herramientas computacionales en linux - ciencia mater

Herramientas Computacionales en Linux

Antonio Carrillo Ledesma y Karla Ivonne González RosasFacultad de Ciencias, UNAM

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Con�namiento 2020, Versión 1.0�1

1El presente trabajo está licenciado bajo un esquema Creative CommonsAtribución CompartirIgual (CC-BY-SA) 4.0 Internacional. Los textos que compo-nen el presente trabajo se publican bajo formas de licenciamiento que permiten lacopia, la redistribución y la realización de obras derivadas siempre y cuando éstasse distribuyan bajo las mismas licencias libres y se cite la fuente. ¡Copia este libro!... Compartir no es delito.

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Índice

1 Introducción 5

2 Sistemas Operativos 122.1 Windows . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142.2 Mac OS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152.3 Android . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172.4 Linux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202.5 Chrome OS y las Chromebook . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272.6 Otros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

3 Trabajando con Debian GNU/Linux y sus Derivados 323.1 Sistema de Archivos y Estructura de Directorios . . . . . . . . 323.2 Trabajando en Línea de Comandos . . . . . . . . . . . . . . . 373.3 Cómo buscar archivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 593.4 Monitorear el Desempeño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 663.5 Compresores y Descompresores de Archivos . . . . . . . . . . 693.6 Copiar Archivos entre Equipos . . . . . . . . . . . . . . . . . . 753.7 Interprete de Órdenes de Consola BASH . . . . . . . . . . . . 783.8 Desde la Nube . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

4 Otras Herramientas en Línea de Comandos 914.1 Prompt de la Línea de Comandos . . . . . . . . . . . . . . . . 914.2 Historia de Comados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 964.3 Alias a Comandos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 974.4 Ayuda de Comandos y Tipo de Archivos . . . . . . . . . . . . 994.5 GNU Parallel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1024.6 Convertir Archivos de Imágenes . . . . . . . . . . . . . . . . . 1034.7 Manipulación de Archivos PDFs . . . . . . . . . . . . . . . . . 1054.8 ¿Qué hacer para que mi GNU/Linux sea más seguro? . . . . . 1154.9 Instalar, Actualizar y Borrar Paquetes . . . . . . . . . . . . . 1194.10 Instalación de los Paquetes más Usados . . . . . . . . . . . . . 126

5 Lenguajes de Programación y Entornos de Desarrollo 1375.1 Entornos de Desarrollo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137

5.1.1 Instalación de Java e IDEs en Debian GNU/Linux . . . 1405.1.2 Instalación de C y C++ e IDEs en Debian GNU/Linux 140

[email protected] 1 Antonio Carrillo Ledesma, Et alii


5.1.3 Instalación de Python e IDEs en Debian GNU/Linux . 1415.2 Herramientas de Programación . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

5.2.1 ¿Qué es eso de ASCII, ISO-8859-1 y UTF-8? . . . . . 1455.2.2 Uso de Espacios o Tabuladores en Fuentes . . . . . . . 1495.2.3 Comparar Contenido de Fuentes . . . . . . . . . . . . . 1505.2.4 Astyle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1515.2.5 Compilación y la Optimización del Ejecutable . . . . . 1525.2.6 Análisis de Rendimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . 1535.2.7 Mejora del Rendimiento en Python . . . . . . . . . . . 1565.2.8 Git . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161

5.3 Programando Desde la Nube . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170

6 El Cómputo en Paralelo 1746.1 Arquitecturas de Software y Hardware . . . . . . . . . . . . . 174

6.1.1 Clasi�cación de Flynn . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1746.2 Categorías de Computadoras Paralelas . . . . . . . . . . . . . 178

6.2.1 Equipo Paralelo de Memoria Compartida . . . . . . . . 1786.2.2 Equipo Paralelo de Memoria Distribuida . . . . . . . . 1816.2.3 Equipo Paralelo de Memoria Compartida-Distribuida . 1826.2.4 Cómputo Paralelo en Multihilos . . . . . . . . . . . . . 1866.2.5 Cómputo Paralelo en CUDA . . . . . . . . . . . . . . . 187

6.3 Escalabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1926.4 Métricas de Desempeño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1966.5 Programación de Cómputo de Alto Rendimiento . . . . . . . . 200

6.5.1 Programando con OpenMP para Memoria Compartida 2026.5.2 Programando con MPI para Memoria Distribuida . . . 2066.5.3 Esquema de Paralelización Maestro-Esclavo . . . . . . 2116.5.4 Opciones de Paralelización Híbridas . . . . . . . . . . . 213

7 Escritorios Remotos y Virtuales 2157.1 Escritorio Remoto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215

7.1.1 Escritorio Remoto de Chrome . . . . . . . . . . . . . . 2167.2 Escritorio Virtual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219

7.2.1 Escritorios y Máquinas Virtuales con VNC . . . . . . . 220

8 Máquinas Virtuales 2288.1 Tipos de Máquinas Virtuales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2298.2 Técnicas de Virtualización . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229



8.3 ¿Qué Necesito para Crear y Usar una Máquina Virtual? . . . . 2308.4 ¿Cómo Funciona una Máquina Virtual? . . . . . . . . . . . . . 2318.5 Aplicaciones de las Máquinas Virtuales de Sistema . . . . . . . 2358.6 Ventajas y Desventajas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236

8.6.1 Ventajas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2378.6.2 Desventajas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2398.6.3 Consideraciones Técnicas y Legales de la Virtualización 240

8.7 Máquinas Virtuales en la Educación, Ciencias e Ingeniería . . 241

9 Creación, Uso y Optimización deMáquinas Virtuales UsandoQEMU/KVM 2449.1 Tipo de Virtualización Soportado por la Máquina Huésped . . 2479.2 Salida Grá�ca de la Virtualización Usando VNC . . . . . . . . 2519.3 Usando un Sistema Operativo Live como una Máquina Virtual 2539.4 Usando un Archivo ISO como una Máquina Virtual . . . . . . 2549.5 Creación de Máquinas Virtuales . . . . . . . . . . . . . . . . . 2549.6 Uso de Virtualización Dentro de Otra Virtualización . . . . . . 2589.7 Manipulación del Estado de la Máquina Virtual . . . . . . . . 2599.8 Optimización de Imágenes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259

9.8.1 Trabajar con una Imagen Virtual sin que se Altere . . 2609.8.2 Aumento de Desempeño . . . . . . . . . . . . . . . . . 260

9.9 Uso de Máquinas Virtuales de VirtualBox en KVM/QEMU . . 2649.10 Conversión de Máquinas Virtuales a KVM/QEMU . . . . . . 2659.11 Comunicación de las Máquinas Virtuales con el Sistema An-

�trión e Internet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2699.12 Signi�cado de las Banderas de /proc/cpuinfo . . . . . . . . . . 273

10 Consideraciones y Comentarios Finales 27910.1 Integración del Cómputo en las Carreras de Ciencias . . . . . 28010.2 Ventajas, Desventajas y Carencias del Software Libre . . . . . 28110.3 Comentarios Finales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282

11 Apéndice A: El Cómputo en Instituciones Educativas 285

12 Apéndice B: Software Libre y Propietario 28912.1 Software Libre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289

12.1.1 Tipos de Licencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29212.2 Software Propietario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294



12.3 Implicaciones Económico-Políticas . . . . . . . . . . . . . . . . 296

13 Bibliografía 300



1 Introducción

La Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional Autónoma de México esuna institución de educación superior que tiene comomisión formar cientí�cosen las áreas de biología, física y matemáticas; realizar investigación y sudifusión; hacer la divulgación que permita elevar sustancialmente la culturacientí�ca del país; y propiciar la vinculación con los sectores de la sociedad.El Departamento de Matemáticas de la Facultad de Ciencias atiende a las

carreras de Actuaría, Ciencias de la Computación, Matemáticas, Matemáti-cas Aplicadas y los cursos de Matemáticas de las demás carreras de la Fa-cultad (véase [1]), preparando alumnos que estudian, plantean, formulan yaplican modelos de contenido matemático, con el �n de proveer informaciónpara la planeación, previsión y la toma de decisiones, para resolver problemasEconómicos, Sociales y de Ciencias e Ingenierías.Por lo anterior, un eje fundamental de desarrollo, es el que se re�ere a la

formación en cómputo. Ante los retos que el vertiginoso y dinámico cambioenfrenta el mundo global en que vivimos, ante las exigencias de la sociedadde la información se requiere el manejo de las Tecnologías de la Informacióny de la Comunicación (TIC) por ello, el modelo educativo de cualquier ca-rrera universitaria y en particular las carreras en la Facultad de Ciencias dela UNAM, tiene la necesidad imperiosa de atender una formación computa-cional como parte integral de una formación omnilateral de los educandos;por ello, la Facultad de Ciencias cuenta, para lograr este objetivo, con asig-naturas que hacen uso de Laboratorios y Talleres de cómputo para ponerseal día en el manejo de esta importante herramienta. Los Laboratorios yTalleres de cómputo de los Edi�cios Tlahuizcalpan, Yelizcalli, Amoxcalli yen el Nuevo Edi�cio cuentan con el equipo y programas de cómputo quepermiten estar a la vanguardia y que facilitan el trabajo académico en lasmaterias que cursan los estudiantes.

Software Propietario y Libre Con el constante aumento de la comer-cialización de las computadoras y su relativo bajo costo, las computadoras sehan convertido en un objeto omnipresente, ya que estas se encuentran en lasactividades cotidianas de mi-llones de usuarios, en formas tan diversas comoteléfonos celulares, tabletas, computadoras portátiles y de escritorio, etc.Las computadoras por si solas no resuelven los problemas para los que

los usuarios las compran. El Software � Sistema operativo y los programasde aplicaciones� son los que realmente generan las soluciones al interactuar



uno o más paquetes informáticos con los datos del usuario. También, escomún que al comprar una computadora, en el costo total, se integre el delsistema operativo, aplicaciones o�máticas y de antivirus, sean estos usadospor el usuario o no; y en la mayoría de los casos no es posible solicitar queno sean incluidos en el costo de la computadora.Por otro lado, el Software comercial suele quedar obsoleto muy rápido, ya

que constantemente se le agregan nuevas funcionalidades al mismo y estas engeneral son vendidas como versiones independientes de la adquirida original-mente. Esto obliga al usuario � si quiere hacer uso de ellas� a comprar lasnuevas versiones del Software para satisfacer sus crecientes necesidades infor-máticas. Por lo anterior y dada la creciente complejidad de los paquetes decómputo y el alto costo de desarrollo de aplicaciones innovadoras, en muchoscasos, el costo total del Software que comúnmente los usuarios instalan � yque no necesariamente usan las capacidades avanzadas del programa, por lascuales el Software tiene un alto costo comercial� en su computadora, sueleser más caro que el propio equipo en el que se ejecutan.

Software Propietario En entornos comerciales, es posible por parte dela empresa, adquirir y mantener actualizado el Software necesario para susactividades comerciales, pues el costo del mismo se traslada al consumidor�nal del bien o servicio que la empresa proporcione. En entornos educativos,de instituciones sin �nes lucrativos e incluso, el sector gubernamental, no secuenta con los recursos necesarios para adquirir y mantener actualizado elSoftware necesario para todas y cada una de las aplicaciones usadas en lascomputadoras, ya que en general, las licencias de uso del Software propietarioson asignadas en forma individual a cada computadora y no es fácilmentetransferible a otra computadora.Dado que existe una gran demanda de programas de cómputo tanto de

uso común como especializado por nuestras crecientes necesidades informáti-cas, y por la gran cantidad de recursos económicos involucrados, existe unagran cantidad de empresas que tratan de satisfacer dichas necesidades, paragenerar y comercializar, además de proveer la adecuada documentación yopciones de capacitación que permita a las empresas contratar recursos hu-manos capacitados.Por otro lado, generalmente se deja la investigación y desarrollo de pro-

ductos computacionales nuevos o innovadores a grandes empresas o Universi-dades � que cuenten con la infraestructura y el capital humano, que muchas



veces es de alto riesgo� con la capacidad de analizar, diseñar y programarlas herramientas que requieran para sus procesos de investigación, enseñanzao desarrollo.Existe hoy en día, una gran cantidad de paquetes y sistemas opera-

tivos comerciales de Software propietario (véase 12.2) que mediante un pagooneroso, permiten a los usuarios de los mismos ser productivos en todas ycada una de las ramas comerciales que involucra nuestra vida globalizada,pero el licenciamiento del uso de los programas comerciales es en extremorestrictivo en su uso y más en su distribución.

Software Libre El Software libre (véase sección 12.1) son programas decómputo � sistema operativo, paquetes de uso común y especializados� , de-sarrollados por usua-rios y para usuarios que, entre otras cosas, comparten elcódigo fuente, el programa ejecutable y dan libertades para estudiar, adaptary redistribuir a quien así lo requiera el programa y todos sus derivados.El Software libre es desarrollado por una creciente y pujante comunidad

de programadores y usuarios que tratan de poner la mayor cantidad de pro-gramas a disposición de todos los interesados, tal que, le permitan al usuariopromedio sacar el mayor provecho de la computadora que use.

¿Qué es el Software Libre? La de�nición exacta y sus diversas variantesse plasman en 12, pero podemos entender el espíritu a través de los documen-tos de la fundación para el Software libre (véase [19], [20], [12], [13], [11] y[15]). El Software libre concierne a la libertad de los usuarios para ejecutar,copiar, distribuir, cambiar y mejorar el Software:

0. La libertad de usar el programa, con cualquier propósito.

1. La libertad de estudiar cómo funciona el programa y modi�carlo, adap-tándolo a tus necesidades.

2. La libertad de distribuir copias del programa, con lo cual puedes ayudara tu prójimo.

3. La libertad de mejorar el programa y hacer públicas esas mejoras a losdemás, de modo que toda la comunidad se bene�cie.

La lista de proyectos de este tipo es realmente impresionante (véase [19],[18] y [16]). Algunos han conseguido un uso y alta calidad, por ejemplo el



compilador GCC (véase [21]), el Kernel de Linux (véase [22]) y el sistemaoperativo Debian GNU/Linux (véase [23]) y Android (véase [6]). Mientrasque otros proyectos han caído en el olvido, pero en la gran mayoría, se tienecopia del código fuente que permitiría a quienes esten interesados en dichoproyecto, el poder revivirlo y en su caso ampliarlo.La característica más importante que aparece típicamente en un proyecto

de este tipo, es que un conjunto de personas separadas a gran distancia,sean capaces, a través de la Web, de los e-mail y de foros, de aunar susesfuerzos para crear, mejorar, distribuir un producto, de forma que todosellos se bene�cian unos de otros. Evidentemente, la mayor parte del pesorecae en los desarrolladores, pero también es necesaria una difusión para quelos usuarios documenten, encuentren errores, hagan foros de discusión, etc.

¿Por qué se Interesan los Autores, Alumnos y Profesores Univer-sitarios en el Software Libre? Porque bajo el Software libre subyacela idea de compartir conocimiento y favorecer la existencia de nuevas ideas;y ¿qué es investigar y enseñar sino crear conocimiento y procurar que losalumnos aprendan e incluso vayan más allá de lo aprendido? Se comparte laidea, que el espíritu del Software libre es similar al que debería reinar en lasinstituciones educativas.Concretando estas ideas, profesores e investigadores necesitan herramien-

tas para la investigación y docencia, y estas deben de tener una calidadmínima y ser fácilmente distribuibles entre los alumnos. En muchos casoslas compañías desarrolladoras y distribuidoras de programas de cómputo nohan sabido ofrecer sus productos con la �exibilidad adecuada para las laboresdocentes o, en otros casos, los productos desarrollados no tienen la calidadesperada.El Software libre es aún joven, pese a las decenas de miles de proyectos

actuales (véase [16] y [17]) � en los que se trabaja constantemente en mejo-rar la parte computacional de los algoritmos involucrados en el proyecto,haciendo y puliendo interfaces grá�cas, generando ayuda en línea así comola documentación necesaria para que usuarios noveles y avanzados usen lamayor cantidad de opciones programadas � existen muchas otras necesi-dades profesionales y de investigación que requieren el desarrollo innovadorde programas de cómputo para automatizarlas y hacerlas e�cientes. Estoqueda plasmado en las decenas de proyectos que a diario son registrados enlas páginas especializadas en busca de difusión y apoyo para su proyecto



(véase [16] y [17]).En los últimos años, muchos proyectos han pasado de ser simples pro-

gramas en línea de comandos a complejas aplicaciones multiplataforma � seejecutan en distintos sistemas operativos como son Windows, Linux, Unix,Mac OS, Android� con ambientes grá�cos multimedia que en muchos casoshan superado a sus contrapartes comerciales � por ejemplo los navegadoresWeb� . Para muestra de este maravilloso avance, tomemos el proyecto delsistema operativo Android, que actualmente ejecuta en millones de equipos� como celulares, tabletas, electrodomésticos, etc.� y en los cuales se puedendescargar miles de aplicaciones y esta soportado por una gran cantidad deusuarios y empresas comerciales como Google e IBM. Este ha logrado des-plazar a muchos de sus competidores por sus múltiples bondades y bajo costode desarrollo, al reusar miles de aplicaciones ya existentes que usan Softwarelibre y permitir desarrollar otro tanto de aplicaciones bajo una plataformaque se ejecurá en los más diversos procesadores.Además, el uso de Software libre y su posibilidad de ampliarlo y/o es-

pecializarlo según sea necesario, ha permitido crear de forma cada vez másrápida y con�able; y poner a disposición de un gran público programas deuso común, así como especializado que satisfagan las nuevas necesidades delos usuarios.

Sistemas Operativos Los sistemas operativos son un conjunto de progra-mas de cómputo que gestionan los recursos de Hardware y provee servicios alos programas de aplicaciones, ejecutándose en modo privilegiado respecto alos restantes. Entre los más usados tenemos:

� Windows

� Linux

� Mac OS

� Android

� UNIX

Hay cientos de sistemas operativos y miles de distribuciones, pero losusuarios estan más familiarizados con Windows para equipos de escritorio yen dispositivos móviles Android. En cualquier sistema operativo es posible



ejecutar una gran variedad de paquetes de cómputo y más ahora con la vir-tualización, es posible ejecutar múltiples sistemas operativos y sus paquetescorrespondientes simultáneamente en un mismo equipo de cómputo (véase8).

Máquinas Virtuales Hoy en día tenemos a nuestra disposición variosmanejadores de máquinas virtuales (MV) que nos permite crear, usar y opti-mizar máquinas virtuales (véase 8). Algunos manejadores son los siguientes:

� Virtualbox

� Vmware Workstation Player.

� Parallels

� Windows Virtual PC

� QEMU/KVM

Lenguajes de Programación y Entornos de Desarrollo Los lengua-jes de programación, los entornos de desarrollo y herramientas para progra-mación son muchas y variadas y permiten desarrollar desde sencillos ejemplosde programación hasta los grandes proyectos como son el sistema operativoLinux y sus múltiples componentes GNU, entre sus prestaciones básicas sehallan:

� Lenguajes de programación

� Entornos de desarrollo integrados y editores para programación

� Cómputo de alto desempeño

� Depuradores

� Formateadores de código

� Manejadores de versiones

� Generadores de documentanción



Otros Programas de Cómputo Dentro del abanico de programas queson usados en las carreras de Actuaría, Ciencias de la Computación, Matemáti-cas, Matemáticas Aplicadas y los cursos de Mátemáticas de las demás car-reras de la Facultad, y que no tienen cabida en los rubros anteriores, destacan:

� Otros programas matemáticos

� Programas de visualización y gra�cación

� Programas de navegación en la red

� Compresores y descompresores de archivos



2 Sistemas Operativos

El conjunto de programas informáticos que permiten la administración e�cazde los recursos de una computadora es conocido como sistema operativo oSoftware de sistema. Estos programas comienzan a trabajar apenas se en-ciende el equipo, ya que gestionan el Hardware desde los niveles más básicosy permiten además la interacción con el usuario. Cabe destacar que los sis-temas operativos no funcionan sólo en las computadoras. Por el contrario,este tipo de sistemas se encuentran en la mayoría de los dispositivos electróni-cos que utilizan microprocesadores: el Software de sistema posibilita que eldispositivo cumpla con sus funciones � por ejemplo, un teléfono móvil o unreproductor de DVD� .

El sistema operativo cumple con cinco funciones básicas:

� El suministro de interfaz del usuario

� La administración de recursos

� La administración de archivos

� La administración de tareas

� El servicio de soporte y utilidades

En cuanto a la interfaz del usuario, el sistema se encarga de que el usuariopueda ejecutar programas, acceder a archivos y realizar otras tareas con lacomputadora. La administración de recursos permite la dirección del Hard-ware, incluyendo los periféricos y la red. El Software de sistema también seencarga de la gestión de archivos, al controlar la creación, la eliminación yel acceso a los mismos, y de la administración de las tareas informáticas queejecutan los usuarios �nales. Por último, podemos mencionar que el servi-cio de soporte se encarga de actualizar las versiones, mejorar la seguridaddel sistema, agregar nuevas utilidades, controlar los nuevos periféricos que seagregan a la computadora y corregir los errores del Software.

Tipos de sistemas operativos en función de la administración de lastareas Podemos distinguir dos clases de sistemas operativos en función decómo administran sus tareas, pueden ser:



Sistemas Operativos Monotarea: Son sistemas operativos que úni-camente cuentan con la capacidad para realizar una tarea al mismo tiempo.Son los sistemas más antiguos, que también llevan aparejado un CPU demenor capacidad. En estos casos, si la PC esta imprimiendo, no atenderáa las nuevas órdenes, ni será capaz de iniciar un nuevo proceso hasta que elanterior haya �nalizado.

Sistemas Operativos Multitarea: Son los sistemas operativos másmodernos, con capacidad para el procesamiento de varias tareas al mismotiempo. Además, también cuentan con la capacidad para ejecutar variosprocesos desde varias computadoras, por lo que existe la posibilidad de quesean utilizados por varios usuarios al mismo tiempo, realizándose la conexióna través de dispo-sitivos conectados a un ordenador o a través de sesionesremotas.

Tipos de Sistemas Operativos en Función de la Administraciónde los Usuarios También es posible realizar una división de los sistemasoperativos en función de la forma en la que administran los usuarios, comovemos a continuación:

Sistema de administración Monousuario: Sólo pueden gestionarun usuario al mismo tiempo. Así, a pesar de que varios usuarios pueden teneracceso al sistema, únicamente un usuario puede acceder por vez, realizar yejecutar operaciones y programas.

Sistemas de administración Multiusuario: Se re�ere a todos aque-llos sistemas operativos que permiten el empleo de sus procesamientos yservicios al mismo tiempo. Así, el sistema operativo cuenta con la capacidadde satisfacer las necesidades de varios usuarios al mismo tiempo, siendo capazde gestionar y compartir sus recursos en función del número de usuarios queesten conectados a la vez.



2.1 Windows

Microsoft Windows (véase [3]), conocido generalmente como Windows o MSWindows es el nombre de una familia de Software propietario (véase apéndice12.2) de distribuciones de Software para PC, smartphone, servidores y sis-temas empotrados, desarrollados y vendidos por Microsoft y disponibles paramúltiples arquitecturas, tales como x86, x86-64 y ARM .Desde un punto de vista técnico, no son sistemas operativos, sino que

contienen uno (tradicionalmente MS-DOS, o el más actual, cuyo núcleo esWindows NT) junto con una amplia variedad de Software; no obstante, esusual (aunque no necesariamente correcto) denominar al conjunto como sis-tema operativo en lugar de distribución.La versión más reciente de Windows es Windows 10 para equipos de es-

critorio, Windows Server 2016 para servidores y Windows 10 Mobile paradispositivos móviles. Esta nueva versión del sistema operativo que llegó deforma o�cial y gratuita a usuarios con licencia genuina de Windows 7, Win-dows 8 y Windows 8.1 así como a Insiders el 29 de julio de 2015, siendo laprimera versión que busca la uni�cación de dispositivos (escritorio, portátiles,teléfonos inteligentes, tabletas y videoconsolas) bajo una experiencia común,con lo que se espera eliminar algunos problemas que se presentaron con Win-dows 8.1.

Seguridad Una de las principales críticas que reciben los sistemas opera-tivos Windows es la debilidad del sistema en lo que a seguridad se re�ere yel alto índice de vulnerabilidades críticas. El propio Bill Gates, fundador deMicrosoft, ha asegurado en repetidas ocasiones que la seguridad es objetivoprimordial para su empresa.Partiendo de la base de que no existe un sistema completamente libre de

errores, las críticas se centran en la lentitud con la que la empresa reaccionaante un problema de seguridad que pueden llegar a meses o incluso años dediferencia desde que se avisa de la vulnerabilidad hasta que se publica laactualización que corrija dicha vulnerabilidad (parche). En algunos casos lafalta de respuesta por parte de Microsoft ha provocado que se desarrollenparches que arreglan problemas de seguridad hechos por terceros.Uno de los pilares en que se basa la seguridad de los productos Windows es

la seguridad por ocultación, en general, un aspecto característico del Softwarepropietario que sin embargo parece ser uno de los responsables de la debi-lidad de este sistema operativo ya que, la propia seguridad por ocultación,



constituye una infracción del principio de Kerckho¤, el cual a�rma que laseguridad de un sistema reside en su diseño y no en una supuesta ignoranciadel diseño por parte del atacante.

Linux Dentro de Windows Desde el 2018 la integración total de Linuxen Windows 10 se ha dado, con la actualización de Windows 10 Fall Crea-tor Update se permite instalar distribuciones completas de Linux como unprograma más � sin hacer uso de programas de virtualización� , incluso esposible ejecutar varias distribuciones de Linux al mismo tiempo en pantalla.Para usarlo hay que tener todas las actualizaciones de Windows y activar

el WSL, para ello hay que ir al botón de Inicio en el escritorio de Windows,y elige el ícono de Con�guración, y en Aplicaciones seleccionar Aplicacionesy Características, en la columna derecha hay una opción llamada Opcionesde Con�guración Relacionadas, activar en Programas y Características. Seabrirá una nueva ventana, en la columna de la izquierda activamos la ca-racterística de Windows donde este: Subsistema de Windows para Linux.Reiniciando el sistema, ya podemos usar distribuciones de Linux desde Mi-crosoft Store.

