il problema principale è che, anche se si ha abbastanza spazio libero, questo è attualmente allocato a una partizione già in uso. Se si è acquistato un computer con software preinstallato, il disco rigido molto probabilmente ha un’unica grande partizione che contiene il sistema operativo e i dati.

Oltre ad aggiungere un nuovo disco rigido al proprio sistema, si hanno due opzioni:

Ripartizionamento distruttivo

In questo caso, l’unica grande partizione viene eliminata e al suo posto vengono create diverse partizioni più piccole. Tutti i dati contenuti nella partizione originale vengono distrutti. Ciò significa che è necessario eseguire un backup completo. Si raccomanda vivamente di eseguire due backup, utilizzare la verifica (se disponibile nel proprio software di backup) e tentare di leggere i dati dal backup prima di eliminare la partizione.

Se un sistema operativo era installato su quella partizione, deve essere reinstallato se si desidera utilizzare anche quel sistema. Si tenga presente che alcuni computer venduti con sistemi operativi preinstallati potrebbero non includere i supporti di installazione per reinstallare il sistema operativo originale. È opportuno verificare se ciò si applica al proprio sistema prima di distruggere la propria partizione originale e la relativa installazione del sistema operativo.

Dopo aver creato una partizione più piccola per il proprio sistema operativo esistente, è possibile reinstallare il software, ripristinare i propri dati e avviare l’installazione. Unità disco in fase di ripartizionamento distruttivo mostra questa operazione.

Immagine di un’unità disco in fase di ripartizionamento distruttivo

Figure 10. Unità disco in fase di ripartizionamento distruttivo

Nell’esempio precedente, 1 rappresenta 'prima' e 2 rappresenta 'dopo'.

Tutti i dati precedentemente presenti nella partizione originale vengono persi.

Ripartizionamento non distruttivo

Con il ripartizionamento non distruttivo si esegue un programma che riduce le dimensioni di una grande partizione senza perdere i file memorizzati in essa. Questo metodo è generalmente affidabile, ma può richiedere molto tempo su unità di grandi dimensioni.

Sebbene il processo di ripartizionamento non distruttivo sia piuttosto semplice, comprende tre fasi:

Comprimere ed eseguire il backup dei dati esistenti
Ridimensionare la partizione esistente
Creare la/le nuova/e partizione/i

Ogni fase è descritta più in dettaglio di seguito.

Compress Existing Data

Come mostra la figura seguente, la prima fase consiste nel comprimere i dati nella partizione esistente. Lo scopo di questa operazione è riorganizzare i dati in modo da massimizzare lo spazio libero disponibile alla "fine" della partizione.

Immagine di un’unità disco in fase di compressione

Figure 11. Unità disco in fase di compressione

Nell’esempio precedente, 1 rappresenta 'prima' e 2 rappresenta 'dopo'.

Questa fase è cruciale. Senza di essa, la posizione dei dati potrebbe impedire il ridimensionamento della partizione nella misura desiderata. Si noti inoltre che, per un motivo o per l’altro, alcuni dati non possono essere spostati. Se questo fosse il caso (e ciò limitasse gravemente la dimensione della/e nuova/e partizione/i), si potrebbe essere costretti a eseguire un ripartizionamento distruttivo del disco.

Resize the Existing Partition

Unità disco con partizione ridimensionata mostra il processo di ridimensionamento vero e proprio. Sebbene il risultato effettivo dell’operazione di ridimensionamento vari a seconda del software utilizzato, nella maggior parte dei casi lo spazio appena liberato viene utilizzato per creare una partizione non formattata dello stesso tipo di quella originale.

Immagine di un’unità disco con una partizione ridimensionata

Figure 12. Unità disco con partizione ridimensionata

Nell’esempio precedente, 1 rappresenta 'prima' e 2 rappresenta 'dopo'.

È importante capire cosa fa il software di ridimensionamento utilizzato dello spazio appena liberato, in modo da poter intraprendere le azioni appropriate. Nel caso illustrato qui, sarebbe preferibile eliminare la nuova partizione DOS e creare le partizioni Linux appropriate.

Creare la/le nuova/e partizione/i

Come suggerito dalla fase precedente, potrebbe essere necessario o meno creare nuove partizioni. Tuttavia, a meno che il software di ridimensionamento utilizzato sia compatibile con Linux, è probabile che si debba eliminare la partizione creata durante il processo di ridimensionamento. Unità disco con la configurazione finale delle partizioni, mostra questa operazione.

