Módulo 1 — Operación de Sistemas Operativos GNU/Linux

• Cómo arranca un equipo
• BIOS y UEFI
• El arranque de Linux: GRUB, kernel e initramfs
• Gestión de servidores físicos
• Discos, particiones y tablas de partición
• Sistemas de archivos y puntos de montaje
• FHS (Filesystem Hierarchy Standard)
• Panorama de la instalación de Debian


• Laboratorio 2: Instalación de Debian 13

Exportar a PDF

Al finalizar la clase vas a poder:

• Describir la secuencia de arranque de un equipo, desde el firmware hasta el inicio de sesión.
• Diferenciar BIOS (legacy) de UEFI y explicar qué es la ESP.
• Explicar la función del initramfs.
• Reconocer la capa de gestión adicional que tiene un servidor físico y que una VM no muestra.
• Diferenciar MBR de GPT y definir un esquema de particionado razonable.
• Explicar qué es un punto de montaje y por qué Linux no utiliza letras de unidad.
• Ubicar los directorios principales del FHS.
• Instalar Debian 13 en la VM creada en la Clase 2.

Por qué vemos este tema: antes de instalar un sistema operativo conviene entender qué decisiones toma el instalador y cuál es su impacto. Estos conceptos son la base del laboratorio.

La secuencia general es la misma en una notebook, un servidor de rack o una VM. Lo que cambia es la implementación de cada componente, no el orden.

• Firmware (BIOS/UEFI): es el primer software que se ejecuta. Inicializa el hardware, realiza el POST y busca el dispositivo de arranque.
• Bootloader (GRUB): recibe el control del firmware y carga el kernel en memoria.
• Kernel: toma el control del hardware y monta el sistema de archivos raíz.
• Init (systemd): es el primer proceso del espacio de usuario (PID 1) e inicia el resto de los servicios.

Firmware → Bootloader → Kernel → Init → Login

La secuencia también existe en Windows, aunque cada sistema implementa sus propios componentes.

• Actualmente, casi todo el hardware nuevo y las VM modernas utilizan UEFI. Muchos equipos conservan un modo de compatibilidad BIOS, aunque su uso es cada vez menos frecuente.
• VirtualBox permite elegir el firmware de la VM (EFI activado o desactivado), y esa decisión se refleja en el modo de particionar el disco.

Fuentes: Debian Wiki — UEFI

• Es un mecanismo de UEFI que verifica la firma del software ejecutado antes de iniciar el sistema operativo.
• Su objetivo es impedir la ejecución de código no autorizado durante las primeras etapas del arranque.
• Desde Debian 10, Debian lo admite mediante shim, un cargador pequeño firmado por Microsoft que incorpora las claves de Debian. No es necesario desactivarlo para instalar el sistema.
• Al utilizar controladores de terceros —por ejemplo, los de NVIDIA— puede ser necesario desactivar Secure Boot o firmar los módulos manualmente.

Fuentes: Debian Wiki — Secure Boot

Un servidor físico incorpora además una capa de gestión independiente:

• BMC (Baseboard Management Controller): microcontrolador con CPU, memoria y conexión de red propias, capaz de funcionar aunque el servidor esté apagado.
• Cada fabricante utiliza su propia denominación: iLO (HPE), iDRAC (Dell) y XClarity (Lenovo).
• Permite encender y apagar el equipo, consultar sensores, montar una ISO remota y abrir una consola por red. Este tipo de administración se denomina fuera de banda (out-of-band).
• Las controladoras RAID también disponen de firmware propio para su configuración, antes de que intervenga el sistema operativo.

No vamos a utilizar estas herramientas durante el curso, pero es importante conocerlas al trabajar con hardware físico.

Fuentes: DMTF — Redfish

• GRUB (GRand Unified Bootloader) es el bootloader estándar de Debian y de muchas distribuciones.
• Es el menú que puede aparecer durante unos segundos al iniciar: permite elegir entre kernels, iniciar en modo de recuperación o arrancar otro sistema operativo.
• Su función es localizar el kernel, cargarlo en memoria, pasarle sus parámetros y cederle el control. También permite arrancar otros sistemas operativos como Windows.
• Su configuración se encuentra en /boot/grub/. Los archivos .efi están en la ESP, montada habitualmente en /boot/efi.