2.2 Mac OS

Mac OS (véase [5]) � del inglés Macintosh Operating System, en españolSistema Operativo de Macintosh� es el nombre del sistema operativo propie-tario (véase apéndice 12.2) creado por Apple para su línea de computadorasMacintosh, también aplicado retroactivamente a las versiones anteriores aSystem 7.6, y que apareció por primera vez en System 7.5.1. Es conocidopor haber sido uno de los primeros sistemas dirigidos al gran público encontar con una interfaz grá�ca compuesta por la interacción del mouse conventanas, íconos y menús.Deliberada a la existencia del sistema operativo en los primeros años de

su línea Macintosh en favor de que la máquina resultara más agradable alusuario, diferenciándolo de otros sistemas contemporáneos, como MS-DOS,que eran un desafío técnico. El equipo de desarrollo del Mac OS originalincluía a Bill Atkinson, Jef Raskin y Andy Hertzfeld.Este fue el comienzo del Mac OS clásico, desarrollado íntegramente por

Apple, cuya primera versión vio la luz en 1985. Su desarrollo se extenderíahasta la versión 9 del sistema, lanzada en 1999. A partir de la versión 10(Mac OS X), el sistema cambió su arquitectura totalmente y pasó a basarse



en Unix, sin embargo su interfaz grá�ca mantiene muchos elementos de lasversiones anteriores.Hay una gran variedad de versiones sobre cómo fue desarrollado el Mac

OS original y dónde se originaron las ideas subyacentes. Pese a esto, docu-mentos históricos prueban la existencia de una relación, en sus inicios, entreel proyecto Macintosh y el proyecto Alto de Xerox PARC. Las contribucionesiniciales del Sketchpad de Ivan Sutherland y el On-Line System de Doug En-gelbart también fueron signi�cativas.

Versiones Antes de la introducción de los últimos sistemas basados en elmicroprocesador PowerPC G3, partes signi�cativas del sistema se almace-naban en la memoria física de sólo lectura de la placa base. El propósitoinicial de esto fue evitar el uso de la capacidad de almacenamiento limitadade los disquetes de apoyo al sistema, dado que los primeros equipos Macintoshno tenían disco duro. Sólo el modelo Macintosh Classic de 1991, podía seriniciado desde la memoria ROM. Esta arquitectura también permitió unainterfaz de sistema operativo totalmente grá�ca en el nivel más bajo, sin lanecesidad de una consola de sólo texto o el modo de comandos de línea. Loserrores en tiempo de arranque, como la búsqueda de unidades de disco queno funcionaban, se comunicaron al usuario de manera grá�ca, generalmentecon un ícono o con mensajes con el tipo de letra Chicago y un timbre de lamuerte o una serie de pitidos. Esto contrastaba con los PCs de la época,que mostraban tales mensajes con un tipo de letra mono-espaciada sobreun fondo negro, y que requerían el uso del teclado y no de un ratón, parala entrada. Para proporcionar tales detalles en un nivel bajo, el Mac OSdependía de Software de la base del sistema grabado en la ROM de la placabase, lo que más tarde ayudó a garantizar que sólo los equipos de Apple olos clones bajo licencia (con el contenido de la memoria ROM protegido porderechos de autor de Apple, pudieran ejecutar el Mac OS).El Mac OS puede ser dividido en dos familias:

� La familia Mac OS Classic, basada en el código propio de Apple Com-puter.

� El Sistema Operativo Mac OS X, desarrollado a partir de la familiaMac OS Classic y NeXTSTEP, el cual estaba basado en UNIX.



2.3 Android

Android (véase [6]) es un sistema operativo basado en el núcleo Linux (véaseapéndice 12.1). Fue diseñado principalmente para dispositivos móviles conpantalla táctil, como teléfonos inteligentes, tabletas y también para relojesinteligentes, televisores y automóviles. Inicialmente fue desarrollado por An-droid Inc., empresa que Google respaldó económicamente y más tarde, en2005, compró. Android fue presentado en 2007 junto la fundación del OpenHandset Alliance (un consorcio de compañías de Hardware, Software y tele-comunicaciones) para avanzar en los estandares abiertos de los dispositivosmóviles. El primer móvil con el sistema operativo Android fue el HTC Dreamy se vendió en octubre de 2008. Android es el sistema operativo móvil másutilizado del mundo, con una cuota de mercado superior al 80% al año 2017,muy por encima de IOS.El éxito del sistema operativo lo ha convertido en objeto de litigios sobre

patentes en el marco de las llamadas guerras de patentes entre las empresas deteléfonos inteligentes. Según los documentos secretos �ltrados en 2013 y 2014,el sistema operativo es uno de los objetivos de las agencias de inteligenciainternacionales.La versión básica de Android es conocida como Android Open Source

Project (AOSP). El 25 de junio de 2014 en la Conferencia de DesarrolladoresGoogle I/O, Google mostró una evolución de la marca Android, con el �n deuni�car tanto el Hardware como el Software y ampliar mercados. El 17 demayo de 2017, se presentó Android Go. Una versión más ligera del sistemaoperativo para ayudar a que la mitad del mundo sin smartphone consigauno en menos de cinco años. Incluye versiones especiales de sus aplicacionesdonde el consumo de datos se reduce al máximo.

Arquitectura del Sistema Android Los componentes principales delsistema operativo de Android (cada sección se describe en detalle):

Aplicaciones: las aplicaciones base incluyen un cliente de correo elec-trónico, programa de SMS, calendario, mapas, navegador, contactos y otros.Todas las aplicaciones estan escritas en lenguaje de programación Java.

Marco de trabajo de aplicaciones: los desarrolladores tienen accesocompleto a los mismas API del entorno de trabajo usados por las aplicaciones



base. La arquitectura esta diseñada para simpli�car la reutilización de com-ponentes; cualquier aplicación puede publicar sus capacidades y cualquierotra aplicación puede luego hacer uso de esas capacidades (sujeto a reglas deseguridad del framework). Este mismo mecanismo permite que los compo-nentes sean reemplazados por el usuario.

Bibliotecas: Android incluye un conjunto de bibliotecas de C/C++usadas por varios componentes del sistema. Estas características se expo-nen a los desarrolladores a través del marco de trabajo de aplicaciones deAndroid. Algunas son: System C library (implementación biblioteca C es-tandar), bibliotecas de medios, bibliotecas de grá�cos, 3D y SQLite, entreotras.

Runtime de Android: Android incluye un set de bibliotecas base queproporcionan la mayor parte de las funciones disponibles en las bibliotecasbase del lenguaje Java. Cada aplicación Android ejecuta su propio proceso,con su propia instancia de la máquina virtual Dalvik. Dalvik ha sido escritode forma que un dispositivo puede ejecutar múltiples máquinas virtuales deforma e�ciente. Dalvik ejecutaba hasta la versión 5.0 archivos en el formatode ejecutable Dalvik (.dex), el cual esta optimizado para memoria mínima.La Máquina Virtual esta basada en registros y corre clases compiladas porel compilador de Java que han sido transformadas al formato .dex por laherramienta incluida DX. Desde la versión 5.0 utiliza el ART, que compilatotalmente al momento de instalación de la aplicación.

Núcleo Linux: Android depende de Linux para los servicios base delsistema como seguridad, gestión de memoria, gestión de procesos, pila dered y modelo de controladores. El núcleo también actúa como una capa deabstracción entre el Hardware y el resto de la pila de Software.

Seguridad, Privacidad y Vigilancia Según un estudio de Symantec de2013, demuestra que en comparación con iOS, Android es un sistema explíci-tamente menos vulnerable. El estudio en cuestión habla de 13 vulnerabili-dades graves para Android y 387 vulnerabilidades graves para iOS. El estudiotambién habla de los ataques en ambas plataformas, en este caso Androidse queda con 113 ataques nuevos en 2012 a diferencia de iOS que se quedaen 1 solo ataque. Incluso así Google y Apple se empeñan cada vez más en



hacer sus sistemas operativos más seguros incorporando más seguridad tantoen sus sistemas operativos como en sus mercados o�ciales.Se han descubierto ciertos comportamientos en algunos dispositivos que

limitan la privacidad de los usuarios, de modo similar a iPhone, pero ocurreal activar la opción: Usar redes inalámbricas, en el menú: Ubicación y se-guridad, avisando que se guardarán estos datos, y borrándose al desactivaresta opción, pues se usan como una caché y no como un registro tal comohace iPhone.Como parte de las amplias revelaciones sobre vigilancia masiva �ltradas

en 2013 y 2014, se descubrió que las agencias de inteligencia estadounidensesy británicas, la Agencia de Seguridad Nacional (NSA) y el Cuartel General deComunicaciones del Gobierno (GCHQ), respectivamente, tienen acceso a losdatos de los usuarios de dispositivos Android. Estas agencias son capaces deleer casi toda la información del teléfono como SMS, geolocalización, correos,notas o mensajes. Documentos �ltrados en enero de 2014, revelaron que lasagencias interceptan información personal a través de Internet, redes socialesy aplicaciones populares, como Angry Birds, que recopilan información paratemas comerciales y de publicidad. Además, según The Guardian, el GCHQtiene una wiki con guías de las diferentes aplicaciones y redes de publicidadpara saber los diferentes datos que pueden ser interceptados. Una semanadespués de salir esta información a la luz, el desarrollador �nlandés Rovio,anunció que estaba reconsiderando sus relaciones con las distintas platafor-mas publicitarias y exhortó a la industria en general a hacer lo mismo.Las informaciones revelaron que las agencias realizan un esfuerzo adi-

cional para interceptar búsquedas en Google Maps desde Android y otrosteléfonos inteligentes para recopilar ubicaciones de forma masiva. La NSAy el GCHQ insistieron en que estas actividades cumplen con las leyes na-cionales e internacionales, aunque The Guardian a�rmó que «las últimasrevelaciones podrían sumarse a la creciente preocupación pública acerca decómo se acumula y utiliza la información, especialmente para aquellos fuerade los EE.UU. que gozan de menos protección en temas de privacidad quelos estadounidenses» .



2.4 Linux

GNU/Linux (véase [4]) también conocido como Linux, es un sistema ope-rativo libre (véase 12.1) tipo Unix; multiplataforma, multiusuario y mul-titarea. El sistema es la combinación de varios proyectos, entre los cualesdestacan GNU (encabezado por Richard Stallman y la Free Software Foun-dation) y el núcleo Linux (encabezado por Linus Torvalds). Su desa-rrollo esuno de los ejemplos más prominentes de Software libre: todo su código fuentepuede ser utilizado, modi�cado y redistribuido libremente por cualquiera,bajo los términos de la GPL (Licencia Pública General de GNU) y otra seriede licencias libres.A pesar de que «Linux» denomina en la jerga cotidiana al sistema ope-

rativo, éste es en realidad solo el Kernel (núcleo) del sistema. La idea dehacer un sistema completo se remonta a mediados de la década de 1980 conel proyecto GNU, así como una gran cantidad de los componentes que se usanhoy en día � además del núcleo� , que van desde los compiladores de GNUhasta entornos de escritorio. Sin embargo, tras la aparición de Linux en ladécada de 1990 una parte signi�cativa de los medios generales y especializadoshan utilizado el término «Linux» para referirse al todo. Esto ha sido motivode polémicas.Cabe señalar que existen derivados de Linux que no tienen componentes

GNU� por ejemplo Android� , así como distribuciones de GNU donde Linuxesta ausente � por ejemplo Debian GNU/Hurd� .A GNU/Linux se le encuentra normalmente en forma de compendios

conocidos como distribuciones o distros, a las cuales se les ha adicionadoselecciones de aplicaciones y programas para descargar e instalar las mismas.El propósito de una distribución es ofrecer GNU/Linux como un producto�nal que el usuario pueda instalar, cumpliendo con las necesidades de ungrupo de usuarios o bien del público general.Algunas de ellas son especialmente conocidas por su uso en servidores

de Internet y supercomputadoras, donde GNU/Linux tiene la cuota más im-portante del mercado. Según un informe de International Data Corporation(IDC), GNU/Linux es utilizado por el 78% de los principales 500 servidoresdel mundo1. Con menor participación, el sistema GNU/Linux también seusa en el segmento de las computadoras de escritorio, portátiles, computado-ras de bolsillo, teléfonos móviles, sistemas embebidos, videoconsolas y otros

1Top500.org informó, en su lista de noviembre de 2017, que las 500 supercomputadorasmás potentes del mundo utilizan Linux.


https://es.wikipedia.org/wiki/GNU_General_Public_License

https://www.blackducksoftware.com/top-open-source-licenses


https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1b/Linux_Distribution_Timeline.svg



dispositivos.

Creación El proyecto GNU, iniciado en 1983 por Richard Stallman, tieneel objetivo de crear un «sistema de Software compatible con Unix compuestoenteramente de Software libre» . El trabajo comenzó en el año 1984. Mástarde, en 1985, Stallman fundó la Free Software Foundation para �nanciarel desarrollo de GNU, y escribió la Licencia Pública General de GNU (GNUGPL) en 1989. A principios de la década de 1990, muchos de los programasque se requieren en un sistema operativo � como bibliotecas, compiladores,editores de texto, el shell Unix, y un sistema de ventanas� ya se encontra-ban en operación. Sin embargo otros elementos como los controladores dedispositivos y los servicios estaban incompletos.Linus Torvalds ha declarado que si el núcleo de GNU hubiera estado

disponible en el momento (1991), no se habría decidido a escribir su pro-pio núcleo. Aunque no es liberado hasta 1992 debido a complicacioneslegales, el desarrollo de BSD � de los cuales NetBSD, OpenBSD y FreeBSDdescienden� es anterior al de Linux. Torvalds también ha declarado que siBSD hubiera estado disponible en ese momento, probablemente no habríacreado Linux.En 1991 Torvalds asistía a la Universidad de Helsinki. Usuario de MINIX

y de los programas provenientes de GNU, se mostraba interesado por lossistemas operativos. Comenzó a trabajar en su propio núcleo en ese año,frustrado por la concesión de licencias que utilizaba MINIX, que en ese mo-mento se limitaba a uso educativo.El núcleo Linux maduró hasta superar a los otros núcleos en desa-rrollo.

Las aplicaciones GNU también reemplazaron todos los componentes de MINIX,porque era ventajoso utilizar el código libre del proyecto GNU con el nuevosistema operativo. El código GNU con licencia bajo la GPL puede ser re-utilizado en otros programas de computadora, siempre y cuando tambiénse liberen bajo la misma licencia o una licencia compatible. Torvalds inicióun cambio de su licencia original, que prohibía la redistribución comercial ala GPL. Los desarrolladores de ambas partes trabajaron para integrar com-ponentes de GNU con el núcleo Linux, consiguiendo un sistema operativocompletamente funcional.Para darnos una idea del frenético crecimiento del Kernel de Linux, por

ejemplo, en la versión 4.10 se añadieron 632,782 líneas de código nuevo yen el Kernel 4.12 se añadieron más 1.2 millones de líneas de código nuevas,



teniendo un total de 24,170,860 líneas de código. El número de desarro-lladores involucrados fue de 1821 colaboradores y 220 empleados hicieron unpromedio de 231 cambios por día, casi 10 cambios por hora, diariamente seañadieron casi 20 mil líneas de código, y casi 800 líneas por hora en dichaversión.GNU/Linux puede funcionar tanto en entorno grá�co como en modo con-

sola. La consola es común en distribuciones para servidores, mientras que lainterfaz grá�ca esta orientada al usuario �nal del hogar como empresarial.Así mismo, también existen los entornos de escritorio, que son un conjuntode programas conformado por ventanas, íconos y muchas aplicaciones que fa-cilitan el uso de la computadora. Los entornos de escritorio más populares enGNU/Linux son: GNOME, KDE, LXDE, Xfce, Unity, MATE y Cinnamon,Pantheon, LXQt, Budgie, PIXEL, Enlightenment, etc.

Linux «Seguros» Para muchos, Linux y Mac OS son dos sistemas opera-tivos más seguros que Windows de Microsoft, pero con todo, hay algunas dis-tribuciones especia-lizadas de Linux que satisfacen las necesidades de temasrelacionados con la seguridad, estos sistemas operativos intentan preservarla privacidad y el anonimato, ayudan a utilizar internet de forma anónimay evitar la censura en practicamente cualquier lugar y cualquier ordenador,pero sin dejar rastro a menos que lo solicites explícitamente.Algunos son sistemas operativos Live diseñados para ser usados desde

una memoria USB o un DVD independientemente del sistema operativooriginal de la computadora. Además, mediante el uso de tecnologías como



TOR2, Sandbox3, Firewall4, herramientas criptográ�cas5, etc., las distribu-ciones anónimas ofrecen niveles adicionales de privacidad y seguridad. Haymuchas alternativas diferentes de este tipo en el mercado, por lo que decidirsepor una u otra, en ocasiones puede ser una tarea un tanto complicada. Es porello que aquí listamos algunas de las distribuciones de Linux más seguras enla actualidad, apartado con el que cada vez debemos prestar más atención.

Tails (https://tails.boum.org/)Para muchos esta es la primera opción a la hora de buscar una solución

de seguridad en Linux. También conocida como «The Amnesic IncognitoLive System» , esta es una distribución basada en Debian. Es un proyecto decódigo abierto que se publicó por primera vez hace 8 años y que redirige todoel trá�co web a través de Tor logrando la privacidad a través del anonimato.Además, almacena todo en la RAM y evita el uso del disco duro, por lo queborra todo una vez se apaga. La imagen tiene un tamaño menor de 1.2 GB

2Tor es una red abierta y distribuida que te ayuda a defenderte de una forma devigilancia en la red que amenaza tu libertad y privacidad, tus actividades comercialescon�denciales y relaciones, además de la seguridad gubernamental. Además, te protegeredirigiendo tus comunicaciones alrededor de una red distribuida de retransmisores rea-lizados por voluntarios alrededor del mundo: lo cual previene que alguien observe tuscomunicaciones a partir de los sitios que visitas, también evita que los sitios que navegasobtengan tu ubicación física.

3Sandbox es un mecanismo para ejecutar programas con seguridad y de manera sepa-rada. A menudo se utiliza para ejecutar código nuevo, o Software de dudosa con�abilidadproveniente de terceros. Ese entorno aislado permite controlar de cerca los recursos pro-porcionados a los programas cliente a ejecutarse, tales como espacio temporal en discos ymemoria. Habitualmente se restringen las capacidades de acceso a redes, la habilidad deinspeccionar la máquina an�trión y dispositivos de entrada entre otros. En este sentido,el aislamiento de procesos es un ejemplo especí�co de virtualización.

4Un cortafuegos (Firewall) es una parte de un sistema o una red que está diseñadapara bloquear el acceso no autorizado, permitiendo al mismo tiempo comunicaciones au-torizadas. Se trata de un dispositivo o conjunto de dispositivos con�gurados para permitir,limitar, cifrar o descifrar el trá�co entre los diferentes ámbitos sobre la base de un conjuntode normas y otros criterios. Los cortafuegos se utilizan con frecuencia para evitar que losusuarios de Internet no autorizados tengan acceso a redes privadas conectadas a Internet,especialmente intranets.

5El surgimiento de redes de comunicación, en particular de Internet, ha abierto nuevasposibilidades para el intercambio de información. Al mismo tiempo, son cada vez mayoreslas amenazas a la seguridad de la información que se transmite. Es necesario entonces,crear diferentes mecanismos, dirigidos a garantizar la con�dencialidad y autenticidad delos documentos electrónicos, todo ello es parte de la Criptografía.


https://tails.boum.org/


y necesita al menos 2 GB de RAM en un equipo de 64 bits, se puede usaren formato Live, como máquina Vitual o bien instalarse en una USB, DVDo en el disco duro del equipo.

Whonix (https://www.whonix.org/)Es una distribución que se basa en Debian y consta de dos máquinas

virtuales, una es Tor Gateway que se ejecuta en Debian, mientras que laotra es una Workstation. Whonix se instala en un sistema operativo hostproporcionado por el usuario que puede ser Linux, Windows, MacOS o QubesOS. Así al utilizar la red abierta y distribuida de transmisión de Tor, Whonixecha abajo las posibilidades de vigilancia de la Red. Además, y por motivosde seguridad, hace todo lo posible para ocultar nuestra dirección IP real.

Qubes OS (https://www.qubes-os.org/)Se conoce como uno de los sistemas operativos más seguros del mundo

y se basa en realizar la virtualización mediante el «hipervisor Xen» � unhipervisor imita el Hardware y permite ejecutar varias máquinas virtualessimultáneamente� . El entorno de usuario de Qubes OS podría ser Fedora,Debian, Whoix o Windows y, al igual que Tails. Así mismo utiliza diferentesdominios para separar los niveles de con�anza, por ejemplo, un dominio detrabajo, un dominio para el ocio, etc.; los cuales se ejecutan en diferentesmáquinas virtuales, esta versión requiere un mínimo de 16 GB de RAM.

Subgraph OS (https://subgraph.com/)Nos encontramos con un sistema operativo seguro basado en Debian que

promete proporcionar una experiencia digital anónima. Ha sido diseñadopara evitar diferentes ataques de malware, es capaz de ser una plataformade comunicación segura además de proporcionar una interfaz de usuario muysencilla.

Discreete Linux (https://www.privacy-cd.org/)En este caso nos encontramos con un proyecto de Software libre que

puede ser utilizado por cualquier persona que desee llevar una vida digitalanónima también basado en Debian. Además, protege a sus usuarios contralos ataques de vigilancia accionados por troyanos y hoy día esta en fase Beta.Es una de las alternativas más adecuadas para los usuarios que no tienenun conocimiento muy profundo de estos sistemas pero que consideran la


https://www.whonix.org/

https://www.qubes-os.org/

https://subgraph.com/

https://www.privacy-cd.org/


seguridad en Internet como su principal preocupación. Hace uso de cifradosy entornos aislados para proporcionar un entorno de trabajo seguro. Asímismo no utiliza los discos duros internos del equipo, ya que almacena todossus datos en la memoria RAM o en una unidad de disco USB externa.

Kodachi (https://www.digi77.com/linux-kodachi/)Es un sistema operativo centrado en la seguridad y basado en Debian

cuyo objetivo es proporcionar una experiencia informática segura. Ponerloen marcha es muy sencillo y no necesita demasiado tiempo, ya que permitela opción de arrancar desde el Hardware del PC, o desde una unidad USBexterna para mayor seguridad. Hace uso de elementos tales como una cone-xión VPN activa, el servicio TOR y DNScrypt con el que garantiza un buennivel de privacidad. Además, todo el sistema operativo se ejecuta desde lamemoria RAM del equipo, por lo que después de apagado no queda ningúnrastro de actividad.

Tens (https://www.spi.dod.mil/lipose.htm)También conocido como Trusted End Node Security, este sistema es

distribuido y desarrollado por el Departamento de Defensa de los EstadosUnidos. Se basa en Arch Linux y puede ejecutarse en cualquier equipo contecnología Intel. Sólo arranca desde la RAM y viene cargado con un asis-tente de encriptación, un Software de encriptación simple y potente para laprotección de nuestra información con�dencial.

Tin Hat (https://sourceforge.net/projects/tinhat/)Esta propuesta es una derivación de Gentoo y es un sistema operativo

seguro que se ejecuta en su totalidad en la RAM del equipo, por lo que nomonta ningún sistema de archivos directamente en el dispositivo de arranque,evitando así la posibilidad de dejar expuesto cualquier dato. Como era deesperar, podremos arrancarlo desde un CD o desde una unidad �ash USB.Puede ejecutarse tanto en arquitecturas de Hardware de 32 como de 64 bitsy es recomendable tener conocimientos previos de Gentoo Linux.

IprediaOS (https://www.ipredia.org/os/)Para empezar diremos que I2P es una capa de comunicación P2P anónima

que se crea utilizando herramientas de código abierto, algo en lo que se basaIprediaOS, ya que orienta todo su trá�co a través de I2P y se asegura de que


https://www.digi77.com/linux-kodachi/

https://www.spi.dod.mil/lipose.htm

https://sourceforge.net/projects/tinhat/

https://www.ipredia.org/os/


toda su actividad on-line no pueda ser interceptada por terceros. Así haceuso de múltiples capas de cifrado y cabe mencionar que la red I2P es una reddinámica y distribuida.

Alpine Linux (https://alpinelinux.org/)Es una distribución diseñada principalmente para los usuarios avanzados

que valoran la seguridad, la e�ciencia de recursos y la simplicidad. En unprincipio parte como bifurcación del proyecto LEAF aunque, a diferencia deeste, Alpine mejora las características de seguridad y cuenta con un Kernelmás actual. Su funcionamiento se centra en la privacidad, por lo que utilizasu propio sistema de gestión de paquetes.

Aprender a Usar Linux La comunidad de Debian GNU/Linux te apoyapara que lo obtengas, instales y de una vez por todas puedas usar GNU/Linuxen tu computadora.Tenemos una réplica en México de Debian GNU/Linux en:

http://ftp.mx.debian.org/debian/

de aquí puedes descargar las imágenes de instalación:

http://ftp.mx.debian.org/Replicas/debianInstall/

además de manuales de instalación y administración:

http://ftp.mx.debian.org/Replicas/debianInstall/DebianAdministracion/

con distintas versiones para todos los gustos:

https://www.debian.org/releases/index.es.html

también lo puedes correr como máquina virtual (VirtualBox):

https://www.osboxes.org/debian/

o en versiones Live:

https://www.debian.org/CD/live/

¿Por que usar Debian GNU/Linux?


https://alpinelinux.org/

http://ftp.mx.debian.org/debian/

http://ftp.mx.debian.org/Replicas/debianInstall/

http://ftp.mx.debian.org/Replicas/debianInstall/DebianAdministracion/

https://www.debian.org/releases/index.es.html

https://www.osboxes.org/debian/

https://www.debian.org/CD/live/


https://www.debian.org/intro/why_debian.es.html

Arquitecturas soportadas (y sí, 32 bits seguirá soportada):

https://www.debian.org/releases/lenny/ia64/ch02s01.html.es

Entornos de escritorio soportados:

https://wiki.debian.org/es/DesktopEnvironment

Derivados de Debian:

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/69/DebianFamilyTree1210.svg

¿Qué otros sabores de GNU/Linux hay?


Ahora, Windows 10 con WSL2, tiene su propio Kernel de Linux quepermite instalar de manera casi nativa diversas distribuciones de GNU/Linuxpermitiendo tener lo mejor de ambos mundos en un mismo equipo.¿Qué estas esperando para conocerlo?...