Immagine di un’unità disco con la configurazione finale delle partizioni

Figure 13. Unità disco con la configurazione finale delle partizioni

Nell’esempio precedente, 1 rappresenta 'prima' e 2 rappresenta 'dopo'.

Schemi di denominazione delle partizioni e punti di mount

Una fonte comune di confusione per gli utenti che non hanno familiarità con Linux è il modo in cui le partizioni vengono utilizzate e come vi si accede dal sistema operativo Linux. In DOS/Windows, è relativamente semplice: ogni partizione riceve una "lettera di unità". Si utilizza poi la lettera di unità corretta per fare riferimento a file e directory sulla partizione corrispondente. Questo è completamente diverso dal modo in cui Linux gestisce le partizioni e, del resto, l’archiviazione su disco in generale. Questa sezione descrive i principi fondamentali dello schema di denominazione delle partizioni e il modo in cui si accede alle partizioni in Fedora.

Schema di denominazione delle partizioni

Linux utilizza uno schema di denominazione basato su file, con nomi file nel formato /dev/xxyN.

I nomi dei dispositivi e delle partizioni sono composti da quanto segue:

/dev/: Questo è il nome della directory in cui si trovano tutti i file di dispositivo. Poiché le partizioni si trovano sui dischi rigidi e i dischi rigidi sono dispositivi, i file che rappresentano tutte le possibili partizioni si trovano in /dev/.
xx: Le prime due lettere del nome della partizione indicano il tipo di dispositivo su cui si trova la partizione, generalmente sd.
y: Questa lettera indica su quale dispositivo si trova la partizione. Ad esempio, /dev/sda per il primo disco rigido, /dev/sdb per il secondo e così via.
N: Il numero finale indica la partizione. Le prime quattro partizioni (primarie o estese) sono numerate da 1 a 4. Le partizioni logiche iniziano da 5. Così, ad esempio, /dev/sda3 è la terza partizione primaria o estesa sul primo disco rigido e /dev/sdb6 è la seconda partizione logica sul secondo disco rigido.

Anche se il sistema è in grado di identificare e fare riferimento a tutti i tipi di partizioni del disco, potrebbe non essere in grado di leggere il file system e quindi accedere ai dati memorizzati su ogni tipo di partizione. Tuttavia, in molti casi, è possibile accedere correttamente ai dati su una partizione dedicata a un altro sistema operativo.

Partizioni del disco e punti di mount

Ogni partizione viene utilizzata per costituire parte dello spazio di archiviazione necessario per supportare un unico insieme di file e directory. Questo viene fatto associando una partizione a una directory tramite un processo noto come montaggio (mounting). Il montaggio di una partizione rende disponibile il suo spazio di archiviazione a partire dalla directory specificata (nota come punto di mount).

Ad esempio, se la partizione /dev/sda5 viene montata su /usr/, ciò significa che tutti i file e le directory sotto /usr/ risiedono fisicamente su /dev/sda5. Quindi il file /usr/share/doc/FAQ/txt/Linux-FAQ verrebbe memorizzato su /dev/sda5, mentre il file /etc/gdm/custom.conf no.

Continuando l’esempio, è anche possibile che una o più directory sotto /usr/ siano punti di mount per altre partizioni. Ad esempio, una partizione (diciamo, /dev/sda7) potrebbe essere montata su /usr/local/, il che significa che /usr/local/man/whatis si troverebbe quindi su /dev/sda7 invece che su /dev/sda5.

Quante partizioni?

A questo punto del processo di preparazione all’installazione di Fedora, si dovrebbe considerare il numero e la dimensione delle partizioni da utilizzare per il nuovo sistema operativo. Tuttavia, non esiste un’unica risposta corretta a questa domanda. Dipende dalle proprie esigenze e requisiti.

A meno che non ci siano ragioni per fare diversamente, si dovrebbe creare almeno una partizione /boot e una partizione / (root). A seconda delle specifiche hardware del sistema, potrebbero essere necessarie partizioni aggiuntive, come /boot/efi per sistemi AMD e Intel a 64 bit con firmware UEFI, una partizione biosboot per sistemi AMD e Intel con un’etichetta GUID Partition Table (GPT) sul disco di sistema, o una partizione PReP Boot sui server IBM Power Systems.

See Recommended Partitioning Scheme for more information about the recommended partitioning scheme.

1. Blocks really are consistently sized, unlike our illustrations. Keep in mind, also, that an average disk drive contains thousands of blocks. The picture is simplified for the purposes of this discussion.

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