Para montar el sistema de archivos raíz (/), el kernel necesita controladores para el disco, el sistema de archivos y, en algunos casos, RAID o LVM. Sin embargo, esos controladores pueden estar almacenados dentro de la raíz que todavía no se montó.

• El initramfs resuelve esta dependencia inicial: es un sistema de archivos mínimo y comprimido que GRUB carga en RAM junto con el kernel.
• Contiene los módulos del kernel necesarios para el arranque y un conjunto reducido de herramientas básicas.
• El kernel utiliza este sistema temporal, carga los controladores requeridos, monta la raíz real y luego cede el control a systemd.
• Es un archivo visible en /boot: /boot/initrd.img-<versión>. El kernel correspondiente se encuentra en /boot/vmlinuz-<versión>.

El initramfs se regenera al actualizar el kernel o modificar componentes de almacenamiento.

A partir del punto 5 comienza el funcionamiento habitual del sistema. Las etapas previas ocurren en pocos segundos y suelen hacerse visibles solo ante un problema.

Antes de particionar, es importante saber interpretar los nombres de los dispositivos. En Linux aparecen como archivos dentro de /dev:

En VirtualBox con controladora SATA veremos /dev/sda. El orden de estos nombres puede cambiar entre arranques cuando hay varios discos; por eso los sistemas actuales identifican las particiones mediante UUID y no solo por nombre.

• Es dividir un dispositivo de almacenamiento en secciones lógicas independientes, cada una con su propio sistema de archivos.
• Permite separar el sistema operativo de los datos y aplicar políticas distintas a cada área.

• Las particiones extendidas y lógicas fueron una solución para superar el límite de cuatro particiones primarias de MBR. Con GPT ya no son necesarias.
• El instalador de Debian selecciona normalmente gpt en sistemas UEFI y msdos (MBR) en equipos con BIOS antigua.

Fuentes: Manual de instalación de Debian — Programas para particionar

• Es una partición pequeña, de algunos cientos de MB, formateada en FAT32.
• Almacena los bootloaders como archivos .efi. En Debian, GRUB se instala en EFI/debian/.
• FAT32 no es una elección arbitraria: la especificación UEFI exige que el firmware pueda leerlo.
• En Linux suele montarse en /boot/efi.
• Si el equipo comparte Windows y Linux, ambos sistemas utilizan la misma ESP, cada uno en su propio subdirectorio.

• Es espacio en disco que el kernel puede usar como extensión de la RAM cuando ésta se llena.
• Es una partición dedicada (con su propio fs). La swap del sistema puede también configurarse como un archivo de swap dentro de una partición existente. El archivo ofrece mayor flexibilidad, ya que puede ampliarse o eliminarse sin modificar la tabla de particiones.
• La regla antigua de asignar el doble de la RAM ya no es apropiada para servidores con grandes cantidades de memoria.
• Una cantidad moderada de swap permite liberar páginas de memoria poco utilizadas. Un uso continuo e intenso de swap suele indicar falta de RAM.
• En el laboratorio usaremos una partición dedicada para simplificar el esquema, ya que es la forma predeterminada en que se instala Debian.

Una alternativa interesante a la swap en disco es zram, que usa espacio comprimido en la RAM como memoria swap.

Particionar divide el disco. Formatear crea dentro de una partición la estructura necesaria para almacenar archivos. Sin ver mucho en detalle, listamos los filesystem típicos en una instalación GNU/Linux.

Durante el Lab2 usaremos ext4. Es la opción por defecto en Debian y otros sistemas GNU/Linux.

El particionado será guiado. El asistente guiado de Debian ofrece varias opciones, pudiendo elegir una partición sola, LVM o separar varias particiones.

• En Windows, cada unidad de almacenamiento (partición/disco) suele aparecer con una letra, como D:, E:, etc.
• En Linux no se utilizan letras de unidad. Cada dispositivo se monta en un directorio del único árbol de archivos; ese directorio es el punto de montaje.
• Al conectar, por ejemplo, un pendrive, el sistema puede montarlo en una ruta como /media/usuario/PENDRIVE. Desde allí, se accede a él como a cualquier otra carpeta.
• Una carpeta compartida por red —NFS o Samba— también se monta en una ruta, por ejemplo /mnt/servidor, y queda integrada al árbol de archivos.
• Para consultar los sistemas de archivos montados se pueden usar mount o df -h.