En la red existen múltiples sitios especializados y una amplia bibliografíapara aprender a usar, administrar y optimizar cada uno de los distintos as-pectos de Linux, nosotros hemos seleccionado diversos textos que ponemos asu disposición en:

http://mmc.geo�sica.unam.mx/acl/Herramientas/SistemasOperativos/Linux/

2.5 Chrome OS y las Chromebook

Para entender la razón de ser de los Chromebooks, primero tienemos que en-tender qué es Chrome OS. Se trata de un sistema operativo creado por Googley diferente a Android. Está basado en el kernel de Linux, y utiliza Chromecomo su interfaz de usuario principal. Esto quiere decir que su aspecto esprácticamente idéntico al de Chrome, pero con algunos añadidos como unabarra de tareas, un explorador de archivos y otros elementos presentes encualquier sistema operativo.



https://www.debian.org/releases/lenny/ia64/ch02s01.html.es

https://wiki.debian.org/es/DesktopEnvironment

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/69/DebianFamilyTree1210.svg


http://mmc.geofisica.unam.mx/acl/Herramientas/SistemasOperativos/Linux/


Fue anunciado a mediados del 2009 como un intento de crear un sistemabasado en la nube y en aplicaciones web. Esto hacía que, cuando se estabaconectado a Internet pudieses hacer muchas cosas gracias a herramientascomo Google Drive o las aplicaciones de la Chrome Web Store, pero quecuando dejaba de tener Internet se limitasen mucho sus funciones.En cualquier caso, y pese a lo limitado que era en sus primeros años, poco

a poco Google lo ha ido haciendo evolucionar. Primero se empezaron a añadiropciones a las aplicaciones de Google para poderse utilizar sin conexión, algoque también bene�ció a los usuarios que utilizasen Chrome en otros sistemasoperativos.Pero la evolución más grande fue llegando después. El primer gran paso

fue el anuncio de la compatibilidad para ejecutar aplicaciones de Android, yse fue implementando directamente la tienda de aplicaciones Google Play deAndroid para hacer que la experiencia de instalarlas fuera tan nativa como enAndroid. Aun así, hay que decir que la llegada de Android a Chrome OS hasido lenta, y han tardado algunos años en hacer que todo vaya funcionandocomo debería.Y a mediados de 2018 se anunció que Google Chrome también podrá uti-

lizar aplicaciones creadas para los sistemas GNU/Linux. Con ello, el catálogode aplicaciones diseñadas para funcionar sin conexión se multiplica abrazandoa la comunidad de desarrolladores libres, aunque también es de esperar quetarde algunos años en estar todo perfectamente integrado, ya que todavía seestán lanzando poco a poco mejoras.Chrome OS es hoy en día un sistema operativo completo. Tiene lo básico,

aplicaciones nativas y compatibilidad con Android, que se une a reproductorde medios, gestor de archivos, con�guración de impresoras, etcétera. Además,al igual que el navegador, Chrome OS tiene también una versión libre llamadaChromium OS, que pese a no tener la tecnología nativa de Google sirvepara que la comunidad de desarrolladores independientes pueda ayudar amejorarlo.Ahora bien, los Chromebook son ordenadores personales que utilizan

como sistema operativo Chrome OS, desarrollado por Google y que, a dife-rencia de Windows, OS X y Linux, están pensados para utilizarse perma-nentemente conectados a Internet, ya que se basan casi al completo en lanube.



Chromebook Apps También se incluye un reproductor multimedia,y todo se sincroniza permanentemente en la nube. Por ello, si pretendemosutilizar un Chromebook sin conexión a Internet, su funcionalidad es máslimitada que la de otros ordenadores. De hecho, las aplicaciones se instalan através de Chrome Web Store, la tienda de aplicaciones integrada en GoogleChrome, con lo que algunas de las herramientas más habituales (como O¢ ceo Skype, por ejemplo) tendrían que verse reemplazadas por Google Drive yGoogle Hangouts, sin ir más lejos.

Chrome Web Store No obstante, también se pueden utilizar de formalocal sin recurrir a la Red, ya que muchos de los servicios de Google disponende un modo sin conexión que, una vez volvemos a disponer de Internet, sesincronizarán sin problemas.

¿Cómo es un Chromebook? En un Chromebook podemos utilizardispositivos USB sin problemas, como memorias y discos externos, webcams,teclados y ratones, y por lo general suelen venir con una cantidad de almace-namiento inferior a lo que estamos acostumbrados (ya que lo que se pretendees que todo esté en la nube, y no en nuestro disco duro local). De hecho, aladquirir uno se nos obsequia con 100 Gbytes de espacio en Google Drive.Igualmente, su precio suele ser bastante asequible (desde 179 dólares o

130 euros) y no requieren de un hardware potente para funcionar, siendo laligereza de recursos una de sus mayores bondades. Por su parte, los orde-nadores portátiles con Chrome OS son lo que llamamos Chromebook, mien-tras que si preferimos el formato Mini PC, estaremos ante un Chromebox.El inicio del sistema es prácticamente instantáneo y todo está listo para

funcionar en cuestión de segundos, y dadas sus características, un Chrome-book es un equipo ideal para navegar por Internet ante todo.A las aplicaciones que tengamos instaladas se accede desde la barra de

herramientas en la parte inferior de la pantalla, que en realidad se trata deun atajo a las apps que tengamos instaladas en Google Chrome.

Chromebook Integración Por supuesto, los Chromebook tambiénson multiusuario, con la ventaja de que con simplemente loguearnos conotra cuenta de Gmail todo estará tal y como lo hubiésemos con�gurado conella (aplicaciones, servicios, historial y demás), y por este mismo motivo secomplementan a la perfección con otros dispositivos (ya sean ordenadores,



smartphones o tablets) en los que utilicemos los servicios de Google, graciasa la sincronización en la nube.Además, los Chromebook también presumen de no necesitar antivirus,

pues al almacenarse todo en la nube la seguridad está integrada por defectoy corre de parte de Google.

2.6 Otros

Sistemas Operativos para PC

1.- Windows.- El sistema operativo de las ventanas es el másusado en el mundo entre sus versiones estan: Windows XP, Win-dows Vista, Windows 7, Windows 8, y su última versión Windows10.

2.- Linux.- Se puede instalar en casi cualquier plataforma, inclusoalgunas que se consideran cerradas, es el favorito de muchos por lasolidez, con�abilidad y seguridad que ofrece a los usuarios, y sobretodo porque es gratis, de aquí parten muchos sistemas operativosbasados en Linux incluyendo Android que es para móviles, paraPCs la distribución más popular es UBUNTU (Ubuntu 18.04).

3.- Mac OS.- Es el sistema operativo de Apple con su últimaversión Mac OS High Sierra, fácil de usar, muy sólido y seguro,un derivado de Unix. La elegancia de este sistema reside en suinterfaz grá�ca, intuitiva y la facilidad con que se realizan lasoperaciones.

4.- Unix.- Es un sistema sólido, seguro y con�able, por lo que esmuy usado en servidores de internet y en centros de datos. No esmuy conocido por el público, este sistema operativo data de losaños 80. En este sistema se basan tanto Linux, Mac OS, BSD yotros.

5.- BSD.- Distribución que se deriva de Unix, con la misma solidez,con�abilidad y seguridad de su ancestro. Es la base del Mac OS,a partir de la versión 10.

Sistemas Operativos para móviles



1.- Android.- Es un sistema operativo móvil basado en Linux, fuedesarrollado inicialmente por Android Inc., una �rma compradapor Google en 2005, actualmente en su versión Android 8.0 Oreo,con la pronta llegada de Android P.

2.- iOS.- Es un sistema operativo móvil de Apple (Anteriormentedenominado iPhone OS). Originalmente desarrollado para los pro-ductos iPhone, siendo después usado en dispositivos como el iPodTouch, iPad y el Apple TV. Apple, no permite la instalación deiOS en Hardware de terceros, su última versión iOS 11.

3.- Windows Phone.- Es un sistema operativo móvil desarrolladopor Microsoft, como sucesor de Windows Mobile. A diferencia desu predecesor fue enfocado en el mercado de consumo en lugardel mercado empresarial.

4.- Symbian OS.- Es un sistema operativo que fue producto dela alianza de varias empresas de telefonía móvil, entre las que seencuentran Nokia, Sony Ericsson y otros, el objetivo de Symbianfue crear un sistema operativo para terminales móviles.

5.- BlackBerry OS.- Es un sistema operativo móvil desarrolladopor Research In Motion para sus dispositivos BlackBerry. Elsistema es multitarea y tiene soporte para diferentes métodosde entrada adoptados por RIM para su uso en computadorasde mano, particularmente la trackwheel, trackball, touchpad ypantallas táctiles.

6.- HPWebOS.- Es un sistema operativo multitarea para sistemasembebidos basado en Linux, desarrollado por Palm Inc., ahorapropiedad de Hewlett-Packard Company.

7.- Bada.- Es un sistema operativo para teléfonos móviles desa-rrollado por Samsung (Bada «océano» o «mar» en coreano).esta diseñado para cubrir tanto los teléfonos inteligentes de gamaalta como los de gama baja.



3 Trabajando con Debian GNU/Linux y susDerivados

Existen distintas distribuciones de Linux6 para instalar, una de las más am-pliamente usadas es Debian GNU/Linux y sus derivados como Ubuntu. De-bian7.

Aprender a Usar Linux En la red existen múltiples sitios especializadosy una amplia bibliografía para aprender a usar, administrar y optimizar cadauno de los distintos aspectos de Linux, nosotros hemos seleccionado diversostextos que ponemos a su disposición en:

http://mmc.geo�sica.unam.mx/acl/Herramientas/SistemasOperativos/Linux/

3.1 Sistema de Archivos y Estructura de Directorios

El Sistema de Archivos de Linux o cualquier sistema de archivos, general-mente es una capa bajo el sistema operativo la cual maneja el posicionamientode tus datos en el almacenamiento, sin este el sistema no puede saber dóndeempieza y termina un archivo.

Tipos de Sistema de Archivos de Linux Cuando intentas instalarLinux, ves que Linux ofrece distintos sistemas de archivos como los siguien-tes:

Ext, Ext2, Ext3, Ext4, JFS, XFS, Btrfs y Swap

Así que, ¿que son estos sistemas de archivos que ofrece Linux?

� Ext: Antiguo y descontinuado debido a sus limitaciones.

� Ext2: Primer sistema de archivos de Linux que permite 2 terabytes dedatos.

6Una lista de las distribuciones de Linux y su árbol de vida puede verse en la páginaWeb http://futurist.se/gldt/

7Algunas de las razones para instalar GNU/Linux Debian están detalladas en su páginaWeb https://www.debian.org/intro/why_debian.es.html


https://www.debian.org

http://mmc.geofisica.unam.mx/acl/Herramientas/SistemasOperativos/Linux/

http://futurist.se/gldt/



� Ext3: Evolución del Ext2, con actualizaciones y retrocompatibilidad8.

� Ext4: Es mas rápido y permite archivos mucho más grandes con unavelocidad signi�cativa9.

� JFS: Sistemas de archivos antiguos hechos por IBM. Funcionan biencon archivos grandes y pequeños, pero falla y los archivos se corrompendespués de un largo tiempo de utilización, según los reportes.

� XFS: Sistema de archivos antiguo que funciona lento con archivos pe-queños.

� Btrfs: Hecho por Oracle. No ese estable como Ext en algunas distribu-ciones, pero se puedes decir que es buen reemplazo, si es necesario.Tiene buen rendimiento.

� Swap: Es un espacio de intercambio que es utilizado para almacenardatos temporales, reduciendo así el uso de la RAM, normalmente esdel doble del tamaño de la RAM del equipo.

En el sistema de archivos de Linux, se tiene asociado un elemento en latabla que guarda a los archivos y directorios dentro del sistema de archivos,que contiene un número. Este número identi�ca la ubicación del archivodentro del área de datos llamado inodo.Cada inodo contiene información de un �chero o directorio. En concreto,

en un inodo se guarda la siguiente información:

� El identi�cador de dispositivo del dispositivo que alberga al sistema dearchivos.

� El número de inodo que identi�ca al archivo dentro del sistema dearchivos.

� La longitud del archivo en bytes.8El único problema que tiene es que los servidores no utilizan este tipo de sistema de

archivos debido a que no soporta recuperación de archivos o Snapshots del disco.9Es una muy buena opción para discos SSD, además puedes darte cuenta que cuando

intentas instalar cualquier distribución de Linux este es el sistema de archivo por defectoque sigiere Linux.



� El identi�cador de usuario del creador o un propietario del archivo conderechos diferenciados.

� El identi�cador de grupo de un grupo de usuarios con derechos dife-renciados.

� El modo de acceso: capacidad de leer, escribir, y ejecutar el archivopor parte del propietario, del grupo y de otros usuarios.

� Las marcas de tiempo con las fechas de última modi�cación (mtime),acceso (atime) y de alteración del propio inodo (ctime).

� El número de enlaces (hard links), esto es, el número de nombres (en-tradas de directorio) asociados con este inodo.

� El área de datos ocupa el resto del disco y es equivalente a la zona dedatos en FAT. En esta zona, como su nombre indica, están almacenadoslos �cheros y directorios de nuestro sistema.

Estructura de Directorios en Linux Además de los sistemas de archivosque di�ere de la de Windows, la estructura de directorios en Linux es distinta,y es necesario conocerla para encontrar �cheros de con�guración, instalarciertos paquetes en el lugar adecuado, localizar las fuentes del Kernel, o laimagen de este, nuestros �cheros personales, etc.:

/ es el directorio principal, la raíz o root. Contiene el resto de directo-rios, es decir, todos los demás serían subdirectorios de este (incluso si estánen particiones o discos diferentes). Sin duda es el más importante.

/bin es el directorio donde se almacenan los binarios, es decir, los pro-gramas que emplea el sistema para labores administrativas como los coman-dos cp, echo, grep, mv, rm, ls, kill, ps, su, tar, etc.

/sbin la S es de System, y como su nombre indica, aquí se almacenan losbinarios o programas que emplea el propio sistema operativo para tareas dearranque, restauración, etc. Por ejemplo, fsck, mount, mkfs, reboot, swapon.



/boot es el directorio de arranque, donde está la o las imágenes delKernel Linux que se cargarían durante el arranque, y también directorios ycon�guración del propio gestor de arranque.

/etc muy importante para el administrador, ya que aquí residen los�cheros de con�guración de los componentes del sistema y otros programasinstalados.

/dev es un directorio muy especial donde se encuentran los dispositivosde bloques o carácteres, es decir, �cheros que representan la memoria, par-ticiones, discos, dispositivos de hardware, etc. Ya sabes que en LINUX yUNIX todo es un archivo, y no unidades como en Windows. Por ejemplo, eldisco duro o particiones serían /dev/sda1, /dev/sda2, /dev/sdb1, etc.

/proc es otro directorio muy especial, más que un directorio es unainterfaz por decirlo de un modo sencillo. Y aquí el sistema nos presenta losprocesos como directorios numerados con el identi�cador de procesos PID(Process ID). Dentro de cada uno de ellos estaría toda la información nece-saria para la ejecución de cada proceso en marcha. Además, encontrarías�cheros de los que extraer información importante, como cpuinfo, meminfo,etc. Es precisamente de estos �cheros de los que extraen información algunoscomandos que usamos habitualmente, como por ejemplo, cuando hacemosuso de free para consultar la memoria disponible, este comando realmenteestaría mostrando el contenido de /proc/meminfo de una forma ordenada.

/media o /mnt son los directorios donde se establecen generalmentelos puntos de montaje. Es decir, cuando insertamos algún medio extraíbleo recurso de red compartido, etc., que hayamos montado, estaría aquí si lohemos puesto como punto de montaje. El primero es más especí�co paramedios que se montan de una forma temporal.

/home es el directorio para los usuarios estándar. Por ejemplo, aquíse almacenan dentro de directorios separados (uno para cada usuario consu nombre), los �cheros personales. Por ejemplo, /home/antonio sería midirectorio personal.



/lib o /lib64 es donde se alojan las bibliotecas necesarias para losbinarios presentes en el sistema. En /lib64 estarían las de las aplicaciones de64 bits y en /lib estarían las aplicaciones de 32 bits.

/opt es un directorio que almacenarán los paquetes o programas ins-talados en el sistema que son de terceros. Por ejemplo, si instalamos algúnantivirus, Chrome, Arduino IDE o ciertos paquetes grandes, suelen instalarseaquí.

/root no hay que confundirlo con /, una cosa es el directorio raíz o rooty otra muy diferente /root. En este caso, se puede asemejar a un /home peroes exclusivo para el usuario root o usuario administrador.

/svr almacena �cheros y directorios relativos a servidores que tienesinstalados en el sistema, como Web, FTP, CVS, etc.

/sys junto con /dev y /proc, es otro de los especiales. Y como /proc,realmente no almacena nada, sino que es una interfaz también. En este caso,son �cheros virtuales con información del Kernel e incluso, se pueden emplearalgunos de sus �cheros para con�gurar ciertos parámetros del Kernel.

/tmp es el directorio para �cheros temporales de todo tipo. Es em-pleado por los usuarios para almacenar de forma temporal ciertos �cheros oincluso para almacenar cache o ciertos �cheros volátiles de navegadores Web,etc. No obstante, hay otro directorio para lo mismo en /var/tmp.

/var se trata de un directorio con directorios y �cheros que suelen cre-cer de tamaño, como bases de datos, logs, etc. Es precisamente los logs oregistros del sistema por lo que es más popular este directorio, y allí encon-trarás muchísima información de todo lo que ocurre en el sistema: /var/logs/.Dentro de dicho directorio encontrarás separados por directorios, los logs demultitud de Software, incluido el sistema.

/usr son las siglas de User System Resources, y actualmente almacena�cheros de solo lectura relativos a utilidades del usuario, como los paquetesque instalamos mediante el gestor de paquetes en nuestra distribución. Den-tro hay como una jerarquía de árbol de directorios vistos hasta ahora (casi



todos) como si de un segundo nivel se tratase. Vas a encontrar /usr/bin,/usr/lib, /usr/sbin, /usr/src, etc., que por lo dicho anteriormente y susnombres, es intuitivo saber lo que almacenan que almacenan. Solo decirque /usr/src es donde permanecerán los �cheros de código fuente.

Ten en cuenta que no todas las distribuciones de Linux siguen este es-quema y puede haber pequeñas variaciones, pero si se adaptan al estándar,no tendrás problemas al navegar por la estructura de archivos.

3.2 Trabajando en Línea de Comandos

Linux es un potente sistema operativo visual y de línea de comandos10. Enesta última se tiene una potente herramienta, en ella se encuentran desde loscomandos básicos hasta los más avanzados11, algunos de ellos son:

Manipulación de archivos y directorios

ls, pwd, cd, mkdir, rmdir, cp, mv, rm, ln, cat, touch,cmp, di¤, wc, tail, head, more, less, nano

Comandos generales

man, help, info, whatis, which, whereis, clear, w, time,whoami, date, uptime, uname, df, du, free, bc, history

Redirección y pipes

standard input y output, error, pipe

Permisos10Android tiene la base de Linux, por ello en cualquier dispositivo que soporte dicho

sistema operativo es posible instalar una aplicación para acceder a la terminal de líneade comandos � por ejemplo ConnectBot� , y en ella podemos correr los comandos quemostramos en esta sección.11En la Web se puede obtener acceso a diversos proyectos que ponen a disposición del

usuario la documentación de una gran variedad de comandos de Linux, algunos de estosproyectos son:http://man7.org/linux/man-pages/https://linux.die.net/man/https://www.kernel.org/doc/man-pages/


http://man7.org/linux/man-pages/

https://linux.die.net/man/

https://www.kernel.org/doc/man-pages/


chmod, chown, chgrp, su, useradd, usermod, deluser, passwd

Búsqueda

�nd, grep, locate

Respaldo

tar, gzip, bzip2, zip, unp

Varios

�le, typw, cal, ps, top, kill, killall, dstat, lsusb, awk, sort, sed

A continuación detallamos el uso de varios de estos comandos que seejecutan en la línea de comandos de GNU/Linux o Terminal12. Hay querecalcar que cada comando tiene una gran variedad de opciones, pero la des-cripción completa de cada comando y opciones de este, se escapa de nuestros�nes, por ello si se necesita conocer la referencia completa de dichos comandoshay varias maneras de obtenerla, entre otras haciendo uso de man, help, infoo whatis aplicado al comando de nuestro interés.

12Existen varios atajos de teclado que facilitan el navegar en la terminal de comandos,entre los que destacan:CTRL L Limpia el contenido de la terminalCTRL D Concluye la sesión en la terminal cerrando estaSHIFT Page Up/Down Navega en la terminal una página arriba o abajoCTRL A Posiciona el cursor al inicio de la líneaCTRL E Posiciona el cursor al �nal de la líneaCTRL U Borra lo que esta a la izquierda del cursorCTRL K Borra lo que esta a la derecha del cursorCTRL Y Pega lo que se quito con CTRL U, K, WTAB Autocompletar el nombre de archivo o comandoCTRL R Permite buscar dentro del historial de comandos!! Permite repetir el último comandoCTRL Z Detiene la ejecución del comando actual (permite continuar la ejecución con

fg en primer plano o bg en segundo plano)



ls (de listar), permite listar el contenido de un directorio o �chero. Lasintaxis es:

$13 ls /home/directorio

el comando ls tiene varias opciones que permiten organizar la salida, loque resulta particularmente útil cuando es muy grande. Por ejemplo, puedesusar -a para mostrar los archivos ocultos y -l para mostrar los usuarios,permisos, tamaño en Bytes y la fecha de los archivos; -h muestra el tamañoen unidades fáciles de leer � como KB, MB o GB� . Así como para todoslos comandos Linux, estas opciones pueden combinarse, terminando en algocomo:

$ ls -lha /home/directorio

Rutas Absolutas o Relativas Cuando se empieza a manejar un intér-prete de comandos, una de las cosas que más cuesta es acostumbrarte aencontrar y hacer referencia a elementos del sistema de �cheros. Mientrasque en un entorno grá�co tenemos que hacer click en carpetas y subcarpetashasta llegar al elemento deseado, en el intérprete de comandos tendremos queconseguir lo mismo, pero indicando el lugar mediante una cadena de textocompuesta por los nombres de las carpetas que hay que recorrer hasta ellugar donde se encuentra el elemento deseado. Según el sistema cada nombrede carpeta se separa por un carácter especial, que en Linux será la diagonal( / ).Estas rutas serán usadas por los comandos para saber dónde encontrar

los elementos sobre los que tienen que realizar la acción correspondiente14.Hay dos formas de utilizar rutas, una es de forma absoluta y la otra de formarelativa. Vamos a explicar la diferencia a continuación:13En el Bourne Shell y sus derivados como BASH el prompt que nos permite escribir los

diferentes comandos, generalmente termina con el caracter:

� $ para usuario sin privilegios� # para el administrador, conocido como root

14Por ejemplo, si quiero posicionarme en un directorio determinado, utilizaré el comandocd y para indicar el sitio adonde quiero ir usaré una ruta, por ejemplo cd /home/. Elcomando cp copia elementos, en este caso necesitaremos dos rutas una para el origen(elemento que quiero copias) y otra para el destino (elemento nuevo que voy a crear olugar donde voy a dejar las copias). Por lo tanto podría poner:cp /etc/passwd /home/copia_passwd.



Rutas Absolutas El sistema de �cheros es una estructura jerárquicaque en el caso de Linux tiene una raíz que se indica cuando se pone solamenteel carácter diagonal / . En la raíz estan los directorios principales del sistemaque a su vez tendrán subdirectorios en su interior. Cuando quiero indicardónde se encuentra un elemento usando una ruta absoluta, tendré que indi-carle todos los directorios por los que hay que pasar empezando desde la raízdel sistema. O lo que es lo mismo, siempre empezarán por /. Ejemplos:

/etc/apt/sources.list/var/log/syslog/home/alumno/.bashrc/usr/bin/

estas rutas suelen ser bastante largas, pero tiene como ventaja que funcio-nan siempre, independientemente del lugar desde el que ejecute la orden15.

Rutas Relativas Las rutas relativas indican el camino para encontrarun elemento, pero basándonos en el directorio desde el que se ejecuta la orden.Son mucho más cortas que las absolutas, pero para saber si son correctas ono, tenemos que saber siempre desde dónde se han utilizado.Un atajo fundamental para la construcción de rutas relativas es conocer

que al escribir .. en la ruta hace referencia al directorio padre. Por lo tantosi ejecuto:

$ cd ..

estoy dando la orden de cambiar de directorio al padre del actual, es decir,al que esta justo antes en la estructura jerárquica. El único elemento que notiene padre es la propia raíz del sistema ( / ).Las rutas relativas harán referencia a un elemento que se encuentre en

el directorio desde el que ejecutamos la orden, o usará los dos puntos paraascender a directorios superiores. Siempre que sean correctos, podemos com-binarlos de la forma que necesitemos separando cada directorio por una dia-gonal. Por ejemplo una ruta correcta podría ser: ../../fotos/personales/

15Es muy recomendable utilizar la facilidad que brinda el BASH de completar el nombrede un elemento del sistema de �cheros pulsando la tecla tabulador. Ahorrará mucho tiempoy errores.



Metacarácter o Shell Globbing: Los metacarácteres son caracteres quetienen un signi�cado especial en la línea de comandos, estos son comodinesque el sistema permite usar para especi�car los archivos que satisfacen el�ltro especi�cado a la hora de buscar, eliminar o �ltrar nombres de archivo,estos metacarácteres son: *, ?, [ ] y [^]16.

� * Se utiliza para reemplazar cero o más caracteres. Puede ser sustituidopor cualquier cadena de caracteres, ejemplos:

Muestra el contenido de las carpetas que contengan archivos deextensión txt :

$ ls *.txt

Lista todos los archivos que se llamen archivo sin importar suextensión:

$ ls archivo.*

Muestra todos los archivos con extensión jpg y que su nombretenga al �nal "chivo":

$ ls *chivo.jpg

� ? Sustituye un carácter cualquiera, ejemplos:

Muestra todos los archivos empiecen con letras o números peroque luego de ellos tengan los valores "b4ts.txt":

$ ls ?b4ts.txt

Muestra todos los archivos que inicien con ab, siga cualquier letra,número o carácter y �nalice con ts.txt :

$ ls ab?ts.txt

Muestra todos los archivos de tres letras que en medio tenga unaletra i :

16Vease también el uso de las secuencias (véase 3.7).



$ ls ?i?

� [ ] Se usa para de�nir rangos o conjuntos de caracteres a localizar, parade�nir los rangos se debe usar el guión -, si son varios caracteres seseparan por coma, ejemplos:

Muestra todos los archivos que comiencen por z o v sin importarla extensión:

$ ls [zv]*

Muestra todos los archivos que comiencen por z o v y terminencon la extensión .txt :

$ ls [zv]*.txt

Lista todos los archivos de cualquier extensión que tengan losrangos establecidos entre los corchetes:

$ ls archivo[12].*

Muestra la lista de todos los archivos que cumplan con el rangode "a-f" sin importar la extensión o el nombre:

$ ls [a-f]*

Muestra la lista de todos los archivos que inicien con cualquiercosa, pero que terminen con una letra mayúscula:

$ ls *[A-Z]

Muestra la lista de todos los archivos que inicien con una le-tra minúscula, tenga después una letra mayúscula, continue concualquier carácter, después tenga una letra a, b, c-f, z y siga concualquier cantidad de caracteres:

$ ls [a-z][A-Z]?[a,b,c-f,z]*

� [^] Este caso es contrario al anterior, este representa que se busque algoexceptuando lo que se encuentra entre los corchetes, también trabajacon rangos.

Muestra los archivos que no empiecen con una letra minúsculapero que tengan extensión .txt :

$ ls [^a-z]*.txt



pwd (de print working directory o imprimir directorio de trabajo), esun comando que imprime nuestra ruta o ubicación al momento de ejecutarlo,así evitamos perdernos si estamos trabajando con múltiples directorios ycarpetas. Su sintaxis sería:

$ pwd

cd (de change directory o cambiar directorio), es como su nombre loindica el comando que necesitarás para acceder a una ruta distinta de la quete encuentras. Por ejemplo, si estas en el directorio /home y deseas accedera /home/ejercicios, sería:

$ cd /home/ejercicios

teclear el comando cd solo regresa al directorio home del usuario (lo mismohace al teclear cd ~), teclear el comando cd - retorna al último directorio antesde hacer cambio de directorio, si estas en /home/ejercicios y deseas subir unnivel (es decir ir al directorio /home), ejecutas:

$ cd ..

mkdir (de make directory o crear directorio), crea un directorio nuevotomando en cuenta la ubicación actual. Por ejemplo, si estas en /home ydeseas crear el directorio ejercicios, sería:

$ mkdir /home/ejercicios

mkdir tiene una opción bastante útil que permite crear un árbol de di-rectorios completo que no existe. Para eso usamos la opción -p:

$ mkdir -p /home/ejercicios/prueba/uno/dos/tres

rmdir (de remove directory o borrar directorio), borra un directoriovacio

$ rmdir /home/ejercicios



cp (de copy o copiar), copia un archivo o directorio origen a un archivoo directorio destino. Por ejemplo, para copiar el archivo prueba.txt ubicadoen /home a un directorio de respaldo, podemos usar:

$ cp /home/prueba.txt /home/respaldo/prueba.txt

en la sintaxis siempre se especi�ca primero el origen y luego el destino. Siindicamos un nombre de destino diferente, cp copiará el archivo o directoriocon el nuevo nombre. El comando también cuenta con la opción -r quecopia no sólo el directorio especi�cado sino todos sus directorios internos deforma recursiva. Suponiendo que deseamos hacer una copia del directorio/home/ejercicios que a su vez tiene las carpetas ejercicio1 y ejercicio2 ensu interior, en lugar de ejecutar un comando para cada carpeta, ejecutamos:

$ cp -r /home/ejercicios /home/respaldos/

mv (de move o mover), mueve un archivo a una ruta especí�ca, y adiferencia de cp, lo elimina del origen �nalizada la operación. Por ejemplo:

$ mv /home/prueba.txt /home/respaldos/prueba2.txt

al igual que cp, en la sintaxis se especi�ca primero el origen y luego eldestino. Si indicamos un nombre de destino diferente, mv moverá el archivoo directorio con el nuevo nombre.

rm (de remove o remover), es el comando necesario para borrar unarchivo o directorio. Para borrar el archivo prueba.txt ubicado en /home,ejecutamos:

$ rm /home/prueba.txt

este comando también presenta varias opciones. La opción -r borra todoslos archivos y directorios de forma recursiva. Por otra parte, -f borra todo sinpedir con�rmación. Estas opciones pueden combinarse causando un borradorecursivo y sin con�rmación del directorio que se especi�que. Para realizaresto en el directorio respaldos ubicado en el /home, usamos:

$ rm -fr /home/respaldos

Este comando es muy peligroso, por lo tanto es importante que nos docu-mentemos bien acerca de los efectos de estas opciones en nuestro sistemapara así evitar consecuencias nefastas.



ln permite crear enlaces a los archivos, tanto físicos (hard links) comosimbólicos -s ( soft links). En pocas palabras, un enlace simbólico es comoun acceso directo en Windows o un alias en OSX mientras que un enlacefísico es un nombre diferente para la misma información en disco.Para crear un enlace físico ejecutamos:

$ ln archivo_origen nombre_enlace

Y para crear un enlace simbólico:

$ ln -s archivo_origen nombre_enlace

cat (de concatenar), Nos permite visualizar el contenido de un archivode texto sin la necesidad de un editor. Para utilizarlo solo debemos men-cionarlo junto al archivo que deseamos visualizar:

$ cat prueba.txt

touch crea un archivo vacío, si el archivo existe actualiza la hora demodi�cación. Para crear el archivo prueba1.txt en /home, sería:

$ touch /home/prueba1.txt

cmp compara el contenido de dos archivos y devuelve 0 si los archivosson idénticos ó 1 si los archivos tienen diferencias. En caso de error devuelve-1.

$ cmp -s archivo1 archivo2

también puede mostrar algo de información sobre las diferencias pero paraun reporte más detallado tenemos el siguiente comando:

di¤ al igual que cmp, compara el contenido de dos archivos pero enlugar de devolver un valor imprime en pantalla un resumen detallado línea alínea de las diferencias. Ejecutarlo es tan simple como:

$ di¤ archivo1.txt archivo2.txt

también puede usarse con directorios. En este caso comparará los nombresde los archivos correspondientes en cada directorio por orden alfabético eimprimirá en pantalla los archivos que esten en un directorio pero no estenen el otro.



wc imprime en pantalla la cantidad de saltos de línea, palabras y bytestotales que contenga un archivo. Para usarlo con un archivo cualquiera eje-cutamos:

$ wc archivo.txt

tail muestra en pantalla las últimas líneas de un archivo.

$ tail archivo.txt

por defecto siempre muestra 10 pero podemos indicarle un número dife-rente de líneas a visualizar usando el parámetro -n:

$ tail -n 50 archivo.txt

head es el comando opuesto a tail, muestra las primeras líneas de unarchivo.

$ head archivo.txt

al igual que tail, muestra por defecto las 10 primeras líneas pero podemosindicarle un número diferente usando el parámetro -n:

$ head -n 50 archivo.txt

more es un �ltro que permite paginar el contenido de un archivo paraque se vea a razón de una pantalla a la vez. Para utilizarlo simplementeejecutamos:

$ more archivo.txt

permite navegar a través del contenido del archivo usando las �echasdireccionales Arriba y Abajo, Espacio o la tecla Enter. Para salir de moreusamos la tecla Q.



less Aunque su nombre es lo opuesto de more es realmente una versiónmejorada de éste último. Es otro �ltro que permite paginar el contenido deun archivo pero que además de permitir la navegación hacia adelante y haciaatrás, esta optimizado para trabajar con archivos muy grandes. Ejecutarloes tan simple como escribir:

$ less archivo.txt

permite navegar a través del contenido del archivo usando las �echasdireccionales arriba y abajo, Espacio o la tecla Enter. Para salir de lesstambién usamos la tecla Q.

nano Es un pequeño editor de texto que esta disponible en casi todaslas distribuciones actuales de Linux, funciona con un menú en la parte deinferior que se activa con la tecla Ctrl.

$ nano archivo.txt

man muestra la documentación completa de todos los comandos. Porejemplo, para clear :

$ man clear

help proporciona ayuda de los comandos, con frecuencia puede sustituiral comandoman. Por ejemplo, para conocer la lista de comandos que soporta:

$ help

info proporciona ayuda de los comandos al igual que man y help, suuso es similar:

$ info mkdir

whatis proporciona una ayuda breve de lo que hacen los comandos, sinmostrar opciones del comando, ejemplo:

$ whatis ls



clear (de limpiar), es un sencillo comando que limpiará nuestra terminalpor completo dejándola como recién abierta. Para ello ejecutamos:

$ clear

w nos proporciona la lista de los usuarios activos en la computadora� recordemos que Linux es un sistema multiusuario� , su uso es:

$ w

time proporciona el tiempo de ejecución, que es dividido en real, usuarioy del sistema, muestra de su uso es la siguiente:

$ time ls

whoami (del inglés Who Am I o Quien Soy Yo en español) muestra elidenti�cador del usuario actual. Para ejecutarlo solo basta con invocarlo:

$ whoami

date nos muestra la fecha y hora que tiene actualmente la computadora,ejemplo:

$ date

uptime muestra el tiempo que el ordenador ha pasado encendido sinser reiniciado, así como el load average o carga promedio del sistema que esel número de trabajos que se han realizado en los últimos 1, 5 y 15 minutos.Para ver su salida, solo escribimos en la terminal:

$ uptime

uname es un programa de sistemas operativos de tipo Unix que im-prime detalles de la máquina y del sistema operativo que se esta ejecutando.Su salida es diferente dependiendo de las opciones, por ejemplo, uname solomuestra el nombre del sistema operativo pero cuando le pasamos la opción-r muestra la versión del kernel y con -a de all, su salida es mucho mascompleta. Se ejecuta de la siguiente forma:

$ uname -a



df nos muestra información de los discos y particiones en ellos, ademásde cuanto esta usado y libre en cada una de las particiones, ejemplo:

$ df

du nos muestra en bytes cuanto ocupan los directorios de nuestra actualtrayectoria de archivos, para ver las unidades más legibles usamos la opción-h, -a para conocer el tamaño de archivos y directorios y -s para el total dela trayectoria, ejemplo:

$ du -sh

free nos muestra la cantidad de memoria y Swap usada y libre del sis-tema, ejemplo:

$ free

bc es un lenguaje que soporta números de precisión arbitraria con eje-cución interactiva, ejemplo:

$ bc -l

escribir, por ejemplo:

scale = 1001/3quit

mostrará el resultado con 100 dígitos de precisión.

history muestra el historial de comandos ejecutados en la terminal,ejemplo:

$ history

para borrar dicho historial usar la opción -c, ejemplo:

$ history -c



standard input la Entrada estandar, en inglés standard input (mejorconocido como stdin) es el mecanismo por el cual un usuario le indica a losprogramas la información que estos deben procesar. Por omisión, el tecladoes la entrada estandar. La entrada estandar representa los datos que nece-sita una aplicación para funcionar, como por ejemplo un archivo de datoso información ingresada desde la terminal y es representado en la terminalcomo el tipo 0.

standard output la Salida estandar, en inglés standard output (mejorconocido como stdout) es el método por el cual el programa puede comuni-carse con el usuario. Por omisión, la salida estandar es la pantalla dondese ejecutaron las instrucciones. La salida estandar es la vía que utilizanlas aplicaciones para mostrarte información, allí podemos ver el progresoo simplemente los mensajes que la aplicación quiera darte en determinadomomento y es representado en la terminal como el tipo 1.

standard error por último existe un �ujo conocido como Error es-tandar, en inglés standard error output (mejor conocido como stderr) que esutilizado por las instrucciones para desplegar mensajes de error que surjandurante el transcurso de su ejecución. Al igual que stdout, el error estandarserá la pantalla donde se procesaron las instrucciones. El error estandar esla forma en que los programas te informan sobre los problemas que puedenencontrarse al momento de la ejecución y es representado en la terminal comoel tipo 2.

Todos estos tipos son representados físicamente como archivos en el sis-tema, todo en Linux son archivos. Así, una redirección consiste en trasladarla información de un tipo a otro, por ejemplo de la salida estandar a la en-trada estandar o del error estandar a la salida estandar. Esto lo logramosusando el símbolo>. Por ejemplo, para redireccionar la salida de un comandoy volcarla a un archivo bastaría con ejecutar:

$ ls -la > archivo.txt

Sin embargo, cada vez que ejecutemos ese comando el contenido de archivo.txtserá reemplazado por la salida del comando ls. Si queremos agregar la salidadel comando al archivo, en lugar de reemplazarla, entonces ejecutamos:

$ ls -la >> archivo.txt



Lo interesante es que, además de la salida estandar, también podemosredireccionar el error estandar y la entrada estandar. Si queremos forzar aque un programa nos imprima en pantalla los errores que consiga durante suejecución podemos redireccionar el error estandar hacia la salida estandar.Eso lo logramos ejecutando:

$ programa 2>&1

¿Recuerdan que más arriba se comento que Linux identi�ca a cada tipocon un número? Bueno, aquí es donde esos números cobran sentido. El tipo2 es el error estandar y el tipo 1 es la salida estandar. En los ejemplos previosno tuvimos la necesidad de especi�car el tipo 1 porque la terminal lo asumepero pudimos expresarlos explícitamente de la siguiente manera:

$ ls -la 1> archivo.txt$ ls -la 1>> archivo.txt

Podemos, por ejemplo, contar las líneas que tiene un archivo redireccio-nando la entrada estandar de wc hacia un archivo de texto. Así:

$ wc < archivo.txt

También podemos hacer algo muy común en la administración de sis-temas, descartar el error estandar de un proceso. Para eso ejecutamos:

$ programa 2> /dev/null

O incluso descartar su salida estandar:

$ programa > /dev/null

En Linux, /dev/null es un archivo especial al que se envía cualquier in-formación que quiera ser descartada.

pipe permite redireccionar la salida de un comando hacia la entrada deotro, por ejemplo:$ ls j more



chmod (del inglés change mode) es un comando que permite cambiarlos permisos de acceso de un directorio o archivo. Su sintaxis es:

$ chmod [opciones] <modo> <archivo>

donde opciones nos permite entre otras cosas, cambiar los permisos re-cursivamente para un directorio con -R, modo son los permisos de lectura,escritura y ejecución representados en notación octal17 y archivo es el nombredel directorio o archivo que queremos modi�car.Por ejemplo, para asignar permisos de lectura, escritura y ejecución para

el dueño, el grupo y remover los permisos para el resto de los usuarios alarchivo prueba.txt, sería:

$ chmod 770 prueba.txt

chown (del inglés change owner) nos permite cambiar el propietario deun archivo o directorio. Su sintaxis es:

$ chown [opciones] <nuevo-propietario> <archivo>

donde opciones son las opciones del comando, como -R para cambiarrecursivamente el propietario de un directorio y todo su contenido, nuevo-propietario será el nuevo propietario y archivo es el nombre del directorio oarchivo que queremos modi�car.Por ejemplo, para cambiarle el propietario del directorio /home/ejercicios

y todo su contenido y asignarlo al usuario pedro, hacemos:

$ chown -R pedro /home/ejercicios

17Octal Binario Modo Archivo

0 000 - - -1 001 - - x2 010 - w -3 011 - w x4 100 r - -5 101 r w -6 110 r w -7 111 r w x



chgrp (del inglés change group) nos permite cambiar el grupo de unarchivo o directorio. Su sintaxis es:

$ chgrp [opciones] <nuevo-grupo> <archivo>

donde opciones son las opciones del comando, como -R para cambiar re-cursivamente el grupo de un directorio y todo su contenido, nuevo-grupo seráel nuevo grupo y archivo es el nombre del directorio o archivo que queremosmodi�car.Por ejemplo, para cambiarle el grupo del directorio /home/ejercicios y

todo su contenido y asignarlo al usuario pedro, hacemos:

$ chgrp -R pedro /home/ejercicios

su permite cambiar las credenciales del usuario, es decir ser otro usuario,el usuario del que comúnmente se desea adquirir sus credenciales es el de root,ejemplo:

$ su

useradd (de agregar usuario) se utiliza para crear nuevos usuarios entu sistema Linux. Su sintaxis es:

$ useradd [opciones] <nombre-usuario>

donde opciones nos permite asignar un grupo al usuario con -g, asignar eldirectorio /home con -d, crearlo con -m si no existía previamente y -s paraasignarle un intérprete de comandos o shell, entre otras.Así, para crear el usuario andrea cuyo grupo principal será editores, eje-

cutamos:

$ useradd -g editores -d /home/andrea -m -s /bin/bash andrea

usermod (de modi�car usuario) modi�ca algunos parámetros de unusuario existente, como el nombre, su directorio /home y los grupos a losque pertenece, entre otros. Su sintaxis es:

$ usermod [opciones] <nombre-usuario>

donde opciones cambia el directorio home con -d, mueve todo el contenidodel directorio anterior con -m y cambia el nombre de usuario con -l, entreotras. Para cambiar el nombre al usuario andrea por violeta, sería:

$ usermod -l violeta andrea



deluser (del inglés delete user) es un sencillo comando para borrarusuarios. Tiene la opción -r que adicionalmente borra su directorio /home.Para borrar el usuario violeta con su /home, ejecutamos:

$ deluser -r violeta

passwd (del inglés password) es una utilidad que se usa para cambiaro generar la contraseña de un usuario existente. Al invocarlo, pedirá lacontraseña actual (si existe) y luego que la contraseña nueva sea introducidados veces para veri�car que fue escrita correctamente. Por ejemplo paraasignar una contraseña al usuario violeta, sería:

$ passwd violeta

�nd permite buscar dentro del sistema de archivos un directorio o archivosque concuerden con el patrón dado, por ejemplo:$ �nd /home -name a*.pdfbusca desde la trayectoria /home, todos los archivos que concluyan con

.pdf y nos muestra las trayectorias a los archivos que concuerdan con losolicitado.Este comando tiene una gran gama de opciones para buscar lo que se

desee en un sistema de archivos, para ver las diversas opciones consulte elmanual del comando.

grep permite buscar en archivos un determinado patrón, mostrando lalínea que lo contiene, por ejemplo:busca en todos los archivos *.txt la cadena chmod:

$ grep chmod *.txt

busca en todos los archivos *.log la cadena error, ignorando si esta enmayúsculas o minúsculas:

$ grep -i error *.log

busca en todos los archivos *.log aquellas que no tengan la cadena error:

$ grep -v error *.log



busca en todos los archivos *.log aquellos que tengan a la cadena erroro fatal:

$ grep �errornjfatal�*.log

busca en todos los archivos *.log aquellos que tengan a la cadena erroro fatal:

$ grep -E �errorjfatal�*.log

busca en todos los archivos *.log aquellos que tengan a la cadena erroro fatal, marcando en color las cadenas encontradas:

$ grep �color -E �errorjfatal�*.log

locate permite buscar archivos o directorios cuyo nombre coincida conel patrón dado, por ejemplo:

$ locate *dir2*

tar permite respaladar en un solo archivo un grupo de archivos y/odirectorios sin compactarlos, para ello usar:

$ tar -cvf nombre.tar directorio

para restaurar usar:

$ tar -xvf nombre.tar

gzip permite respaladar en un solo archivo un grupo de archivos y/odirectorios compactandolos usando gzip, para ello usar:

$ tar -cvf nombre.tar directorio$ gzip �best nombre.tar

o usar:

$ tar -zcvf nombre.tar.gz directorio

para restaurar usar:



$ gunzip nombre.tar.gz$ tar -xvf nombre.tar

o usar:

$ tar -zxvf nombre.tar.gz

con GZIP comprimir y descomprimir respectivamente:

$ gzip �chero$ gzip -d �chero.gz

bzip2 permite respaladar en un solo archivo un grupo de archivos y/odirectorios compactándolos usando bzip2, para ello usar:

$ bzip �chero$ bzip -d �chero.bz2

zip permite respaladar en un solo archivo un grupo de archivos y/odirectorios compactándolos usando zip, para ello usar:

$ zip archivo.zip �cheros$ unzip archivo.zip

si al descompactar existe algún error, es posible recuperar parte de losarchivos mediante:

$ zip -F archive.zip -O archive-�xed.zip

o usar -FF, después usar:

$ jar xvf archive-�xed.zip

otra alternativa es usar:

$ bsdtar xf archivo.zip

unp permite descomprimir de casi cualquier formato de respaldo, suuso es de lo más sencillo, a saber:

$ unp archivo.compactado



�le determina el tipo de un archivo y te imprime en pantalla el resul-tado. No hace falta que el archivo tenga una extensión para que �le determinesu tipo, pues la aplicación ejecuta una serie de pruebas sobre el mismo paratratar de clasi�carlo.

$ �le un_archivo_de_texto.txt

type permite identi�car el comando pasado como parámetro indicandola trayectoria si es comando externo o si es comando interno al Shell, ejemplo:

$ type ls

cal nos muestra el calendario del mes actual, ejemplo:

$ cal

ps nos muestra los procesos activos del sistema junto con informaciónde la ejecución de los mismos, ejemplo:

$ ps

top nos muestra en tiempo real los procesos activos del sistema juntocon información como el número de cores, memoria real, usada y libre entreotra información importante del sistema, ejemplo:

$ ps

para salir del comando, es necesario teclear la letra q.

kill es un comando utilizado para enviar mensajes sencillos a los proce-sos ejecutándose en segundo plano en el sistema. Por defecto el mensaje quese envía es la señal de terminación. Su sintaxis más sencilla es:

$ kill [-s] <pid>



donde -s es la señal a enviar, de no ser especi�cada ninguna se manda laseñal por defecto y pid es el identi�cador del proceso. Otra de sus opcioneses -9 que fuerza la terminación de un proceso.En Linux cada comando, proceso o ventana grá�ca tiene un número de

proceso (PID), este se puede obtener mediante el comando ps o top, y elcomando kill puede concluir con la ejecución del PID indicado y todos sussubprocesos � el usuario sólo puede matar sus propios procesos, root puede�nanizar (matar) los procesos de cualquier usuario� , ejemplo:Por ejemplo, para terminar un proceso cuyo PID es 3477, ejecutamos:

$ kill 3477

killall permite �nalizar (matar) todas las instancias de ejecución de uncomando, por ejemplo:

$ killall �refox-esr

dstat muestra información segundo a segundo del uso del procesador,disco, red entre otros, ejemplo:

$ dstst

lsusb lista los dispositivos usb del sistema además información del fa-bricante del mismo, ejemplo:

$ lsusb

awk permite procesar, analizar archivos de texto que esten organizadospor �las y columnas, ejemplo:$ awk -F�:��{ print $1 }�/etc/passwdnos mostrarán todos los usuarios que tiene el sistema, los cuales estan

dados de alta en el archivo del sistema /etc/passwd

sort imprime en pantalla las líneas de un archivo ordenadas alfabética-mente. Para ejecutarlo basta con:

$ sort archivo.txt



sed es considerado un editor de texto orientado a "�ujo" � en contra-posición a los clásicos editores «interactivos» � el cual acepta como entradaun archivo o entrada estandar; cada línea es procesada y el resultado esenviado a la salida estandard, ejemplo:

$ sed �3,5d��chero.txt

borrará las líneas tres a cinco de archivo �chero.txt, otro ejemplo:

$ sed �/^$/d��chero.txt

borra todas las líneas en blanco del archivo �chero.txt.

Aprender a Trabajar con Linux En la red existen múltiples sitios espe-cializados y una amplia bibliografía para aprender a trabajar en cada uno delos distintos aspectos de Linux, nosotros hemos seleccionado diversos textosque ponemos a su disposición en:

http://mmc.geo�sica.unam.mx/acl/Herramientas/SistemasOperativos/

3.3 Cómo buscar archivos

La búsqueda de archivos de GNU/Linux se puede hacer con por lo menosdos comandos diferentes para buscar archivos: �nd (que traduce encontrar)y locate (que traduce ubicar).

Usando el comando �nd El comando más común utilizado para encon-trar y �ltrar archivos es a través del comando �nd. El diseño básico de estecomando es el siguiente:

�nd <directorio inicio> <opciones> <termino búsqueda>

El argumento <directorio inicio> es el punto de origen de donde deseasiniciar la búsqueda. Esto es útil si tienes una idea aproximada de dónde po-dría estar ubicado el archivo deseado, ya que hace más especí�ca la búsqueda.La mayoría de las veces, sin embargo, querrás buscar el archivo en todo elsistema. Puedes hacer esto reemplazando tu ruta con una barra " / ", que


http://mmc.geofisica.unam.mx/acl/Herramientas/SistemasOperativos/


es el símbolo del directorio raíz. A veces es posible que quieras iniciar labúsqueda desde el directorio de trabajo actual, es decir, el directorio dondeestá abierto el terminal. Esto se puede hacer con el argumento punto " . ".Para averiguar tu directorio actual, usa el comando pwd. Finalmente, paracomenzar la búsqueda de archivos desde tu carpeta de inicio, usa el símbolo" ~".El segundo argumento es el �ltro que deseas usar para buscar tu archivo.

Este podría ser el nombre, tipo, fecha de creación o de modi�cación delarchivo, etc. El tercer argumento es una continuación del segundo, donde seespeci�cará el término de búsqueda relevante.

Búsqueda por Nombre Por supuesto, el método más común y obviopara buscar un archivo es usar su nombre. Para ejecutar una consulta debúsqueda simple usando el nombre del archivo, usa el comando �nd de lasiguiente manera:

$ �nd . -name "archivo"

En el comando anterior, usamos la opción -name y buscamos un archivollamado archivo. Ten presente que comenzamos la búsqueda en nuestro di-rectorio actual.Una cosa importante para recordar cuando se utiliza el estándar es el ar-

gumento -name, que busca términos distinguiendo entre mayúsculas y minús-culas en GNU/Linux. Por lo tanto, si conoces el nombre del archivo, perono estás seguro de su las mayúsculas y minúsculas, usa el comando �nd deesta manera:

$ �nd . -iname "archivo"

Otra forma de utilizar la opción name es buscar todos los archivos sinuna palabra clave en el nombre. En GNU/Linux, puedes hacer esto de dosmaneras. El primer método implica el uso de la palabra clave -not de lasiguiente manera:

$ �nd . -not -name "archivo"

También podemos usar " ! ", aunque debe estar precedido por el identi-�cador de escape para que GNU/Linux sepa que esta es parte del comandode búsqueda y no una independiente.



$ �nd . n! -name "archivo"

También puede buscar varios archivos con un formato común como .txt,lo cual podría ser útil en algunos casos:

$ �nd . -name "*.txt"

Esto listará todos los archivos de texto conmenzando con la carpeta ac-tual.Finalmente, si deseas buscar un determinado archivo por nombre y elim-

inarlo, usa el argumento -delete después del nombre del archivo:

�nd . -name "archivo" -delete

Otra forma es usar:

$ �nd . -name "archivo" j xargs rm -f

Búsqueda por Tipo Para la mayoría de los usuarios, basta con sabercómo encontrar archivos por sus nombres. Sin embargo, siempre es útilconocer todas las herramientas que se ofrecen para aprovechar GNU/Linuxal máximo.Aquí es donde entra en juego el argumento -type. GNU/Linux ofrece a

los usuarios las siguientes opciones para buscar archivos por tipo:

f - archivo normal

d - directorio o carpeta

l - enlace simbólico

c - dispositivos de caracteres

b - dispositivos de bloque

Un ejemplo simple del uso del tipo de archivo para la búsqueda se puedever a continuación:

$ �nd / -type d



Esto mostrará una lista de todos los directorios presentes en el sistema dearchivos, al haber comenzado la búsqueda desde nuestro directorio raíz conel símbolo de barra inclinada.También puedes concatenar las opciones -type y -name para hacer tus

búsquedas aún más especí�cas:

$ �nd / -type f -name "archivo"

Esto buscará archivos llamados archivo, excluyendo directorios o enlaces.Algunas veces es necesario acotar la profundidad de la búsqueda y limi-

tarla, digamos al actual directorio, por ejemplo:

$ �nd . -maxdepth 1 -type f -newer archivo

Búsqueda por Fecha Si quieres buscar archivos en función de su fechade acceso y las registros de fecha de modi�cación, GNU/Linux te ofrece lasherramientas para hacerlo. Hay 3 registros de tiempo de los cuales Linuxrealiza seguimiento en los archivos:

� Tiempo de acceso (-atime) - Fecha más reciente en que el archivo fueleído o escrito.