El montaje puede realizarse de forma automática cuando el dispositivo se conecta, manualmente con mount o automáticamente durante el arranque según lo definido en /etc/fstab. Este archivo se estudiará en detalle en la clase de almacenamiento.

• Todo cuelga de la raíz /, sin importar en qué disco físico o recurso remoto se encuentre cada elemento.
• El FHS (Filesystem Hierarchy Standard) define qué se almacena en cada directorio. Gracias a esta convención, la estructura resulta predecible entre distribuciones.

Fuentes: Debian Wiki — FHS, Filesystem Hierarchy Standard 3.0

La configuración en archivos de texto y en ubicaciones predecibles facilita la automatización y la administración consistente de muchos servidores.

No siempre conviene ubicar todo en una sola partición. Es habitual separar:

• /var, donde se escriben los logs. Si un servicio llena ese espacio, una partición separada ayuda a preservar el resto del sistema.
• /home, para conservar los datos de usuarios si es necesario reinstalar el sistema operativo.
• /tmp, que puede montarse con opciones restrictivas por motivos de seguridad.

Cada una de estas separaciones corresponde a una partición o volumen montado en un punto del árbol.

Para aplicar esta estrategia con flexibilidad suele utilizarse LVM, ya que permite redimensionar volúmenes más adelante. Por eso en esta clase usamos el esquema simple y retomaremos el tema cuando veamos LVM.

• Debian 13 “trixie”, la versión estable actual. Debian denomina sus versiones con personajes de Toy Story.
• En Debian es la misma distribución usada para desktop como para server, solo que en servers no suelen instalarse interfaces gráficas.
• Ramas de Debian: stable —la que utilizaremos, probada y con soporte de seguridad—, testing y unstable. En servidores se utiliza normalmente la rama stable, salvo una necesidad concreta.
• Arquitectura amd64, la habitual en equipos de 64 bits.

La imagen netinst necesita acceso a Internet. Para eso se utilizará el Adaptador 1 (NAT) configurado en la Clase 2. También permite instalar paquetes actualizados desde el inicio.

El instalador de Debian —debian-installer, o d-i— sigue las mismas etapas principales tanto en modo gráfico como en modo texto:

1. Idioma, ubicación y teclado.
2. Red: hostname y dominio. En nuestro caso, DHCP automático.
3. Usuarios: contraseña de root y creación de un usuario común.
4. Particionado: aplicación de los conceptos vistos en clase.
5. Instalación del sistema base: los paquetes mínimos necesarios para arrancar.
6. Configuración de apt y selección de una réplica (mirror).
7. Selección de software (tasksel).
8. Instalación de GRUB en el disco.
9. Reinicio y primer arranque.

Sobre root: si se deja vacía la contraseña de root, Debian no habilita esa cuenta y otorga permisos de sudo al usuario creado. Es el comportamiento predeterminado en Ubuntu y una práctica frecuente en servidores. En el laboratorio definiremos la contraseña de root para conocer ambas formas de administración.

Fuentes: Guía de instalación de Debian

• Arranque: Firmware → Bootloader → Kernel → Init. La secuencia se aplica tanto a una notebook como a un servidor.
• BIOS/MBR corresponde al modelo anterior; UEFI/GPT es el estándar actual y suelen utilizarse en conjunto.
• La ESP es una partición FAT32 que contiene los archivos de arranque y se monta en /boot/efi.
• El initramfs proporciona los controladores iniciales que el kernel necesita antes de montar el sistema de archivos raíz.
• Un servidor físico incorpora una capa de gestión fuera de banda (BMC / iLO / iDRAC) que una VM no expone.
• Discos: /dev/sda y /dev/nvme0n1. Para identificarlos de forma estable se utilizan UUID.
• Esquema del laboratorio: ESP + swap + / en ext4, con particionado guiado y sin LVM por ahora.
• Punto de montaje: directorio en el que se integra un disco o recurso de red al árbol de archivos. Reemplaza las letras de unidad.
• FHS: árbol de directorios único y predecible, con configuración en texto plano dentro de /etc.

Instalación de Debian 13 en una nueva VM creada

Enlace al laboratorio: Laboratorio 2 — Instalación de Debian 13