� Tiempo de modi�cación (-mtime) - Fecha más reciente en que se mod-i�có el archivo.

� Hora de cambio (-ctime) - Fecha más reciente en que se actualizaronlos metadatos del archivo.

Esta opción debe usarse con un número. Este número especi�ca el númerode días desde que se accedió, modi�có o cambió el archivo. La forma mássencilla de buscar archivos por tiempo es:

$ �nd / -atime 1

Esto encontrará todos los archivos a los que se accedió hace un día desdeel momento actual. Esto signi�ca que se listarán todos los archivos que fueronleídos y/o escritos desde el día anterior.Podemos hacer que nuestras consultas sean más precisas con los signos

más (+) y menos (-) precediendo al número de días. Por ejemplo:



$ �nd / -mtime +2

Esto listará todos los archivos que tienen un tiempo de modi�cación demás de dos días.Para buscar todos los archivos cuyos metadatos de inodo se actualizaron

hace menos de un día, ejecuta lo siguiente:

$�nd / -ctime -1

Finalmente, hay algunos argumentos adicionales además de estos 3 quetambién están relacionados con las búsquedas por fecha. El argumento -<time-descriptor>min busca cuántos minutos han pasado. Se puede usarasí:

$�nd / -mmin -1

Esto buscará archivos que se modi�caron hace menos de un minuto.Además, el argumento -newer se puede usar para comparar la antigüedad dedos archivos y encontrar el más reciente.Búsqueda por tamañoAl igual que GNU/Linux te brinda la opción de buscar archivos basados

en registros de tiempo, también te permite hacer lo mismo con los tamaños.La sintaxis básica para buscar archivos por tamaño es:

$ �nd<directorio inicio> -size<tamaño> <unidad tamaño>

Puedes especi�car las siguientes unidades de tamaño:

c - bytes

k - kilobytes

M - megabytes

G - gigabytes

b - trozos de 512 bytes

Un ejemplo simple de cómo usar el comando �nd para los tamaños dearchivo es el siguiente:

$ �nd / -size 10M



Esto buscará en tu sistema archivos que tengan exactamente 10 megabytesde tamaño. Al igual que cuando buscaste en función del tiempo, puedes �l-trar aún más tus búsquedas con los signos más y menos:

$ �nd / -size +5G

El comando anterior listará todos los archivos de tu disco que tengan másde 5 Gigabytes de tamaño. De manera similar, puede lograr esto con el signomenos para indicar "menor que" en tus consultas.Además podemos pedir que la búsqueda nos entregue los datos de los

archivos encontrados usando el comando ls -l, por ejemplo:

�nd . -size +1000c -exec ls -l {} n;

Búsqueda por Propiedad La jerarquía de privilegios de Linux tam-bién se puede utilizar al buscar archivos. GNU/Linux te da la capacidadde especi�car tus búsquedas según la propiedad del archivo, así como lospermisos otorgados a diferentes usuarios.Para buscar archivos de un determinado propietario, se debe ejecutar el

siguiente comando:

$ �nd / -user usr

Esto devolverá una lista de todos los archivos que posee el usuario llamadousr. Similar a los nombres de usuario, también podemos buscar archivos através de nombres de grupo:

$ �nd / -group otro

Esto buscará aquellos archivos que son propiedad del grupo llamado otro.

Búsqueda por permisos Los usuarios que desean buscar archivosbasados en los permisos de los archivos18 pueden hacerlo usando la opción-perm del comando �nd. Por ejemplo:18Octal Binario Modo Archivo0 000 - - -1 001 - - x2 010 - w -3 011 - w x4 100 r - -5 101 r w -6 110 r w -7 111 r w x



$ �nd / -perm 644

En GNU/Linux, 644 corresponde a permisos de lectura y escritura. Loque signi�ca que este comando buscará todos los archivos que solo tienenpermisos de lectura y escritura. Puedes jugar con esta opción un poco más,así:

$ �nd / -perm -644

Esto mostrará todos los archivos que tengan al menos el permiso 644.

Otras opciones útiles Además de todos estos métodos de búsquedade archivos, hay otras opciones útiles que uno debería recordar. Por ejemplo,para buscar archivos y carpetas vacíos en tu sistema, usa lo siguiente:

$ �nd / -empty

Del mismo modo, para buscar todos los ejecutables guardados en tu disco,utiliza la opción -exec:

$ �nd / -exec

Para buscar archivos legibles, puedes ejecutar el siguiente comando:

$ �nd / -read

Usando el comando Locate En este punto, podrías cuestionar la necesi-dad de tener una alternativa para el comando �nd. Después de todo, hacetodo lo necesario para buscar archivos. Sin embargo, locate es una alternativaútil, ya que es más rápido que �nd para buscar en todo el sistema.Por defecto, GNU/Linux no viene con el comando locate preinstalado.

Para obtener el paquete, ejecuta los siguientes comandos en tu terminal:

# apt install mlocate

Ahora que has adquirido locate, puedes usarlo para buscar archivos así:

$ locate archivo



Puedes usar el argumento -b para una búsqueda más especí�ca. Solobuscará el "nombre base" del archivo, enumerando efectivamente solo losarchivos que tienen el término de búsqueda en lugar de devolver los directoriosque conducen a los archivos.

$ locate -b archivo

Otros argumentos disponibles incluyen:

-e muestra entradas de archivos existentes en el momento en quese ejecuta el comando locate.

-q inhabilita la visualización de errores encontrados en el procesode búsqueda.

-c muestra la cantidad de archivos que coinciden, en lugar de losnombres de los archivos

El comando locate estándar a veces puede mostrar archivos que han sidoeliminados. Esto se debe a que el comando locate busca en la base de datosprincipal del sistema operativo GNU/Linux. Si esa base de datos no seactualiza, incluso los archivos eliminados pueden aparecer en los resultadosde búsqueda. Puedes actualizar manualmente la base de datos ejecutando losiguiente:# updatedb

3.4 Monitorear el Desempeño

Existen múltiples herramientas para ser usadas en línea de comandos y am-biente grá�co que permiten monitorear el desempeño y uso de una computa-dora con GNU/Linux, estas se pueden usar para administrar el sistema ylas comunicaciones por red, estos comandos19 están disponibles en todas lasdistribuciones de GNU/Linux y son normalmente usados para determinarproblemas de desempeño en nuestro sistema de cómputo.

19Algunos comandos son utilizados por cualquier usuario y otros solo por el admin-istrador.



lscpu Para conocer el tipo de CPU y sus características podemos usartambién cat /proc/cpuinfo, si deseamos un análisis más detallado están loscomandos:

lscpi, cpuid, dmidecode, inxi, hardinfo, lshw, hwinfo, nproc

free Despliega la memoria total, usada, compartida, en Cache y libre delsistema, podemos usar también cat /proc/meminfo, si deseamos un análisismás detallado están los comandos:

top, vmstat, dstat

df Despliega las particiones reales y lógicas, tamaño, espacio disponible,usado y punto de montaje de los discos en el sistema. Otra variante es:

dfc

du Despliega el uso de disco de la carpeta actual y sus subcarpetas.Otra variante es:

ncdu

top Muestra el desempeño de nuestro equipo actualizando cada segundoel uso del CPU, Memoria, Swap, Cache, Bu¤er y los procesos que estáncorriendo en el sistema actualmente y en cada proceso que corre, se muestrael identi�cador, el porcentaje de CPU y memoria usada. Otras variantes son:

htop, glances, conky, nmon, atop, gtop, ps, mpstat, collectl,sar, pstree, pgrep, pkill, kill, killall, Linux Process Viewer, etc.

dstat Muestra las estadísticas de recursos de todo el sistema de formaversátil en tiempo real, combina la capacidad de comandos como iostat, vm-stat, netstat e ifstat. Otras opciones son:

dstat, nload, collectl, iptraf, iftop, mtr, bmon, slurn, tcptrack,nethogs, monitorix, nmon, glances



vmstat Muestra las estadísticas de la memoria virtual, hilos del Kernel,uso de discos, procesos del sistema, entradas y salidas de bloque, interruptoresy actividad del CPU, entre otras opciones, este comando esta contenido enel paquete systat. Otras opciones son:

dstat, sar, vnstat, mpstat, iostat, iotop, top, collectl, nmon,glances

netstat Permite monitorizar los paquetes de red que entran y salen,genera estadísticas de su uso, es un paquete que permite encontrar problemasde desempeño en las comunicaciones de red. Otras opciones son:

dstat, collectl, iptraf, iftop, ifstat, mtr, nethogs, monitorix,nmon, bwm-ng, cbm, speedometer, pkstat, netwatch, trafshow,netload, glances

iotop Permite conocer qué procesos están generando actividades de lec-tura y grabación en los discos del sistema, así es posible conocer qué procesosestán sobrecargando el sistema. Otras opciones son:

iostat, vmstat, htop, glances, netdata, netstat, nmon, collectl,glances

iostat Este permite conocer estadísticas de uso del sistema de entrada/salidaincluyendo dispositivos, discos locales, discos remotos tales como NFS ySAMBA. Otras opciones son:

iotop, dstat, nfsstat, ifstat, atop, nmon, collectl, glances

lsof Permite conocer la lista de archivos abiertos además de SocketsNetwork, Pipes, Dispositivos y procesos. Su principal uso es conocer quéproceso tiene un disco que no se puede desmontar y manda un error de queun archivo esta siendo usado o está abierto.

tcpdump Es uno de los comando más usados para analizar paquetesde red y es usado para capturar o �ltrar paquetes TCP/IP que se reciben ose trans�eren en una interfaz de red especi�ca. También permite grabar lospaquetes capturados para un análisis posterior. Otras opciones son:

arpwatch, suricata, wireshark, vnstat, negios, collectl, glances



3.5 Compresores y Descompresores de Archivos

Para manejar de manera óptima y fácil un conjunto de archivos es necesarioagruparlos y/o compactarlos, existen múltiples programas para tal efectocomo tar, gzip, bz2, xa, zip, lha, arj, zoo, rar, etc20.Para instalar los programas más comunes en Debian GNU/Linux usar:

# apt install gzip pigz unzip zip pbzip2 bzip2 lbzip2 arj zoounrar lhasa ncompress p7zip-full p7zip-rar unace unace-nonfreezutils cpio pax unp lzma xz-utils pxz pixz kgb rar rarcrack zpaqbsdtar dtrx lzop plzip lzip lrzip restic zstd

y su uso básico es el siguiente:

Para respaldar un grupo de archivos y/o directorios en formato tar, usa-mos:

$ tar -cvf nombre.tar directorio

para restaurar, usamos:

$ tar -xvf nombre.tar

también podemos integrarlo en un programa BASH como el mostrado en(véase 3.7).

Para respaldar y compactar un grupo de archivos y/o directorios en for-mato tar.gz, usamos:

$ tar -cvf nombre.tar.gz directorio$ gzip �best nombre.tar

o usamos:

$ tar -zcvf nombre.tar.gz directorio

o usamos:20Algunos de estos programas son secuenciales y otros paralelos como: pigz, plzip,

pbzip2, lrzip, lbzip2, pixz, pxz.



$ tar -jcvf nombre.tar.bz2 directorio

para restaurar, usamos:

$ gunzip nombre.tar.gz$ tar -xvf nombre.tar

o usamos:

$ tar -zxvf nombre.tar.gz

o usamos:

$ tar -jxvf nombre.tar.bz2

Para compactar archivos y/o directorios al formato gzip, usamos:

$ gzip �cheros

y para descompactarlo usamos:

$ gzip -d �chero.gz

o

$gunzip �chero.gz

Para compactar archivos y/o directorios al formato bz2, bz, tbz2 tbz obzip2, usamos:

$ bzip2 �cheros

y para descompactarlo usamos:

$ bzip2 -d �chero.bz2

podemos descomprimir usando el comando bzcat mediante:

bzcat -dc �chero.bz2



o bien descomprimir usando el comando bunzip2 mediante:

bunzip2 �chero.bz2

Para respaldar y compactar un grupo de archivos y/o directorios en for-mato tar.xz, usamos:

$ tar -cvJf nombre.tar.xz directorio

podemos descomprimir usando:

$ tar -Jxvf nombre.tar.xz

Para respaldar y compactar un grupo de archivos y/o directorios al for-mato zip, usamos:

$ zip -r archivo.zip �cheros

para descompactar el contenido, usamos:

$ unzip archivo.zip

si deseamos conocer los archivos y directorios que contiene un archivo.zipsin descomprimir, usamos:

$ zipinfo archivo.zip

si al descompactar existe algún error, es posible recuperar parte de losarchivos mediante:

$ zip -F archive.zip -O archive-�xed.zip

o usar -FF, después usar:

$ jar xvf archive-�xed.zip

otra alternativa es usar:

$ bsdtar xf archivo.zip



Para respaldar y compactar un grupo de archivos y/o directorios en for-mato 7-zip, usamos:

$ 7z a archivo.7z �cheros

para restaurar usamos:

$ 7z e archivo.7z

Para respaldar y compactar un grupo de archivos y/o directorios en for-mato zst, usamos:

$ zstd �cheros -o archivo.zst


$ zstd -d archivo.zst

o usamos:

unzstd archivo.zst

Para respaldar y compactar un grupo de archivos y/o directorios en for-mato lha, usamos:

$ lha a archivo.lha �cheros


$ lha x archivo.lha

Para respaldar y compactar un grupo de archivos y/o directorios en for-mato arj, usamos:

$ arj a archivo.arj �cheros




$ arj x archivo.arj$ unarj archivo.arj

Para respaldar y compactar un grupo de archivos y/o directorios en for-mato zoo, usamos:

$ zoo a archivo.zoo �cheros


$ zoo x archivo.zoo

Para respaldar y compactar un grupo de archivos y/o directorios al for-mato rar, usamos:

$ rar a archivo.rar �cheros


$ rar x archivo.rar$ unrar archivo.rar

En algunos casos, archivos rar de Windows no es posible descomprimirloscorrectamente en Linux, para descomprimirlos podemos descargar utileríasGNU para Win32 de:

http://unxutils.sourceforge.net/

entre ellas, descargar unrar (es un sólo archivo zip) de la direccion:

http://sourceforge.net/projects/unxutils/

ahora usando Wine es posible descomprimir los archivos desde Linux me-diante:

$ wine unrar.exe e archivo.rar

Para descomprimir archivos rar o zip rotos, usar:


http://unxutils.sourceforge.net/

http://sourceforge.net/projects/unxutils/


$ unrar e -kb -y nombreArchivo.rar

o usamos:

$ bsdtar xf nombreArchivo.zip

Existe un programa llamado unp que permite descomprimir de casi cual-quier formato, su uso es de lo más sencillo, a saber:

$ unp archivoCompactado

Cuando se tiene una lista de archivos de distintas trayectorias o es re-sultado de una búsqueda, para compactar es preferible usar a�o. Podemosinstalarlo usando:

# apt install a�o

Para compactar, digamos todos los archivos *.?pp (programas de C++)usar:

$ �nd . -name *.?pp j a�o -o -Z fuentes

para descompactarlos, usar:

$ a�o -i -Z fuentes

Si se desea compactar usando GZIP, usar:

$ cat lista j a�o -o -Z -G 9 fuentes

Si se desea ver el listado de archivos que contiene fuentes, usar:

$ a�o -t fuentes

Si se desea compactar y mandar a otra máquina usar:

$ �nd . -name *.?pp j a�o -o -Z user@servidor%ssh:fuentes

Como el uso de a�o no necesita extensión en el archivo, para descom-pactarlo de cualquier formato es recomendable usar unp, este escoge el mejormétodo para el archivo en cuestión:

$ unp archivoCompactado



3.6 Copiar Archivos entre Equipos

Para transmitir archivos y/o directorios de una máquina a otra es recomen-dable usar el comando scp de Linux que trabaja con SSH, este tiene unasintaxis similar al del comando cp, con la salvedad que es necesario indicar elusuario, la máquina y el subdirectorio de trabajo del archivo y/o directoriopara el destino, fuente o ambos.

Por ejemplo, si se desea transmitir un archivo a una máquina HOST conusuario usr, en el directorio ~/Datos/ estando en sesión en otra máquina, seusa la siguiente sintaxis:

$ scp archivo.dat usr@HOST:~/Datos/

Si se desea transmitir un subdirectorio a la máquina HOST, en el direc-torio home del usuario (denotado con .), se usa la siguiente sintaxis:

$ scp -r Directorio usr@HOST:.

Si se desea copiar un archivo de una máquina remota a nuestra máquina,usamos:

$ scp usr@HOST:/home/user/archivo /home/local-username/carpeta

o de forma alternativa usamos (. indica el directorio donde el usuario seencuentra):

$ scp user@HOST:/home/user/archivo .

Si se desea copiar de una máquina remota a otra máquina remota, usamos:

$ scp user1@HOST1:/home/user1/archivo user2@HOST2:/home/user2/

Si se desea transferir multiples archivos podemos usar:

$ scp �le1.txt �le2.txt user@HOST:/home/user/



o de forma alternativa usamos (. indica el directorio donde el usuario seencuentra):

$ scp user@host:/home/user/n{�le1.txt,�le2.txtn} .

En el caso que se quiera limitar el ancho de banda en la transmisión dearchivos por scp, usar:

$ scp -l 400 user@server:/home/user/* .

En el caso de que se desee usar otro puerto distinto al de imisión (22)usar:

$ scp -P 4455 �le.txt user@HOST:/home/user/�le.txt

En el caso de querer incrementar la velocidad de transferencia en el usode scp, la opción más viable es el cambiar la encriptación usada por omisiónpor otras como 3des-cbc, aes128-cbc, aes192-cbc, aes256-cbc, aes-128-ctr,aes192-ctr, eas256-ctr, arcfour256, arcfour, blow�sh-cbc y cast128-cbc medi-ante:

$ scp -c blow�sh user@server:/home/user/�le .

o de forma alternativa usamos:

$ scp -c arcfour256 user@HOST:/home/user/�le .

Si se desea que no se muestre información de la transferencia de losarchivos al usar scp usar:

$ scp -q SourceFile user@HOST:/home/user/TargetFile

o si desea ver más información en la transferencia usar:

$ scp -v SourceFile user@HOST:/home/user/TargetFile

Si se instala sshpass, entonces hacemos:



$ sshpass -p "your_password" scp -r backup_user@target_ip:/home//backup/$name

Si se trabaja en varias máquinas y se desea tener sincronizada una omás carpetas, una opcion es usar rsync conjuntamente con ssh, este permitetrasmitir solo aquello que ha cambiado, minimizando las comunicaciones,esto se puede hacer mediante el comando ssh, por ejemplo, supongamos quese esta en la máquina y quiere tener sincronizada la carpeta <carpeta> conmas de un equipo, mediante ssh usando un puerto <puerto>, en la máquinay usario, usar:

$ rsync �partial �recursive �links �hard-links �times �verbose�delete �stats <carpeta> -e �ssh -p <puerto>�usr@maquina:.

por supuesto esto puede hacerse en cualquier dirección, i.e. de la máquinaremota a nuestra máquina o viceversa. Además de poder usar rsync de ma-nera local, por ejemplo para hacer respaldos de una parte o todos nuestrosarchivos en nuestra cuenta y solo actualizar aquellos archivos que han cam-biado desde la última actualización, usamos:

$ rsync �partial �recursive �links �hard-links �times �verbose�delete �stats <carpeta> .

en este caso se sincronizaría el contenido de la carpeta <carpeta> ennuestra trayectoria actual.

Además existe pssh que permite transferir o copiar archivos a múltiplesservidores en Linux con un mismo comando:

� pscp - es una utilería para copiar archivos en paralelo a múltiplesequipos

� prsync - es una utilería para transferir de forma e�ciente archivos entremúltiples equipos en paralelo

� pnuke - permite concluir procesos en múltiples equipos en paralelo

� pslurp - permite copiar archivos de múltiples equipos a un equipo cen-tral en paralelo



Si creamos un archivo hosts.txt, con los IPs como el siguiente:

192.168.0.3:22192.168.0.9:22

podemos usar para copiar un archivo a múltiples servidores:

$ pscp -h hosts.txt -l USR -Av wine-1.7.55.tar.bz2 /tmp/

o de forma alternativa usamos:

$ pscp.pssh -h hosts.txt -l USR -Av wine-1.7.55.tar.bz2 /tmp/

donde:

-h indica que se lean los IPs del archivo indicado-l se indica el usuario a usar en todos los equipos.-A solicita el password para ser enviado a ssh-v visualiza las operaciones y mensajes que genera el comando

Podemos copiar directorios a múltiples servidores, usando:

$ pscp -h myscphosts.txt -l USR -Av -r Androidn Games//tmp/

o de forma alternativa:

$ pscp.pssh -h myscphosts.txt -l USR -Av -r AndroidnGames//tmp/

3.7 Interprete de Órdenes de Consola BASH

Bash21 es un programa informático, cuya función consiste en interpretar ór-denes, y un lenguaje de consola. Es una shell de Unix compatible con POSIXy el intérprete de comandos por defecto en la mayoría de las distribuciones

21Su nombre es un acrónimo de Bourne-again shell ("shell Bourne otra vez"), haciendoun juego de palabras (born-again signi�ca "nacido de nuevo") sobre la Bourne shell (sh),que fue uno de los primeros intérpretes importantes de Unix.



GNU/Linux, además de Mac OS. También se ha llevado a otros sistemascomo Windows y Android.La sintaxis de órdenes de Bash es un superconjunto de instrucciones

basadas en la sintaxis del intérprete Bourne. La especi�cación de�nitivade la sintaxis de órdenes de Bash, puede encontrarse en el Bash ReferenceManual distribuido por el proyecto GNU. Esta sección destaca algunas desus características únicas.La mayoría de los shell scripts22 (guiones de intérprete de órdenes) Bourne

pueden ejecutarse por Bash sin ningún cambio, con la excepción de aquellosscripts del intérprete de órdenes o consola Bourne que hacen referencia avariables especiales de Bourne o que utilizan una orden interna de Bourne.La sintaxis de órdenes de Bash incluye ideas tomadas desde los intérpretesKorn shell (ksh) y C shell (csh), como la edición de la línea de órdenes, elhistorial de órdenes, la pila de directorios, las variables $RANDOM y $PPID,y la sintaxis de substitución de órdenes POSIX : $(...). Cuando se utilizacomo un intérprete de órdenes interactivo, Bash proporciona autocompletadode nombres de programas, nombres de archivos, nombres de variables, etc.,cuando el usuario pulsa la tecla TAB.La sintaxis de Bash tiene muchas extensiones que no proporciona el in-

térprete Bourne. Varias de las extensiones mencionadas se enumeran a con-tinuación:

� Los guiones o scripts de Bash reciben los argumentos que se le pasaal shell como $1, $2, ..., $n. Se puede obtener el número total deargumentos con el símbolo: $#

� Usando $# es posible comprobar el número de argumentos entregadosal guion antes de realizar alguna acción con ellos:

if [ $# -lt 2 ]; thenecho "Necesitas pasar dos argumentos."exit 1

�22Para generar un archivo de BASH o Script, usemos cualquier editor de texto, por

ejemplo nano miScript. En el, la primera línea se acostumbra poner:#"/bin/bashya creado el Script, es necesario hacerlo ejecutable, para ello usamos:$ chmod 755y lo ejecutamos mediante:$ ./miScript



� Otra forma de acceder a los argumentos es a través del array: $@, pormedio del cual se puede iterar sobre todos los argumentos dados:

for arg in "$@"doecho "$arg"

done

� Una gran limitación del intérprete Bourne es que no puede realizarcálculos con enteros sin lanzar un proceso externo. En cambio, unproceso Bash puede realizar cálculos con enteros utilizando la orden((...)) y la sintaxis de variables $[...] de la siguiente manera:

Asigna el valor entero 55 a la variable VAR.

VAR=55

Suma uno a la variable VAR. Observe la ausencia del carácter �$�:

((VAR = VAR + 1))

Otra forma de sumar uno a VAR. Preincremento estilo C:

((++VAR))

Otra forma de sumar uno a VAR. Postincremento estilo C:

((VAR++))

Multiplica la variable VAR por 22 y sustituye la orden por elresultado:

echo $[VAR * 22]

Otra forma de realizar lo mismo:

echo $((VAR * 22))

� La orden: ((...)) también se puede utilizar en sentencias condicionales,ya que su código de retorno es 0 ó 1 dependiendo de si la condición escierta o falsa:

if ((VAR == Y * 3 + X * 2))thenecho Si

�((Z > 23)) && echo Si



� La orden ((...)) soporta los siguientes operadores relacionales:�==�, �!=�, �>�, �<�, �>=�, y �<=�.

� Manejo de ciclos con el contenido arrojado por algún comando, ejemplo:

for i in $( ls ); doecho item: $i

done

� Manejo de ciclos con una secuencia numérica, ejemplo:

for i in �seq 1 10�;doecho $i

done

� Manejo de ciclos con while, ejemplo:

COUNTER=0while [ $COUNTER -lt 10 ]; doecho The counter is $COUNTERlet COUNTER=COUNTER+1

done

� Manejo de ciclos con until, ejemplo:

COUNTER=20until [ $COUNTER -lt 10 ]; doecho COUNTER $COUNTERlet COUNTER-=1

done

Observación 1 Un proceso Bash no puede realizar cálculos en coma �otante.Las únicas shell Unix capaces de esto son Korn Shell (versión de 1993) y zsh(a partir de la versión 4.0).



Redirecciones de entrada/salida la sintaxis de Bash permite diferentesformas de redirección de entrada/salida de las que la shell Bourne tradicionalcarece. Bash puede redirigir la salida estandar y los �ujos de error estandara la vez utilizando la sintaxis:

orden >& archivo

que es más simple que teclear la orden Bourne equivalente: "orden >archivo 2>&1". Desde la versión 2.05b, Bash puede redirigir la entradaestandar desde una cadena utilizando la siguiente sintaxis (denominada "herestrings"):

orden <<< "cadena a leer como entrada estandar"

si la cadena contiene espacios en blanco, deben utilizarse comillas.

Funciones como en casi todo lenguaje de programación, puede utilizarfunciones para agrupar trozos de código de una manera más lógica, o practicarel divino arte de la recursión.Declarar una función es sólo cuestión de escribir function mi_func {

mi_código }.Llamar a la función es como llamar a otro programa, sólo hay que escribir

su nombre.

#!/bin/bashfunction salir {exit

}function hola {echo ¡Hola!

}holasalirecho algo

Ejemplo de funciones con parámetros



#!/bin/bashfunction salir {exit

}function e {echo $1

}e Holae Mundosalirecho algo

Este script es casi idéntico al anterior. La diferencia principal es la función�e�. Esta función imprime el primer argumento que recibe. Los argumentos,dentro de las funciones, son tratados de la misma manera que los argumentosproporcionados al script.

Algunos ejemplos Programa BASH23 llamado Buscar para encontrar losarchivos y directorios modi�cados en una determinada trayectoria [$1] en losúltimos días [$2]:

#!/bin/bash# Encuentra los archivos modi�cados en los ultimos $2 diasif [ -z "$1" ]; thenecho uso: $0 [directorio] [dias]exit

��nd $1 -type f -mtime -$2 -exec ls -gGh �full-time �{}�n; j cut

-d ��-f 4,5,7

por ejemplo, para buscar desde /home los archivos modi�cados desde elúltimo día, usamos:

$ ./Buscar /home 1

Programa BASH llamado Diferencia para encontrar la diferencia entrelos archivos y directorios de dos trayectorias [$1] y [$2]:

23Estos y otros ejemplos de BASH se pueden descargar de:http://mmc.geo�sica.unam.mx/acl/Herramientas/SistemasOperativos/Bash/


http://mmc.geofisica.unam.mx/acl/Herramientas/SistemasOperativos/Bash/


#!/bin/bash# Encuentra las diferencias entre dos directorios y subdirec-

toriosif [ -z "$1" ]; thenecho uso: $0 [directorio1] [directorio2]exit

�di¤<(cd $1 && �nd j sort) <(cd $2 && �nd j sort)

por ejemplo, buscar la diferencia de contenido entre /home/user/a1 y/home/user/b3, usamos:

$ ./Diferencia /home/user/a1 /home/user/b3

Programa para compactar Programa BASH llamadoRespalda para generarel respaldo de la trayectoria indicada [$2] con el nombre [$1] (véase 3.5):

#!/bin/bash#Respalda el contenido dado $2 con el nombre $1if [ -z "$1" ]; thenecho uso: $0 [Archivo].tar [Archivo o Directorio]exit

�# Variables de trabajoA=$1B=$(date +%Y%m%d)# Genera el archivo TARecho Generando el archivo TAR ...shift 1tar -zcvpf $A-$B.tar.gz $*# Visualiza el nuevo contenido/bin/ls -al �color=tty

por ejemplo, para respaldar el contenido de /home con el nombre respaldo,usamos:

$ ./Respalda respaldo /home



Secuencias Como parte del BASH podemos usar el generador de secuen-cias, como por ejemplo:

$ echo {1..10}

que muestra la secuencia de los números de 1 a 10, si ahora probamos:

$ echo {1..10..2}

visualizará los números 1; 3; 5; 7; 9. Es decir, iniciará con el primer númeroen la secuencia y terminará en el segundo de la secuencia con incrementos delúltimo número de la secuencia. También podemos hacerlo en orden inversomediante:

$ echo {10..1..2}

que nos entregará los números 10; 8; 6; 4; 2. También podemos usar rellenocon ceros, por ejemplo:

$ echo {000..121..2}

el cual imprimirá los números de 0 a 121 con saltos de dos en dos, como:000 002 004 006 ... 050 052 054 ... 116 118 120. Con este generador de se-cuencias numéricas podemos aplicar a comando vistos en la sección anterior,como por ejemplo:

$ mkdir {2009..2019}_Facturas

que creará los directorios de 2009_Facturas, hasta 2019_Facturas. Tam-bién lo podemos usar para borrar archivos, como por ejemplo:

$ rm cuadros_{043..61..3}

Este generador de secuencias podemos usarlo también en modo texto, porejemplo:

$ touch archivo_{a..z}.txt

creará el archivo archivo_a.txt hasta archivo_z.txt. También es posibleusar algo como {Z..a} pero generará caracteres no alfanuméricos. Otros usosson:

$ touch {blahg, splurg, mmmf}_�le.txt

creará los archivos blahg_�le.txt, splurg_�le.txt y mmmf_�le.txt.



Aprender a Trabajar con BASH En la red existen múltiples sitios espe-cializados y una amplia bibliografía para aprender a programar cada uno delos distintos aspectos de BASH, nosotros hemos seleccionado diversos textosque ponemos a su disposición en:

http://mmc.geo�sica.unam.mx/acl/Herramientas/SistemasOperativos/

3.8 Desde la Nube

Existen diferentes servicios Web24 que permiten instalar, con�gurar y usarcientos de sistemas operativos Linux y Unix � máquinas virtuales usandoservicios Web en Debian GNU/Linux y QEMU (véase sección 9)� desde elnavegador, esto en aras de que los usuarios que cuenten con algún sistema deacceso a red y un navegador puedan usar, con�gurar e instalar algún sistemaoperativo y su respectiva paquetería sin hacer instalación alguna en su equipode cómputo, tableta o teléfono celular25.Una muestra de estos proyectos son: Distrotest (https://distrotest.net) y

JSLinux (https://bellard.org/jslinux).

Algunas versiones listas para usar son:4mLinux, AbsoluteL inux, Academ ix, A lp ineL inux, Antergos, antiX Linux, Aptosid , A rchBang, A rchLabs, A rch linux,

A rchman, ArchStrike, A rcoL inux, A rtixL inux, A ryaL inux, AV Linux, BackBoxLinux, B igL inux, B io-L inux, B lackArch ,

B lackLab, B lackPantherOS, B lackSlash , b lag, B lankOn, B luestar, Bodhi, BunsenLabs, ByzantineOS, Caine, Calcu late

L inux Desktop , CentOS, Chakra, ChaletOS, C learOS, C lonezilla , ConnochaetOS, Cucumber, Damn Small L inux, Damn

Small L inux Not, Debian , DebianEdu, deep in , DEFT , Devil-L inux, Devuan, D ragonF ly BSD , Dragora, DuZeru , Dyne:b olic ,

Edubuntu , elem entaryOS, E live L inux, Emmabuntüs, Emm i OS, Endless OS, EnsoOS, Exe GNU/Linux, ExT iX , Fat-

dog64, Fedora Atom ic, Fedora Server, Fedora Workstation , FerenOS, FreeBSD , FreeDOS, Frugalware, G4L, G eckoL inux,

G entoo, GNewSense, GoboL inux, Gparted , G reen ieL inux, GRML, GuixSD , Haiku , Heads, Kali L inux, Kanotix , KaOS,

Knoppix , Kodach i, KolibriOS, Korora, Kubuntu , Kwort, L inux L ite, L inux M int, L iveRaizo, LMDE, Lubuntu , LXLE

OS, Macpup, M ageia , M akuluL inux, M anjaro, M atriux, M auiL inux, M enuetOS, M inerOS, M in iNo, M odicia , Musix , MX

24Cuando se trabaja desde la Web es recomendable usar el modo Privado o Incógnitopara no guardar el historial de navegación, información introducida en los formularios yborrar al cerrar el navegador los datos de los sitios visitados. Pero recuerda que los sitiosWeb que visitamos sí guardan información de nuestra visita, nuestro proveedor de internettambién guarda constancia de nuestra visita y si descargamos algo, esto no se borra al igualque el historial de descargas, además de las marcas de páginas o favoritos se conservaránal cerrar el navegador.25Estos servicios son conocidos como computación en la nube (Cloud Computing).


http://mmc.geofisica.unam.mx/acl/Herramientas/SistemasOperativos/

https://distrotest.net

https://bellard.org/jslinux


Linux, Nas4Free, Neptune, NetBSD , Netrunner, N ixO s, NST , NuTyX , OpenInd iana, Op enMandriva, op enSUSE , O ra-

cleL inux, OSGeo live, OviOS, Parab ola CLI, Parab ola LXDE, Pardus, Parrot Home, Parrot Security, Parrot Studio , Par-

six , PCLinuxOS, PeachOSI, Pentoo, Pepp erm int, Pepp erm intOS, P inguy, P inguyOS, p lopL inux, PointL inux, Pop!_OS,

PORTEUS, Puppy Linux, PureOS, Q4OS, Qub esOS, Quirky, Raspb erry P i Desktop , ReactOS, Redcore, Rescatux, Reven-

geOS, RoboL inux, Rockstor, ROSA FRESH , Runtu , Sabayon, SalentOS, Salix , Scienti�cL inux, S iduction , S lackware, S lax ,

S liTaz, Solus, SolydK , SolydX , SparkyL inux, Springdale, Stresslinux, SubgraphOS, SwagArch , Tails, Tanglu , T iny Core,

Trisquel, TrueOS, TurnKey Linux, Ubuntu , Ubuntu Budgie, Ubuntu Studio , UbuntuKylin , U ruk, VectorL inux, V ineL inux,

VoidL inux, Voyager, VyOS, WattO s, Xubuntu , Zentyal, Zenwalk , Zevenet, Zorin OS

Terminales de Linux en la Web

� https://www.tutorialspoint.com/execute_bash_online.php

� http://www.webminal.org/

� https://bellard.org/jslinux/

� https://codeanywhere.com/

� https://copy.sh/v86/

� https://www.masswerk.at/jsuix/

� https://linuxcontainers.org/lxd/try-it/

� http://cb.vu/

Editores BAHS en la Web

� https://www.shellcheck.net/

� https://www.learnshell.org/

� https://www.tutorialspoint.com/execute_bash_online.php

� https://paiza.io/en/projects/new?language=bash

� https://www.jdoodle.com/test-bash-shell-script-online

� http://rextester.com/l/bash_online_compiler


https://www.tutorialspoint.com/execute_bash_online.php

http://www.webminal.org/

https://bellard.org/jslinux/

https://codeanywhere.com/

https://copy.sh/v86/

https://www.masswerk.at/jsuix/

https://linuxcontainers.org/lxd/try-it/

http://cb.vu/

https://www.shellcheck.net/

https://www.learnshell.org/

https://www.tutorialspoint.com/execute_bash_online.php

https://paiza.io/en/projects/new?language=bash

https://www.jdoodle.com/test-bash-shell-script-online

http://rextester.com/l/bash_online_compiler


Usar Linux en Dispositivos Android En los dispositivos Android esposible usar un simulador de la línea de comandos del Shell usado en Linux, deforma que podremos introducir todos los comandos habituales para trabajardesde ahí en la comunidad de nuestra terminal Android. Uno de los paquetesmás completo es:

https://termux.com

El paquete cuenta con una página Wiki en:

https://wiki.termux.com

Usando este paquete, las aplicaciones instaladas disponen de varias mejo-ras respecto al clásico Android Terminal Emulator, como el hecho de teneracceso a una gran biblioteca de paquetes de Linux para instalar desde la ter-minal (usando el comando apt (véase sección 4.10)), así como algunos atajosde teclado transformados en combinaciones con los botones físicos de volu-men y apagado de la terminal. Igualmente, es compatible con todo tipo deteclados físicos externos. Siendo posible trabajar con lenguajes como NodeJ,Rubi, Python, C y paquetes como Nano, Vi, SSH, Git, Subversion, zsh Shell,etc.

Usar Linux en Formato Live Linux es uno de los sistemas operativospioneros en ejecutar de forma autónoma o sin instalar en la computadora,existen diferentes distribuciones Live � descargables para formato CD, DVD,USB� de sistemas operativos y múltiples aplicaciones almacenados en unmedio extraíble, que pueden ejecutarse directamente en una computadora,estos se descargan de la Web generalmente en formato ISO26, una de las listasmás completas de versiones Live esta en:

https://livecdlist.com

En el caso de tener un archivo ISO de algún sistema operativo (por ejem-plo ubuntu-11.10-desktop-i386.iso) y se quiere ejecutar su contenido desdeuna máquina virtual con QEMU/KVM sólo es necesario usar:

26Una imagen ISO es un archivo informático donde se almacena una copia exacta de unsistema de archivos y de esta se puede generar una imagen para CDROM, DVD o USB.


https://termux.com

https://wiki.termux.com



$ kvm -m 512 -cdrom ubuntu-11.10-desktop-i386.iso

en este ejemplo usamos en KVM la arquitectura por omisión y memoriade 512 MB (-m 512).

Knoppix es una versión Live ampliamente conocida y completa, esta sepuede descargar de:

http://mmc.geo�sica.unam.mx/Replicas/knoppix/

y usar mediante:

$ kvm -m 1024 -cdrom KNOPPIX_V8.2-2018-05-10-EN.iso

aquí se usa la arquitectura por omisión y memoria de 1024 MB.

Usar Máquinas Virtuales de Linux Existen diversos proyectos que per-miten descargar decenas de máquinas virtuales listas para ser usadas, paralos proyectos VirtualBox y VMWare (y por ende para KVM/QEMU), estasse pueden descargar de múltiples ligas, algunas de ellas son:

https://www.osboxes.orghttps://virtualboxes.org/images/

Si desargamos y descomprimimos el archivo lubuntu1210.7z (véase sec-ción 9.9), esto dejará la imagen de VirtualBox de LUBUNTU cuyo nom-bre es lubuntu1210.vdi. Entonces esta imagen la usaremos directamente enKVM/QEMU, mediante:

$ kvm -m 2000 -hda lubuntu1210.vdi

Nota: esta imagen usa como usuario y clave de acceso: lubuntu/lubuntu


http://mmc.geofisica.unam.mx/Replicas/knoppix/

https://www.osboxes.org

https://virtualboxes.org/images/


Distribuciones de Sistemas Operativos Existen diversos sitios Webque están enfocados a explorar detalladamente cada distribución actual oantigua, a un nivel técnico acompañado de grandes y útiles análisis técnicossobre los mismos, lo que facilita el aprendizaje puntual sobre que distribuciónusar o empezar a usar sin tanta incertidumbre.

� ArchiveOS https://archiveos.org

� Distro Chooser https://distrochooser.de/es/

� Distro Watch https://distrowatch.com

� Linux Distribution List https://lwn.net/Distributions/


https://archiveos.org

https://distrochooser.de/es/

https://distrowatch.com

https://lwn.net/Distributions/


4 Otras Herramientas en Línea de Comandos

En esta sección mostraremos el uso de varios comandos útiles que se puedenusar desde la línea de comandos

4.1 Prompt de la Línea de Comandos

Si acostumbras trabajar en la línea de comandos, muy posiblemente uses elshell bash (Bourne Again Shell, derivado del bourne shell de Unix), con unsimple echo de la variable $SHELL puedes determinarlo: echo $SHELL. Sies el caso, entonces tu prompt debe de verse parecido a este:

antonio@miMaquina:~$

Que indicaría al usuario (antonio) y el equipo en el que está (miMaquina),~ indica HOME (en este caso /home/antonio) o directorio de inicio, esta partecambia cada vez que se ingresa a otro directorio:

antonio@miMaquina:~$ cd /etc

antonio@miMaquina:etc$

Algo útil, pero porque mejor no personalizarlo a nuestro gusto, asi queempezemos por partes.

Secuencias de escape para el prompt El prompt se establece através de la variable de entorno PS1:

antonio@miMaquina;~$ echo $PS1

nu@nh:nWn$

Se puede apreciar que se utilizan secuencias de escapes para ir cons-truyendo el prompt, cada secuencia se indica con �n�seguido de un comandocomo �u�(user) o �h�(host), los demás caracteres como [,],@, espacio, etc.son opcionales y puedes elegirlos tu al acomodo que desees, las secuencias deescape son las siguientes:

� na un caracter ASCII de ring

� nd la fecha actual en formato "dia_sem mes día", "dom nov 18"



� ne un caracter ASCII de escape

� nh el nombre del equipo hasta el primer ., ejemplo miMaquina de mi-Maquina.fciencias.unam.mx

� nH el nombre del equipo

� nn nueva línea

� nr retorno de carro, enter

� ns el nombre del shell

� nt el tiempo actual en formato de 24 horas HH:MM:SS

� nT el tiempo actual en formato de 12 horas HH:MM:SS

� n@ el tiempo actual en formato de 12 horas con am/pm

� nu el usuario actual

� nv la version de bash

� nV el número de release de batch, versión + parche

� nw el directorio de trabajo actual, path

� nW el nombre del directorio actual

� n! el número en el historial del comando

� n# el número de comando de este comando

� n$ si el usuario es root (UID=0) se indica un �#�o usuario normal �$�

� nn diagonal

� n[ inicio de una secuencia de caracteres no imprimibles

� n] �n de la secuencia de caracteres no imprimibles

Conociendo lo anterior podemos ahora tener un nuevo prompt:

antonio@miMaquina:~$ PS1=�(nt)[nu-nW]n$> �



obteniendo:

(11:26:02)[antonio-etc]$>

Solo se indica el cambio a PS1, con PS1=��, entre las comillas simples vala nueva secuencia que se desea, asi que personaliza el tuyo.

Añade color a tu prompt El shell esta lleno comandos muy poco usa-dos, uno de estos es tput, que permite cambiar las características o capaci-dades disponibles para la terminal, disponibles a través de la base de datosllamada terminfo. Entre las características (hay bastantes) que podemosmodi�car de una terminal están el color de fondo y de frente (background yforeground) del texto a través de las siguientes opciones:

� setaf [0-7] cambia el color de frente

� setab [0-7] cambia el color de fondo

� bold modo negritas

� dim modo de poco brillo

� sgr0 apaga las características o atributos que se hayan indicado previ-amente

En cuanto a los códigos de color son los siguientes

� 0 negro

� 1 rojo

� 2 verde

� 3 cafe

� 4 azul

� 5 morado

� 6 cyan

� 7 gris



Puedes probar en una terminal escribiendo lo siguiente: tput setaf 1 y eltexto se cambiará a rojo y puedes añadir por ejemplo un fondo verde tputsetb 2 y te dará un fondo verde para el text. Asi que digamos, en base alprompt anterior, que se desea la hora en rojo y negritas, esto lo haría:

$ PS1=�n[$(tput setaf 1)(nt)$(tput sgr0)n][nu-nW]n$> �

(12:06:43)[antonio-~]$>

mmmm, un poco complicado, veamos por partes:n[ inicio de secuencia de caracteres no imprimibles$(tput setaf 1) cambia a color rojo el texto, $(comando) expande el re-

sultado de un comando que se ejecuta(nt) lo que se ve visible en pantalla (20:06:43)$(tput sgr0) apagamos los atributos, si no lo hacemos todo quedará en

rojon] termina la secuencia de caracters no imprimibles

No es tan complicado una vez que entendimos lo que sucede. Y es posibleagregar más características en un sola invocación de $(), $(tput bold; tputsetaf 1).Ahora bien, una vez cambiado tu prompt, este no permanecerá así, si

cierras la sesión o la terminal y vuelves a ingresar, notarás que sigues con tumismo y aburrido prompt de siempre, el cambio a la variable PS1 hay queagregarlo a tu archivo de inicialización de tu sesión, generalmente �.bashrc�o �.bash_pro�le�, para recargar el ambiente hacer:

$ source ~/.bashrc

Incluso podrías poner los colores en variables, para facilitar el uso de lade�nición de PS1:

# se añade lo siguiente a .bashrc# colores del textorojo=$(tput setaf 1)verde=$(tput setaf 2)# colores de fondoazulF=$(tput setab 4)grisF=$(tput setab 7)



# sin colorsc=$(tput sgr0)PS1=�n[$rojo(nt)$scn][nu-nW]n$> �

Aquí mostramos otra forma de códigos de color para bash:

� 0;30 Negro

� 0;34 Azul

� 0;32 Verde

� 0;36 Cyan

� 0;31 Rojo

� 0;35 Púrpura

� 0;33 Café

� 0;37 Gris Claro

� 1;30 Gris Oscuro

� 1;34 Azul Claro

� 1;32 Verde Claro

� 1;36 Cyan Claro

� 1;31 Rojo Claro

� 1;35 Fucsia

� 1;33 Amarillo

� 1;37 Blanco

con ellos podemos personalizar los carácteres especiales de escape usandolas siguientes secuencias de caracteres no imprimibles:

n[ comienza un secuencia de carácteres no imprimiblesn] termina un secuencia de carácteres no imprimibles



Por ejemplo:

PS1=�n[ne[0 ;31mn]nun[ne[mn] n[ne[1 ;34mn]nwn[ne[mn] n[ne[0 ;31mn]n$n[ne[mn]n[ne[0 ;32mn] �

Este indicador tiene las características de que el nombre �root�está enrojo, el directorio de trabajo en azul claro, un indicador # en rojo y laescritura de texto, verde

Estas son solo algunas secuencias de escape comunes para cambiar elformato del mensaje Bash. En mi caso pre�ero tener un prompt para mi yotro para el usuario root, esto se logra mediante:

if [ "$U ID" = 0 ]; then

PS1=�n[n033[01;31mn]nun[n033[01;32mn]@nhn[n033[00mn]:n[n033[01;34mn]nwn[n033[00mn]nn# �

else

PS1=�n[n033[01;32mn]nu@nhn[n033[00mn]:n[n033[01;34mn]nwn[n033[00mn]nn$ �

�

obteniendo para el usuario antonio, algo como:

antonio@miMaquina:~$

y para el usuario root, algo como:

root@miMaquina:/home/antonio/#

Hay algunas secuencias más disponibles, puedes verlas todas en la páginadel manual de bash.

4.2 Historia de Comados

Cada vez que se entra en la terminal y se trabaja con la historia de comandosesta es guardada, el comando que nos permite ver la historia de comandosteclados es history, podemos usarlo mediante:

$ history



pero podemos cambiar el formato de visualización para conocer el fechay hora del comando tecleado, mediante:

$ HISTTIMEFORMAT="%d/%m/%y %T "

y ahora podemos ver el histrial con los datos solicitados:

$ history

si queremos sea de forma permanente, debemos agregarlo en ~/.bashrc.

También podemos borrar la historiamediante:

$ history -c

pero esto no impide que se siga grabando si continuamos trabajando enla terminal, para borrarla y que no guarde nada de lo que hagamos, usamos:

$ set +o history$ history -c$ history -w

4.3 Alias a Comandos

Me gustaría crear un alias para el comando rm para tener un mensaje decon�rmación antes de ejecutar este comando. Entonces podemos crear unalias como este:

$ alias rm=�rm -i�

este es un alias temporal y dura hasta que cierras la terminal. Paraguardar el alias de forma permanente, es necesario editar el archivo ~/.bashrcy agregar mi alias allí.La estructura de alias es la siguiente:

alias name=value

alias name=�command�

alias name=�command arg1 arg2�

alias name=�/path/to/script�

alias name=�/path/to/script.pl arg1�



y podemos eliminarlos mediante:

unalias aliasname

Alias útiles

alias ls=�ls �color=auto�alias ll=�ls -la�alias l.=�ls -d .* �color=auto�alias la=�ls -Ah�alias l=�ls -Cfh�alias dir=�dir �color=auto�alias vdir=�vdir -color=auto�alias cd..=�cd ..�alias ..=�cd ..�alias ...=�cd ../../../�alias ....=�cd ../../../../�alias .....=�cd ../../../../�alias .4=�cd ../../../../�alias .5=�cd ../../../../..�alias grep=�grep �color=auto�alias egrep=�egrep �color=auto�alias fgrep=�fgrep -color=auto�alias di¤=�colordi¤�alias bc=�bc -l�alias mkdir=�mkdir -pv�alias df=�df -H�alias du=�du -ch�

Con�rmación de la acción

alias rm=�rm -I �preserve-root�alias mv=�mv -i�alias cp=�cp -i�alias ln=�ln -i�alias chown=�chown �preserve-root�alias chmod=�chmod �preserve-root�alias chgrp=�chgrp �preserve-root�



También podemos crear algunos comando nuevos, como este, que es unacombinación de cd y ls, escribiendo en ~/.bashrc, lo siguiente:

cs() {cd "$@" && ls -a;

}

4.4 Ayuda de Comandos y Tipo de Archivos

Muchos comando que podemos llegar a utilizar se pueden clasi�car en cat-egorías de acuerdo a su origen. Algunos están incorporados en el Shell,mientras otros provienen de un determinado paquete que hayamos instalado.También existe la posibilidad de que un comando sea en realidad un alias deotro comando con sus opciones.

type permite identi�car el comando o comandos pasados como parámetroindicando la trayectoria si es comando externo o si es comando interno alShell. Uso del comando type:

$ type [opciones] comando o comandos

Algunas opciones del comando type son:

� -P muestra la trayectoria completa del comando

� -p retorna el nombre del archivo en disco al cual pertenece o nada sino hay archivo

� -a muestra la mayor información posible del comando

� -t retorna el tipo de comando, no la trayectoria

Por ejemplo para el comando creado en la función cs de la sección anterior

$ type cs

desplegará:

cs is a functioncs() {

cd "$@" && ls -a;}



man muestra la documentación completa de todos los comandos, susintaxis es:

$ man [opciones] [sección] comando

por ejemplo, para clear :

$ man clear

El comando man tiene diversas secciones donde se puede solicitar quebusque la información de un comando para evitar ambigüedades, estas son:

1. bin: binarios esenciales para el funcionamiento del sistema

2. sys: llamadas al sistema

3. lib: funciones de las bibliotecas

4. dev : archivos de dispositivos

5. etc: archivos de con�guración

6. games: juegos

7. mis: miscelánea

8. sbin: binarios esenciales para administración y mantenimiento del sis-tema

9. boot : información del Kernel del sistema

por ejemplo para conocer man en la sección 7, usamos:

$ man 7 man

También es común el uso de �help en el comando que necesitamos conocersu uso, por ejemplo:

$ clear �help



help proporciona ayuda de los comandos, con frecuencia puede sustituiral comandoman. Por ejemplo, para conocer la lista de comandos que soporta:

$ help

info proporciona ayuda de los comandos al igual que man y help, suuso es similar:

$ info mkdir

pinfo navegador de visualización de información de un comando delsistema, ejemplo:

$ pinfo mkdir

whatis proporciona una ayuda breve de lo que hacen los comandos, sinmostrar opciones del comando, ejemplo:

$ whatis ls

apropos busca en las páginas del manual para la palabra clave o ex-presión regular que le pasemos como parámetro, ejemplo:

$ apropos chmod

whereis localiza el archivo binario, sus fuentes y las páginas de manualdel comando, ejemplo:

$ whereis info

which sirve para averiguar donde se encuentra instalado un determi-nado comando y para ello busca en los directorios del sistema, ejemplo:

$ which chmod



�le determina el tipo de un archivo y te imprime en pantalla el resul-tado. No hace falta que el archivo tenga una extensión para que �le determinesu tipo, pues la aplicación ejecuta una serie de pruebas sobre el mismo paratratar de clasi�carlo.

$ �le un_archivo_de_texto.txt

4.5 GNU Parallel

¿Alguna vez tuviste la extraña sensación de que tu computadora no es tanrápida como debería ser? Solía sentirme así, y luego encontré GNU Parallel.GNUParallel es una herramienta de shell que permite la ejecución de trabajosen paralelo.Un trabajo puede ser un único comando o entrada de un archivo que

contiene elementos tales como una lista de comandos, una lista de archivos,una lista de hosts, una lista de usuarios, una lista de URL o una lista detablas. GNU Parallel también puede tomar información de un comando conpipes (j).Si te encuentras en una situación en la que necesitas ejecutar varios co-

mandos al mismo tiempo (por ejemplo, en los servidores Linux de un centrode datos), ¿qué haces? GNU Parallel es una alternativa interesante que debesconocer.Cuando se ejecutan comandos en Linux, ya sea uno a la vez en la línea de

comandos o desde un script de bash, los comandos se ejecutan en secuencia.El primer comando se ejecuta, seguido por el segundo, seguido por el tercero.Es cierto, el tiempo entre los comandos es tan minúsculo, que el ojo humanono se daría cuenta. Pero para algunos casos, puede que no sea el medio máse�ciente para ejecutar comandos.GNU Parallel se puede instalar en casi cualquier distribución de Linux.

Dado que GNU Parallel se encuentra en el repositorio estándar, se instalamediante:

# apt install parallel

Por ejemplo, para cambiar el formato de los .jpg a .png podríamos hacerlo siguiente:

$ �nd /home -name "*.jpg" j parallel -I% �max-args 1 convert% %.png



Con eso conseguimos que el comando �nd busque todos los �cheros .jpgen el directorio /home con cualquier nombre y le pase todos los resultadosa parallel mediante la pipe, que luego transmitirá de uno a uno al comandoconvert para convertirlos a png. Es decir, va a realizar convert nombre1.jpgnombre1.png, convert nombre2.jpg nombre2.png, y así sucesivamente. . .ahora, utilizaremos zenity para presentar una barra de progreso de manera

grá�ca. ¡Porque, que sea terminal no signi�ca que no sea visual!

$ �nd -maxdepth 1 -name �*.jpg� j parallel �bar convert {}convertidas/{/.}.png 2> >(zenity �progress �auto-kill)

4.6 Convertir Archivos de Imágenes

En GNU/Linux contamos con el comando conver que es parte de imagemag-ick, entre sus múltiples opciones es la de reducir el tamaño de las imágenes,la calidad o transformar entre diferentes formatos. Para instalarlo usamos:

# apt install imagemagick

La forma más sencilla de usarlo para pasar un archivo de PNG a JPG sincambiar tamaño ni calidad es:

$ convert antiguo.png nuevo.jpg

Para juntar dos imágenes en donde ponemos una junto a la otra, usamos:

$ convert +append a.png b.png Resultado.png

Para juntar dos imágenes en donde ponemos una arriba y la otra abajo,usamos:

$ convert -append a.png b.png Resultado.png

Si queremos reducir el tamaño (alto y ancho) a la mitad, respetando elaspecto:

$ convert -scale 50% antiguo.png nuevo.jpg

Y si queremos reducirle el tamaño y también la calidad al 80% (con estoconseguimos un archivo mucho más pequeño):



$ convert -scale 50% -quality 80% antiguo.png nuevo.jpg

Si tenemos varios archivos y queremos aplicar la misma transformacióna todos a la vez, podemos crearnos un bucle. En el siguiente ejemplo vemoscómo ir tomando uno por uno cada archivo PNG y pasándolo a JPG:

for img in *.png; do

�lename=${img%.*}

convert "$�lename.png" "$�lename.jpg"

done

La siguiente orden hace algo similar pero al mismo tiempo va reduciendola calidad de la imagen de salida:

$ �nd . -name "*png" j xargs -l -i basename -s ".png" "{}" jxargs -l -i convert -quality 85% "{}.png" "{}.jpg"

Por último, dos comandos bastante útiles. El primero nos da informacióndetallada del formato, dimensiones, paleta de color, etc de un archivo deimagen cualquiera:

identify imagen.jpg

Otras formas de usarlo, por ejemplo convirtiendo de PNG a JPG::

$ ls -1 *.png j xargs -n 1 bash -c �convert "$0" "${0%.png}.jpg"�y de JPG a PNG:

$ ls -1 *.jpg j xargs -n 1 bash -c �convert "$0" "${0%.jpg}.png"�

GNU Parallel permite a un usuario construir y ejecutar comandos de shelldesde la entrada estándar en paralelo. Por ejemplo convirtiendo de PNG aJPG:

$ parallel convert �{}��{.}.jpg�::: *.png

y de JPG a PNG:

$ parallel convert �{}��{.}.png�::: *.jpg

o mediante, por ejemplo de de PNG a JPG:

$ ls -1 *.png j parallel convert �{}��{.}.jpg�y de JPG a PNG:

$ ls -1 *.jpg j parallel convert �{}��{.}.png�



4.7 Manipulación de Archivos PDFs

Existen en linux múltiples opciones para manipular archivos PDF, entre losque destacan por su poder y versatilidad desde la línea de comandos son:

pdftk

Es un potente programa hecho con Java que permite eliminar o añadirpáginas de un PDF, juntar páginas de distintos documentos PDF en uno solo,todo con sencillos comandos. Útil, rápido y muy potente. Para instalarlobasta invocar:

# apt-get install pdftk

Entre las distintas opciones de uso del comando esta el poder unir, sepa-rar, encriptar, reparar, rotar, entre otras cosas, para mostrar sus capacidadesveamos algunos ejemplos:

� Para unir dos documentos diferentes podemos ejecutar lo siguiente:

$ pdftk archivo1.pdf archivo2.pdf cat output salida.pdf

� Tambien podemos unirlos utilizando etiquetas:

$ pdftk A=archivo1.pdf B=archivo2.pdf cat A B output sal-ida.pdf

� Y por supuesto podemos usar comodines:

$ pdftk *.pdf cat output salida.pdf

� Para separar páginas de varios documentos y crear un documento nuevocon estas hacemos lo siguiente:

$ pdftk A=uno.pdf B=dos.pdf cat A1-7 B1-5 output salida.pdf

� Otro ejemplo con un solo documento:

$ pdftk A=archivo1.pdf cat A1-12 A14-end output salida.pdf

� Eliminar las páginas de la 1 a la 4 y de 21 en adelante de un �cheroPDF:



$ pdftk �chero.pdf cat 1-4 21-end output �cheros_eliminados.pdf

� Extraer páginas de un �chero PDF (por ejemplo, extraer páginas 3, 4y 5 en un nuevo PDF):

$ pdftk �chero.pdf cat 3-5 output �chero_�nal.pdf[/code]

� Adjuntar archivos a páginas de un �chero PDF:

$ pdftk �chero.pdf attach_�les adjunto1 adjunto2 output �chero_�nal.pdf

� Extraer los adjuntos de un �chero PDF:

$ pdftk �chero.pdf unpack_�les output directorio/de/salida

� Añadir una marca de agua a un �chero PDF:

$ pdftk �chero.pdf background watermark.pdf output �chero_�nal.pdf[/code]

� Para encriptar con una clave de 128 bits (opción por defecto) y re-stringir todos los permisos (opción por defecto):

$ pdftk archivo.pdf output archivo_encriptado.pdf owner_pwfoopass

� Para encriptar igual que el caso anterior pero asignando una contraseña"miclv" que permite abrir el archivo de salida:

$ pdftk archivo.pdf output archivo_encriptado.pdf owner_pwfoo user_pw miclv

� Igual que el caso anterior pero con permiso de impresión:

$ pdftk archivo.pdf output archivo_encriptado.pdf owner_pwfoo user_pw miclv allow printing

� Para desencriptar:

$ pdftk asegurado.pdf input_pw foopass output inseguro.pdf

� Para repara un archivo pdf:



$ pdftk corrupto.pdf output arreglado.pdf

� Para descomprimir un archivo pdf para su posterior edición en algúneditor de texto:

$ pdftk midoc.pdf output midoc_desc.pdf uncompress

� Para separar cada una de las páginas del documento:

$ pdftk in.pdf burst

� Para generar un reporte del documento (resulta útil cuando se necesitaorganizar un índice de un conjunto de un PDF):

$ pdftk archivo.pdf dump_data output reporte.txt

� Multistamp

$ pdftk fondo.pdf multistamp stamp.pdf output salida.pdf

� Stamp

$ pdftk fondo.pdf stamp stamp.pdf output salida.pdf

� Giro27 de todo el �chero 90o.

$ pdftk archivo.pdf cat 1-endeast output salida.pdf

� También puedes ponerlo como :

$ pdftk archivo.pdf cat 1-endE output salida.pdf

� Giro de todo el �chero 180o.

$ pdftk archivo.pdf cat 1-endsouth output salida.pdf

� Giro de la página 2 90o.

$ pdftk archivo.pdf cat 2east output salida.pdf

27Otras opciones son: north: 0, east: 90, south: 180, west: 270, left: -90, right: +90,down: +180



poppler-utils

La herramienta pd�nfo, parte del paquete "poppler-utils"28, para insta-larlo usamos:

# apt install poppler-utils

pd�nfo permite volcar por pantalla la información o metadatos de unarchivo PDF pasado como parámetro:

$ pd�nfo archivo.pdf

Podemo combinar archivos en uno solo, para realizar esta acción, losarchivos que se van a combinar deben estar en el mismo directorio dondese ejecuta pdfunife. Usando los archivos que he nombrado anteriormente, elcomando a utilizar sería el siguiente:

$ pdfunite archivo1.pdf archivo2.pdf archivoCombinado

También podemos transforma archivos pdf en archivos de texto (txt).

$ pdftotext -layout archivo.pdf archivo.txt

la opción -layout intenta mantener (en la medida de lo posible) el formatooriginal del texto.

Podemos usar el comando pdftohtml para convierte un PDF en formatohtml (genera su salida en el directorio de trabajo actual), mediente:

$ pdftohtml archivo.pdf archivo.html

si queremos que el resultado sea más �el al original podemos usar laopción -c. En tal caso cada página aparecerá como un archivo separado. Siel archivo original tiene muchas páginas, puede ser convienniente crear unacarpeta para almacenar el resultado.

28Otros comandos del paquete son: pdfattach, pdfdetach, pd¤onts, pd�mages, pd�nfo,pdfseparate, pdfsig, pdftocairo, pdftohtml, pdftoppm, pdftops, pdftotext, pdfunite.



$ pdftohtml -c archivo.pdf carpeta_creada/archivo.html

Podemos convertir archivos PDF a archivos de texto simple. Básicamentelo que hace es extraer los datos de texto de los archivos PDF. En ella vamosa encontrar muchas opciones disponibles, incluida la capacidad de especi�carel rango de páginas para convertir, la posibilidad de mantener el diseño físicooriginal del texto lo mejor posible, establecer �nales de línea e incluso trabajarcon archivos PDF protegidos con una contraseña.

$ pdftotext -layout pdf-entrada.pdf pdf-salida.txt

si no nos interesa convertir todo el archivo PDF, y queremos acotar unrango de páginas del PDF a convertir en texto habrá que utilizar la opción -f(primera página para convertir) y -l (última página para convertir) seguidacada una de las opciones con el número de la página. El comando a utilizarsería algo como lo siguiente:

$ pdftotext -layout -f P -l U pdf-entrada.pdf

Por otro lado, podemos extraer todas las imágenes de una archivo PDF, yguardarlas como archivos de tipo Portable Pixmap (PPM) Portable Bitmap(PBM) o archivos JPEG. La sintaxis de esta herramienta es:

$ pd�mages archivo.pdf imagen

donde archivo.pdf es el �chero del que quieres extraer las imágenes eimagen será el nombre que tendrá la imagen que se extraiga, en caso deser varias, se irán nombrando de la forma: imagen-000.(extensión), imagen-001.(extensión), etc. La extensión por defecto será .ppm, si se trata de imá-genes en color, o pbm si son en grises. Si queremos que en lugar de estosformatos queremos que lo guarde en jpg, tendremos que utilizar la opción�-j�, de esta manera, las imágenes que estén en formato DCT, las extraeráen formato jpeg, y el resto en los formatos anteriores según sea en escala degrises o no:

$ pd�mages -j archivo.pdf imagen



Por otro lado, si no queremos extraer imágenes de todo el documento,sino solo de las páginas de la 8 a la 15, por ejemplo, tendremos que utilizarel siguiente comando:

$ pd�mages -f pagina-inicial -l pagina-�nal archivo.pdf imagen

También, puede suceder que el documento esté protegido, o bien conalgunas restricciones, para lo que tendremos que proporcionar la contraseñade propietario:

$ pd�mages -opw contraseña_de_propietario archivo.pdf im-agen

O bien, si el documento está protegido con una contraseña de usuario

$ pd�mages -upw contraseña_de_usuario archivo.pdf imagen

Otra medida de urgencia podría ser la de realizar una conversión interme-dia a otro formato y posteriormente volver a regenerar el documento PDF.Para ello, podríamos utilizar los comandos pdf2ps y ps2pdf utilizando elformato intermedio Postscript:

$ pdf2ps original.pdf intermedio.ps$ ps2pdf intermedio.ps optimizado.pdf

De la misma forma, también podríamos hacer el mismo proceso utilizandoel formato intermedio DJVU y los comandos pdf2djvu y djvu2pdf:

pdf2djvu original.pdf intermedio.djvudjvu2pdf intermedio.djvu optimizado.pdf

Eso sí, ten en cuenta que el formato DJVU está pensado para imágenesescaneadas, por lo que no es apto para todo tipo de documentos PDF. Enambos casos es necesario el intérprete GhostScript.

pdf2svg

Transforma los archivos pdf en grá�cos vectoriales (svg), para instalarlohacer:



# apt intsall pdf2svg

y para usarlo:

$ pdf2svg archivo.pdf archivo.svg

Convierte una página PDF en un archivo SVG. Si tenemos un documentoPDF con varias páginas, y queremos transformarlas todas, escribiremos algocomo esto:

$ pdf2svg archivo.pdf archivo_página%d.svg all

Con all le decimos que las transforme todas. Con %d hacemos que lasnumere.

ImageMagic: convert

Si existe una herramienta mágica con la que nunca dejas de sorprendertees con ImageMagick. Aunque está destinada para tareas con formatos grá�-cos, es posible utilizarla para reducir el tamaño de un archivo PDF.Para instalarlo usar:

# apt install imagemagick

ImageMagick es capaz de trabajar junto a ghostscript para reducir eltamaño de las imágenes que contiene. Para ello, utilizaremos la herramientaconvert con los parámetros -compress y -quality.

$ convert original.pdf -compress jpeg speaker_jpeg.pdf

Con el comando convert -list compress puedes obtener una lista de lasopciones de compresión que tienes a tu disposición (BZip, JPEG, LZW,Zip, Lossless...) para comprimir las imágenes del documento y mediante elparámetro -quality establecer la calidad de las imágenes (100 mayor calidad).También podemos transformalas en imágenes usando:

$ convert archivo.pdf archivo.png



pdfgrep

Es una utilidad de línea de comandos para buscar texto en archivos PDFde forma simple y funcional ahorrándonos tiempo de acceder a cada archivoy buscar el texto con herramientas propias de PDF. Para instalar usamos:

# apt install pdfgrep

Algunas de sus características son:

� Compatible con Grep, podremos ejecutar muchos parámetros de grepcomo -r, -i, -n o -c.

� Capacidad de buscar texto en múltiples archivos PDF

� Colores destacados, esta opción de color de GNU Grep es compatibley está habilitada por defecto.

� Admite el uso de expresiones regulares.

Iniciaremos con una búsqueda simple, por ejemplo, buscaremos la palabraSolvetic en el archivo Solvetic.pdf, para ello ejecutamos lo siguiente:

$ pdfgrep Solvetic Solvetic.pdf

Las opciones generales que nos ofrece pdfgrep son:

-i, �ignore-case, Ignora las distinciones de los casos tanto en elorigen como en los archivos de entrada.

-F, ��xed-strings, Interpreta PATTERN como una lista de cade-nas �jas separadas por líneas nuevas.

�cache, Usa una caché para el texto renderizado con el �n deacelerar la operación en archivos de gran tamaño.

-P, �perl-regexp, Interpreta PATTERN como una expresión reg-ular compatible con Perl (PCRE).

-H, �with-�lename, Imprime el nombre del archivo para cada co-incidencia.

-h, �no-nombre de archivo, Suprime el pre�jo del nombre dearchivo en la salida.



-n, �page-number, Pre�ja cada coincidencia con el número de lapágina donde se encontró el termino buscado.

-c, �count, Suprime la salida normal y, en su lugar, imprime elnúmero de coincidencias para cada archivo de entrada.

-p, �Conteo de páginas, Imprime el número de coincidencias porpágina. Implica -n.

�color, Permite resaltar nombres de archivos, números de páginay texto coincidente con diferentes secuencias para mostrarlos encolor en la terminal, algunas de sus opciones son Siempre, nucao automático.

-o, �only-matching, Imprime solo la parte coincidente de una líneasin ningún contexto circundante.

-r, �recursive, Nos permite buscar de forma recursiva todos losarchivos (restringidos por �include y �exclude) debajo de cadadirectorio, siguiendo los enlaces simbólicos solo si están en la líneade comando.

-R, �de referencia-recursiva, Igual que -r, pero sigue todos losenlaces simbólicos.

lowriter

Uso de la CLI de LibreO¢ ce �Lowriter�para la conversión de PDF�parainstalarlo usamos:

# apt instal libreo¢ ce

Para realizar la conversión, no tendremos más que seguir la siguientesintaxis y usar el comando para convertir un solo archivo .doc, ubicado ennuestro directorio actual de trabajo:

$ lowriter �convert-to pdf Ejemplo1.doc

Si lo que quieres es convertir un archivo .docx, la orden a utilizar esprácticamente la misma:



$ lowriter �convert-to pdf Ejemplo2.docx

Como puede ver en las anteriores capturas de pantalla, cuando listé elcontenido de mi carpeta actual a través del comando ls, también se puedever los archivos pdf recién creados.Si nos interesa convertir un grupo de archivos a .pdf no tendremos más

que utilizar la siguiente sintaxis. Esta nos servirá para convertir por lotestodos los archivos .doc o .docx a pdf ubicados en nuestro directorio actual:

$ lowriter �convert-to pdf *.doc

Si los archivos a convertir son .docx, el comando a utilizar será el siguiente:

$ lowriter �convert-to pdf *.docx

ghostscript

Para realizar la conversión-optimización necesitamos (en el caso de queno se tenga instalada):

apt install ghostscript

y que el archivo que queremos optimizar tenga de nombre original.pdf (sepuede cambiar pero también necesitas cambiarlo en el comando siguiente),metemos la siguiente linea en nuestra terminal de comandos:

gs -sDEVICE=pdfwrite -dCompatibilityLevel=1.4 -dNOPAUSE-dQUIET -dBATCH -sOutputFile=optimizado.pdf original.pdf

Una vez terminado el proceso se genera un archivo llamado optimizado.pdfque tendrá un peso inferior al original:Pero y si ¿aún sigue siendo muy grande? tenemos otro comando que aún

lo reduce más:

gs -sDEVICE=pdfwrite -dCompatibilityLevel=1.4 -dPDFSETTINGS=/screen-dNOPAUSE -dQUIET -dBATCH -sOutputFile=optimizado.pdforiginal.pdf



Con estos sencillos pasos conseguirás bajar el peso del PDF, esta clarodonde más comprime son las imágenes así que hay que revisarlas antes, paraveri�car que la calidad es la adecuada.

ps2pdf

Este paquete es parte de ghostscript, para instalarlo usar:

apt install ghostscript

Para un correcto funcionamiento usaremos el comando ps2pdf, que es unpotente conversor PDF, el comando �nal sería similar a:

$ man -t htop j ps2pdf - > htop.pdf

htmldoc

Combertir documentos HTML a PDF y PS, para instalarlo usa:# apt install htmldocy convertimos mediante:

$ htmldoc �webpage -f nombre.pdf nombre.html

4.8 ¿Qué hacer para que mi GNU/Linux sea más se-guro?

La mejor opción, es elegir una distribución de Linux que nos permita man-tener el sistema actualizado, instalar sólo los paquetes que necesitamos yque estos provengan de una fuente con�able, además de encriptar las par-ticiones del sistema operativo y de datos del usuario. Varias versiones deLinux satisfacen los requerimientos anteriores, nosotros preferimos usar De-bian GNU/Linux en su versión estable.También, podemos tratar de mantener nuestros datos fuera de miradas

indiscretas usando gocryptfs en las máquina a las que tengamos acceso (in-cluso del super usuario root)29. Además, podemos respaldarlos y transportar-los manteniendo estos siempre encriptados y que sea casi transparente paranosotros el uso de dicho programa, para ello es necesario instalarlo, medianteel uso de:29Existen múltiples proyectos � algunos multiplataforma� que permiten hacer lo mismo

que gocryptfs como son: encfs, ecrptfs, cryptomator, securefs y CryFS, entre otros.




https://nuetzlich.net/gocryptfs/


# apt install gocryptfs

Después, es necesario crear los directorios para guardar los datos encrip-tados (por ejemplo en el directorio ~/.encriptados) y los desencriptados (porejemplo en el directorio ~/desencriptados), mediante:

$ mkdir -p ~/.encriptados ~/desencriptados

Para inicializar y montar el directorio30 para guardar datos encriptados(en el directorio ~/.encriptados) y los desencriptados (en el directorio ~/des-encriptados), lo hacemos mediante:

$ gocryptfs ~/.encriptados ~/desencriptados

Desmontamos al terminar de usar la carpeta, usando:

$ fusermount -u ~/desencriptados

De esta forma, la carpeta virtual ~/desencriptados mostrará nuestrosdatos desencriptados, solo visibles para el usuario que monta la carpeta (nopara root) y la carpeta ~/.encriptados, contendrá nuestros datos de formaencriptada31, esta carpeta puede ser copiada, respaldada y restaurada aúnestando montada, manteniendo el anonimato de nuestros archivos.

Encriptar con GnuPG GnuPG es una herramienta en linea de co-mandos de seguridad en comunicaciones electrónicas en donde se utilizacriptografía de clave pública para que los usuarios puedan comunicarse deun modo seguro. En un sistema de claves públicas cada usuario posee unpar de claves, compuesto por una clave privada y una clave pública. Cadausuario debe mantener su clave privada secreta; no debe ser revelada nunca.La clave pública se puede entregar a cualquier persona con la que el usuariodesee comunicarse. GnuPG implementa un esquema algo más so�sticado enel que un usuario tiene un par de claves primario, y ninguno o más de un par

30La primera vez pedirá la clave y su con�rmación, las demás veces sólo la clave. Sepueden crear tantas carpetas independientes con gocyptfs como se requieran y el cualquierparte del sistema de archivos al que tengamos acceso.31El nombre de los archivos tienen un límite, por ello hay que tenerlo en cuenta si se

usan nombre largos en el sistema de archivos (el límite aproximado es 255 caracteres),pero no importa el número de archivos o carpetas almacenadas internamente.



de claves adicionales subordinadas. Los pares de claves primarios y subordi-nados se encuentran agrupados para facilitar la gestión de claves, y el grupopuede ser considerado como un sólo par de claves.Dentro de las funciones de GnuPG se incluyen generar un par de claves,

intercambiar y comprobar la autenticidad de claves, cifrar y descifrar docu-mentos, etc. Para instalar el paquete GnuPG, usamos:

# apt install gnupg

La opción de la línea de comandos --gen-key se usa para generar un nuevopar de claves primario, mediante:

$ gpg --gen-key

GnuPG es capaz de crear varios tipos diferentes de pares de claves, perodebe existir una clave primaria capaz de generar �rmas. Al momento deejecutar el programa, este pide32 nombre, correo del usuario y contraseña33,para después generar la clave.

Para poder comunicarse con otros, el usuario debe intercambiar las clavespúblicas. Para obtener una lista de las claves en el �chero («anillo» ) declaves públicas, se puede usar la opción de la línea de comandos --list-keys,mediante:

$ gpg --list-keys

Para poder enviar una clave pública a un interlocutor, antes hay queexportarla. Para ello se usará la opción de la línea de comandos --export. Esnecesario un argumento adicional para poder identi�car la clave pública quese va a exportar, por ejemplo:

32Según la versión de GnuPG puede solicitar otros datos como: el tipo de clave, longitud,cuando expira esta, entre otros posibles datos de con�guración.33Cuanto más larga sea la contraseña, más segura será contra ataques de «fuerza bruta» .

No hay límite para la longitud de una contraseña, y esta debe ser escogida con sumocuidado. Desde un punto de vista de seguridad, la contraseña que desbloquea la claveprivada es uno de los puntos más débiles en GnuPG (y en otros sistemas de cifrado declave pública), ya que es la única protección que tiene el usuario si alguien se apoderarade su clave privada. Para una contraseña lo ideal es que no se usen palabras de undiccionario, y que se mezclen mayúsculas y minúsculas, dígitos, y otros caracteres. Unabuena contraseña es crucial para el uso seguro de GnuPG.



$ gpg --output antonio.gpg --export [email protected]

La clave se exporta en formato binario, y esto puede no ser convenientecuando se envía la clave por correo electrónico o se publica en una páginaWeb. Por tanto, GnuPG ofrece una opción de la línea de comandos --armorque fuerza que la salida de la orden sea generada en formato armadura-ASCII,parecido a los documentos codi�cados con UUEncode. Por regla general,cualquier salida de una orden de GnuPG, v.g. claves, documentos cifrados y�rmas, pueden ir en formato armadura-ASCII añadiendo a la orden la opción--armor, por ejemplo:

$ gpg --armor --output antonio.gpg --export [email protected]

Cada clave pública y privada tiene un papel especí�co en el cifrado ydescifrado de documentos. Se puede pensar en una clave pública como enuna caja fuerte de seguridad. Cuando un remitente cifra un documentousando una clave pública, ese documento se pone en la caja fuerte, la caja secierra, y el bloqueo de la combinación de esta se gira varias veces. La partecorrespondiente a la clave privada, esto es, el destinatario, es la combinaciónque puede volver a abrir la caja y retirar el documento. Dicho de otro modo,sólo la persona que posee la clave privada puede recuperar un documentocifrado usando la clave pública asociada al cifrado.Con este modelo mental se ha mostrado el procedimiento de cifrar y

descifrar documentos de un modo muy simple. Si el usuario quisiera cifrarun mensaje para Javier, lo haría usando la clave pública de Javier, y lodescifraría con su propia clave privada. Si Javier quisiera enviar un mensajeal usuario, lo haría con la clave pública del usuario, y este lo descifraría consu propia clave privada.

Para cifrar un archivo se usa la opción --encrypt. El usuario debe tener lasclaves públicas de los pretendidos destinatarios. El programa espera recibircomo entrada el nombre del archivo que se desea cifrar o, si este se omite, unaentrada estándar. El resultado cifrado se coloca en la salida estándar o dondese haya especi�cado mediante la opción --output. El archivo se comprimecomo medida adicional de seguridad, aparte de cifrarlo, por ejemplo:

$ gpg --output doc.gpg --encrypt --recipient [email protected] doc



La opción --recipient se usa una vez para cada destinatario, y lleva unargumento extra que especí�ca la clave pública con la que sería cifrado elarchivo. El archivo cifrado sólo puede ser descifrado por alguien con unaclave privada que complemente una de las claves públicas de los destinatarios.El usuario, en este caso el remitente, no podría descifrar un archivo cifradopor sí mismo a menos que haya incluido su propia clave pública en la listade destinatarios.

Para descifrar un archivo se usa la opción --decrypt. Para ello es necesarioposeer la clave privada para la que el archivo ha sido cifrado. De igual modoque en el proceso de cifrado, el archivo a descifrar es la entrada, y el resultadodescifrado la salida, por ejemplo:

$ gpg --output doc --decrypt doc.gpg

También es posible cifrar archivos sin usar criptografía de clave pública.En su lugar, se puede usar sólo una clave de cifrado simétrico para cifrar elarchivo. La clave que se usa para el cifrado simétrico deriva de la contraseñadada en el momento de cifrar el documento, y por razones de seguridad,no debe ser la misma contraseña que se esta usando para proteger la claveprivada. El cifrado simétrico es útil para asegurar archivos cuando no seanecesario dar la contraseña a otros. Un archivo puede ser cifrado con unaclave simétrica usando la opción --symmetric, por ejemplo:

$ gpg --output doc.gpg --symmetric doc

4.9 Instalar, Actualizar y Borrar Paquetes

Existen distintos comandos para hacer la instalación, actualización y bor-rado de paquetes en Debian GNU/Linux, el más usado actualmente es aptAdvanced Pakaging Tool (Herramienta avanzada de Empaquetado), es unprograma de gestión de paquetes .deb creado por el proyecto DEBIAN. APTsimpli�ca en gran medida la instalación, actualización y eliminación de pro-gramas en GNU/Linux. Existen también programas que proporcionan estosmismos servicios basados en apt-get, como son apt-get, aptitude y tasksel ydpkg, los cuales describiremos sus usos a continuación:



apt-get Diariamente se actualizan decenas de paquetes en los servidoresde Debian GNU/Linux, por ello es necesario hacer el mantenimiento a lospaquetes del sistema cada vez que usemos el equipo de cómputo y tengamosacceso a internet, usando:Se solicita la descarga de las actualizaciones disponibles, usando:

# apt-get update

para conocer que paquetes instalados en el sistema están listos para seractualizados, usamos:

# apt-get check

después, se solicita la descarga, actualización y en su caso borrado de lospaquetes, mediante la descarga de los .DEB, usando:

# apt-get upgrade

al �nal, se solicita el borrado de los archivos .deb de los paquetes descar-gados (cache de descarga), mediante:

# apt-get clean

Algunas otros usos de APT una vez que se solicita la descarga de lasactualizaciones disponibles, son:

� Actualizar sólo el paquete indicado, usamos:

# apt-get install packageName �only-upgrade

� Para instalar un paquete en particular, usamos:

# apt-get install paquete# apt-get install �*name*�

� Para remover completamente un paquete incluyendo los paquetes de-pendientes, usamos:

# apt-get �purge remove paquete



� Para buscar paquetes que son potencialmente instalables, usamos:

# apt-cache search nombre# apt-cache pkgnames

� Para conocer las características de un paquete a instalar, usamos:

# apt-cache show nombre# apt-cache showpkg nombre

� Para conocer todos los paquetes instalados, usamos:

# dpkg -l

� Para instalar evitando que se agreguen paquetes no necesarios, usamos:

# apt-get install �no-install-recommends nmap

� Algunas veces, si se interrumpe el proceso de instalación, es posiblecorregir este proceso mediante:

# dpkg �con�gure -a

� Para hacer una actualización a todos los paquetes del sistema a otraversión del sistema operativo, usamos:

# apt-get dist-upgrade

Normalmente la red del la replica ftp.mx.debian.org de la UNAM (dela cual yo soy responsable) es de muy buena velocidad, pero si necesitamosconocer cual es la replica de Debian GNU/Linux que nos de la mejor velocidadde descarga podemos usar apt-spy, se instala mediante:

# apt-get install apt-spy

para luego correrlo usando

$ apt-spy -d stable -s mx -m ./mirror.txt -o apt-spy.list



el cual generara un archivo mirror.txt en nuestro home con la con�gu-ración óptima además genera una salida indicando la velocidad de acceso,como la siguiente:

SERVER: ftp.mx.debian.org

Benchmarking FTP...

Downloaded 7815450 bytes in 0.82 seconds

Download speed: 9255.63 kB/sec

SERVER: debian.unam.mx

Benchmarking FTP...



SERVER: mmc.geo�sica.unam.mx

Benchmarking FTP...



Para conocer las 10 replicas de Debian GNU/Linux con mejor velocidadde descarga, usar:

# aptitude install netselect-apt

y lo usamos mediante:

# netselect-apt stable

apt Existe el comando apt que es un interfase del paquete apt-get y soportalas siguientes opciones:

# apt update# apt upgrade# apt clean# apt full-upgrade# apt install paquete



# apt remove paquete# apt purge paquete# apt autoremove# apt search paquete# apt show paquete# apt list

Algunas veces, si se interrumpe el proceso de instalación, es posible co-rregir este proceso mediante:


Para completar las instalaciones pendientes usar

# apt -f safe-upgrade

aptitude Existe el comando aptitude que es un también una interfase delpaquete apt-get con algunas opciones adicionales (aptitude instala tambiénlas dependencias sugeridas y apt-get instala sólo las recomendadas) y soportalas siguientes opciones:

# aptitude update# aptitude upgrade# aptitude safe-upgrade# aptitude clean# aptitude full-upgrade# aptitude install paquete# aptitude reinstall paquete# aptitude remove# aptitude purge paquete# aptitude autoremove# aptitude search nombre# aptitude show nombre# aptitude install �without-recommends nmap

Algunas veces, si se interrumpe el proceso de instalación, es posible co-rregir este proceso mediante:


Para completar las instalaciones pendientes usar

# aptitude -f safe-upgrade



tasksel Múltiples con�guraciones de paquetes pueden instalarse desde task-sel, este contiene metapaquetes que facilitan la instalación de un sistemaDebian, esto es recomendado cuando se tiene poco conocimiento sobre la in-stalación de paquetes en Debian GNU/Linux, muy usado cuando se hace lainstalación de un sistema Debian con instalación mínima, i.e. sin ambientegrá�co para hacer uso de este recurso, hacer:

# tasksel

para conocer los metapaquetes instalados y que se pueden instalar, usar:

# tasksel �list-tasks

para conocer los paquetes que contiene un metapaquete

# tasksel �task-packages web-server

deborphan En algún momento, ciertos paquetes pueden quedar huérfanosy no ser necesarios en el sistema, para conocer estos, es necesario instalardeborphan, mediante:

# apt install deborphan

para luego correrlo, usando:

# orphaner

donde es posible conocer los paquetes huérfanos y liberarlos.

dpkg En ocasiones tenemos que instalar un paquetes .deb que hemos descar-gado de algún lugar Web (de con�anza por supuesto). Por lo general, setrata de aplicaciones que no se encuentran en los repositorios pero que es-tán disponibles en forma de paquete .deb (navegadores como SRWare Iron oChrome; Google Earth; Skype; Dropbox, etc).dpkg es el programa base para manejar paquetes Debian GNU/Linux

en el sistema. Si tiene paquetes .deb, dpkg es lo que permite instalar oanalizar sus contenidos. Pero este programa sólo tiene una visión parcialdel universo Debian: sabe lo que está instalado en el sistema y lo que seaque se le provee en la línea de órdenes, pero no sabe nada más de otros



paquetes disponibles. Como tal, fallará si no se satisface una dependencia.Por el contrario, herramientas como apt y aptitude crearán una lista dedependencias para instalar todo tan automáticamente como sea posible.Se debe ver a dpkg como una herramienta de sistema (tras bambalinas)

y apt y aptitude como una herramienta más cerca del usuario que evita laslimitaciones del primero. Estas herramientas trabajan juntas, cada una consus particularidades, adecuadas para tareas especí�cas.

Instalar paquetes

Para instalar paquetes .deb con dpkg tenemos que dirigirnos a la carpetaen la que tengamos el paquete deb. Puede ser con el explorador de archivosy abrir terminal; en Dolphin, por ejemplo, con F4. O con el comando cd(cambiar directorio). Abrimos terminal y operamos como superusuario (su)o usuario con privilegios de root (sudo):

# cd /home/usuario/Descargas

(suponiendo que el paquete.deb está en Descargas de nuestro usuario)

# dpkg -i paquete.deb

Puede que el paquete se instale sin más problemas porque las posiblesdependencias ya las tengamos instaladas. Si nos lanza el error de que haydependencias no satisfechas, estas se resolverán con:

# apt-get -f install

Este comando descargara las dependencias requeridas, las instalará y con-cluirá la instalación del paquete.deb que quedó interrumpida.

Desinstalar paquetes

Para remover paquetes .deb con dpkg tenemos solo que indicar el nombrecompleto del archivo .deb instalado, por ejemplo:

# dpkg -r paquete.deb

Este comando (-r o - -remove) eliminará sólo el paquete, pero no losarchivos de con�guración. Pero si queremos eliminar todo lo relacionado conel paquete en cuestión utilizaremos purge (-P o - -purge).



Conocer los paquetes instalados

Para conocer todos los paquetes instalados, usamos:

# dpkg -l

Problemas

Algunas veces, si se interrumpe el proceso de instalación, es posible cor-regir este proceso mediante:


4.10 Instalación de los Paquetes más Usados

Existen distintas distribuciones de Linux34 para instalar, una de las másampliamente usadas es Debian GNU/Linux y sus derivados como Ubuntu.Debian35 se puede descargar de múltiples ligas, una de ellas es:

http://mmc.geo�sica.unam.mx/Replicas/debianInstall

y los paquetes se pueden descargar desde México en:

http://mmc.geo�sica.unam.mx/Replicas/debian

Por omisión en Debian sólo se instalan paquetes libres, pero hay otro tipode paquetes útiles que no son libres o que tienen licencia distinta a la usadapor Debian GNU/Linux, para poder tener acceso a ellos hay que modi�carel archivo /etc/apt/sources.list, mediante:

#36 nano /etc/apt/sources.list

34Una lista de las distribuciones de Linux y su árbol de vida puede verse en la páginaWeb http://futurist.se/gldt/35Algunas de las razones para instalar GNU/Linux Debian están detalladas en su página

Web https://www.debian.org/intro/why_debian.es.html36En el Bourne Shell y sus derivados como BASH el prompt que nos permite escribir los

diferentes comandos, generalmente termina con el caracter:

� $ para usuario sin privilegios� # para el administrador, conocido como root



http://mmc.geofisica.unam.mx/Replicas/debianInstall

http://mmc.geofisica.unam.mx/Replicas/debian

http://futurist.se/gldt/



En México hay una replica de Debian en la UNAM, en el Instituto deGeofísica, para acceder a ella, agregar:

deb http://www.mmc.geo�sica.unam.mx/debian/ buster nmain contrib non-freedeb-src http://www.mmc.geo�sica.unam.mx/debian/ nbuster main contrib non-free

Esto permite tener acceso a paquetes libres (main) y no libres o con li-cencias distintas a Debian GLP de Linux (contrib y non-free). Una vez agre-gadas las replicas hay que actualizar las de�niciones de paquetes disponiblesen Debian, usando:

# apt update# apt safe-upgrade# apt clean

Ahora el sistema esta listo para poder instalar los paquetes que el usuariode la máquina requiere (hay más de 59,000 disponibles en la versión 10.3).Algunas veces es necesario instalar en la versión estable algún paquete

de la versión testing pero que no rompa la estabilidad del sistema, para ellose desarrollo Backports. Para usarlo, lo primero es agregar en el archivosources.list la línea:

deb http://ftp.debian.org/debian/ buster-backports main

también existen para los paquetes contrib y non-free, después de agregarla línea, es necesario ejecutar:

# apt update

Para instalar algún paquete, usar:

# apt -t buster-backports install package

Para eliminar las versiones locales de documentación no usadas instalamosel paquete:



# apt install localepurge# localepurge

Paquetes de administración y utilerias

# apt install rcconf ntpdate netstat-nat sysstat htop natop deborphan powertop iotop iftop ifstat procinfo lsof nlshw dvtm screen dstat sysbench dnsutils traceroute sysstat nglances nmap iptraf iptraf-ng wget most fslint gcp mc tmux ngrsync tasque clusterssh jnettop nload pwgen ifstat nmon nhwinfo parallel wipe bleachbit dfc gcp tcpdump gddrescue nlftp conky-all bmon iptables iptables-persistent collectl npssh inxi tomboy ranger fping cpulimit uget itop vnstat njigdo-�le apg# apt install linuxlogo screenfetch nethogs# apt install tilda yakuake terminator screenfetch nterminix guake roxterm terminology lilyterm sakura tilix# apt install �rmware-linux �rmware-linux-free n�rmware-linux-nonfree# apt install rednotebook cherrytree zim focuswriter

Búsqueda de archivos duplicados

# apt install fslint fdupes jdupes �ndimagedupes ndu¤ rd�nd hardlink

Paquete para monitoreo de múltiples equipos

# apt install sinfo

Paquetes de navegadores de red



# apt install �ashplugin-nonfree chimera2 chromium nconkeror dillo edbrowse epiphany-browser iceweasel nkonqueror midori netrik netsurf netsurf-fb netsurf-gtk nsurf uzbl t�refox-esr qupzilla arora hv3# apt install elinks elvis-tiny links links2 lynx-cur w3m#Actualizar el navegador por omisión en modo grá�co y texto# update-alternatives �con�g x-www-browser# update-alternatives �con�g www-browser

Instalar paquetes de KDE

# apt install kde-full kdevelop kdeadmin kdeartwork nkdegames junior-kde kdemultimedia kdesdk kdeWebdev nkdenetwork kdesdk kdeutils kdevelop kdetoys neducation-desktop-kde

Manejo de particiones NTFS

# apt install ntfs-3g ntfsprogs scrounge-ntfs

Manejo de SAMBA

# apt install samba smbclient cifs-utils

Manejo de particiones

# apt install parted partimage gparted testdisk ngenisoimage

Servidor y cliente de SSH

# apt install openssh-server openssh-client �lezilla

Utilerias de compactación



# apt install pigz gzip unzip zip pbzip2 bzip2 lbzip2 arj nzoo unrar lhasa ncompress p7zip p7zip-full p7zip-rar nunace unace-nonfree zutils cpio pax unp lzma xz-utils pxz npixz kgb rar rarcrack zpaq bsdtar dtrx lzop

Manejo de documentos

# apt install science-typesetting texlive-science ntexstudio pandoc texmaker inkscape kile gummi texstudionenchant texlive-latex-base texlive-latex-recommended nlatexila lyx medit texworks texlive-full latexila libreo¢ ce ncalligra abiword evince gnumeric kexi texlive-extra-utils# apt install pdf-viewer msttcorefonts djview4 okular ngv zathura di¤pdf mupdf pdf-presenter-console evince xpdf nokular poppler-utils atril pdftk pdfgrep xpdf-utils pdfcrack nqpdf pdfsam pdfshu er htmldoc pdf2svg pdfmod pdfposter npdfchain pdf2djvu gpdftext catdoc chktex cxref cxref-doc nlatex2rtf antiword unoconv a2ps bookletimposer qpdfview nrst2pdf xchm chm2pdf archmage qpdfview-ps-plugin nqpdfview qpdfview-djvu-plugin kchmviewer# apt install ispanish wspanish texlive-lang-spanish nmyspell-es myspell-en-us translate-shell

Editores de grá�cos

# apt install gpaint gimp inkscape imagemagick dia nx�g scribus blender calibre kdenlive kazam pinta krita npencil2d graphviz textdraw calligra blender feh

Paquetes para generar vídeos a partir de imágenes

# apt install openshot imagination photo�lmstrip

Paquetes para tomar vídeos o imágenes del escritorio



# apt install gtk-recordmydesktop recordmydesktop nshutter byzanz kazam simplescreenrecorder scrot ngtk-vector-screenshot gnome-screenshot

Messenger

# apt install pidgin pidgin-gui�cations �nch kmess npidgin-plugin-pack pidgin-themes skype4pidgin kopete nempathy telegram-desktop

Multimedia y conversión de formatos de audio y vídeo

# apt install vlc amarok mplayer ¤mpeg mpg123 nclementine audacity xbmc# apt install libxine2-bin libxine2-¤mpeg libxine2-x nlibxine2-plugins ¤mpeg libavcodec-extra vorbis-tools ngstreamer1.0-�uendo-mp3 gstreamer1.0-plugins-ugly ngstreamer1.0-plugins-bad gstreamer1.0-pulseaudio

Reproducir DVDs

# apt install libdvd-pkg# dpkg-recon�gure libdvd-pkg

Tipografías

# apt install fonts-freefont-ttf fonts-freefont-otf nttf-mscorefonts-installer

Paquetes Matemáticos



# apt install science-statistics science-mathematics neducation-mathematics science-viewing gretl lybniz nscience-numericalcomputation xabacus euler geogebra-kde nmathomatic pari-gp qliss3d rkward xaos yacas bliss ngeogebra mumps-test nauty netgen netgen-doc eukleides ngenius pspp pdl yorick gnuplot freemat octave scilab nmaxima wxmaxima xmaxima mathomatic-primes nopen-axiom julia sagemath# apt -y install �r-cran*��r-bioc*�

Lenguajes de programación

# apt install gfortran gfortran-doc fortran77-compiler nfortran95-compiler fortran-compiler cfortran# apt install mono-complete# apt install build-essential manpages-dev glibc-doc nglibc-doc-reference gcc-doc-base gcc-doc c++-compiler nc++-annotations-pdf c-compiler g++ cppcheck splint cccc nautoconf automake make cmake scons jam ohcount# apt install haskell-platform# apt install scala# apt install ghc ghc-prof ghc-doc ghc-mod# apt install swi-prolog swi-prolog-doc swi-prolog-java nswi-prolog-x# apt install coq coq-doc coq-theories

Lenguaje de programación JAVA# apt install openjdk-8-jre openjdk-8-jdk openjdk-8-docActualizar la versión por omisión de JAVA$ update-java-alternatives -l# update-java-alternatives -s java-1.8.0-openjdk-amd64

Lenguaje de Programación Python# apt install ipython python-matplotlib python-nose npython-scipy python-pandas python-sympy python-numpynpython-dev spyder python-rpy2 python-rpy python-axiom npython-pip python python-tk idle python-pmwpython-pip nbpython python-imaging python-pandas python-sklearn n



python-sklearn-doc wxglade python-rpy2 pypy pypy-tk npython-gnuplot pypy-six jython boa-constructor pyragua ndreampie winpdb mypy python-mpi4py# apt install ipython3 python3 idle3 python3-pip npython3-matplotlib python3-rpy2 python3-numpy spyder3 npython3-scipy bpython3 python3-pandas python-sklearn npython-sklearn-doc pyzo pyzo-doc spe eric python-wxgtk3.0 npython-wxgtk3.0-dev python3-mpi4py# apt install jupyter-console jupyter-notebookJupiter (instalar despues de python 3)# pip3 install jupyter# pip3 install matplotlib# pip3 install ipywidgets# jupyter nbextension enable �py �sys-pre�x nwidgetsnbextension

Editores, IDEs, Debugers y herramientas para programación

# apt install scite jedit kate gedit nedit emacs medit nkscope geany geany-plugins editra qtcreator anjuta codelite ncodelite-plugins tea vim-gtk mousepad eric anjuta-extras# apt install eclipse eclipse-cdt eclipse-pydev netbeans nblue�sh codeblocks codeblocks-contrib# apt install fte fte-console fte-terminal nano joe vim nvim-python-jedi vim-tlib vim-latexsuite vim-nox# apt install kdi¤3 meld di¤use dirdi¤ kompare wdi¤ nnumdi¤ colordi¤ xxdi¤ tkdi¤ ndi¤# apt install ddd-doc ddd gdb xxgdb kdbg valgrind nvalgrind-mpi kcachegrind cppcheck time nemiver# apt install ggcov lcov gcov# apt install alleyoop astyle c2html java2html autodia ncode2html c2html txt2html html2text

Generador de documentación

# apt install doxygen graphviz



Control de cambios en un proyecto

# apt install git git-all gitk gitg git-cola git-gui qgit ntig lighttpd vim-fugitive# apt install mercurial# apt install subversion rapidsvn# apt install cvs

Manejo de UML

# apt install umbrello dia

Librerías matemáticas

# apt install gsl-bin libgsl0-dev gsl-ref-html

Remplazo de grep para proyectos grandes ack-grep

# apt install ack-grep# dpkg-divert �local �divert /usr/bin/ack �rename n�add /usr/bin/ack-grep

Cómputo en paralelo usando MPI ( es necesario instalar ssh cliente yservidor)

# apt install lam-runtime xmpi libmpich-dev mpich nmpi-default-dev mpi-default-bin openmpi-bin valgrind-mpiEn Debian testing primero quitar estos paquetes:# apt �purge remove openmpi-bin openmpi-common nlibopenmpi1.3Para que en la ejecución de MPI no pida la clave de usuario:$ ssh-keygen -t rsaEn cada pregunta responder con ENTER, para después copiar

usando:$ cp ~/.ssh/id_rsa.pub ~/.ssh/authorized_keysNota: Si continua pidiendo clave es que también esta insta-

lando rsh o lsh



Cómputo distribuido

# apt install pvm pvm-dev# apt install perl python-mpi

Explorador de Datos de Visualización OpenDx

# apt install dx dx-dox dxsample

Librería para manejo de modelos de datos y formato para almacenar ymanejar datos HDF5

# apt install hdfview hdf5-tools

Generador de mallas en 3D

# apt install gmsh

Servidor de Web Apache, PHP, Mysql y postgresql

# apt install apache2 libapache2-mod-evasive apachetop# apt install php libapache2-mod-php phpmyadmin nphp-mysql php-gd# apt install mysql-common mysql-client mysql-server nferret mysql-workbench mysql-workbench-data mycli nmytop mysql-admin# apt install postgresql postgresql-client pgcli npostgresql-doc postgresql-contrib# apt install sqlite3 sqlite3-doc sqlitebrowser# apt install mongodb mongodb-clients mongodb-server

Paquetes para notebook



# apt install wireless-tools acpi-support cpufrequtils nacpi wpasupplicant powertop vbetool acpid no�ushd nwicd-curses apmd pcmciautils pm-utils radeontool nanacron avahi-autoipd bluetooth iban kmilo nlaptop-detect laptop-mode-tools laptop-net guessnet nbluez-utils bluez-pcmcia-support

Máquinas virtuales

# apt install qemu# apt install kvm

Paquetes para wireless

# apt install wireless-tools wireshark kismet nkwavecontrol wicd-curses aircrack-ng macchanger nprismstumbler swscanner wavemon wmwave ifrename nndisgtk ndiswrapper-common ndiswrapper-dkms

Para correr aplicaciones de Windows mediante WINE

# apt install wine# dpkg �add-architecture i386 && apt update n&& apt install wine32

Paquetes para instalar impresoras locales y remotas

# apt install system-con�g-printer cups nsystem-con�g-printer-udev cups-pk-helper

Para usar un escaner

# apt install gscan2pdf tesseract-ocr eikazo xsane ntesseract-ocr-spa tesseract-ocr-eng simple-scan



5 Lenguajes de Programación y Entornos deDesarrollo

Hay muchas aplicaciones a las herramientas computacionales, pero nos in-teresan aquellas que permitan resolver problemas concomitantes en Cienciae Ingeniería. Muchas de estas aplicaciones caen en lo que comúnmente sellama cómputo cientí�co. La computación cientí�ca es el campo de estudiorelacionado con la construcción de modelos matemáticos, técnicas numéricaspara resolver problemas cientí�cos y de ingeniería; y su respectiva imple-mentación computacional.Este campo es distinto a las ciencias de la computación y el procesamiento

de información, también es diferente a la teoría y experimentación, que sonlas formas tradicionales de la ciencia y la ingeniería. El enfoque de la com-putación cientí�ca es para ganar entendimiento, principalmente a través delanálisis de modelos matemáticos implementados en computadoras.

5.1 Entornos de Desarrollo

Para programar, es necesario como mínimo contar con un editor de texto� como vi o nano� y acceso al compilador o intérprete del lenguaje que nosinterese. En Linux se tiene una gran variedad de lenguajes y herramientasde desarrollo � Linux fue hecho por programadores para programadores�que se pueden instalar. Pero, también están los entornos de desarrollo inte-grado o entorno de desarrollo interactivo � en inglés Integrated DevelopmentEnvironment (IDE)� , estas son aplicaciones informáticas que proporcionanservicios integrales para facilitarle al programador el desarrollo de Software.Normalmente, un IDE consiste de un editor de código fuente, herramien-

tas de construcción automáticas y un depurador. La mayoría de los IDEtienen auto-completado inteligente de código (IntelliSense). Algunos IDEcontienen un compilador, un intérprete, o ambos, tales como NetBeans yEclipse. El límite entre un IDE y otras partes del entorno de desarrollo deSoftware más amplio no está bien de�nido. Muchas veces, a los efectos desimpli�car la construcción de la interfaz grá�ca de usuario (GUI, por sussiglas en inglés) se integran un sistema controlador de versión y varias he-rramientas. Muchos IDE modernos también cuentan con un navegador declases, un buscador de objetos y un diagrama de jerarquía de clases, para suuso con el desarrollo de Software orientado a objetos.



Los IDE están diseñados para maximizar la productividad del progra-mador proporcionando componentes muy unidos con interfaces de usuariosimilares. Los IDE presentan un único programa en el que se lleva a cabotodo el desarrollo. Generalmente, este programa suele ofrecer muchas ca-racterísticas para la creación, modi�cación, compilación, implementación ydepuración de Software. Esto contrasta con el desarrollo de Software uti-lizando herramientas no relacionadas, como vi, GNU Compiler Collection(gcc) o make.Uno de los propósitos de los IDE es reducir la con�guración necesaria

para reconstruir múltiples utilidades de desarrollo, en vez de proveer el mismoconjunto de servicios como una unidad cohesiva. Reduciendo ese tiempo deajustes, se puede incrementar la productividad de desarrollo, en casos dondeaprender a usar un IDE es más rápido que integrar manualmente todas lasherramientas por separado.Una mejor integración de todos los procesos de desarrollo hace posi-

ble mejorar la productividad en general, que únicamente ayudando con losajustes de con�guración. Por ejemplo, el código puede ser continuamentearmado, mientras es editado, previendo retroalimentación instantánea, comocuando hay errores de sintaxis. Esto puede ayudar a aprender un nuevolenguaje de programación de una manera más rápida, así como sus libreríasasociadas.Algunos IDE están dedicados especí�camente a un lenguaje de progra-

mación, permitiendo que las características sean lo más cercanas al para-digma de programación de dicho lenguaje. Por otro lado, existen muchosIDE de múltiples lenguajes tales como Eclipse, ActiveState Komodo, IntelliJIDEA, MyEclipse, Oracle JDeveloper, NetBeans, Codenvy y Microsoft VisualStudio. Por otro lado Xcode, Xojo y Delphi están dedicados a un lenguajecerrado o a un tipo de lenguajes de programación.Los IDE ofrecen un marco de trabajo amigable para la mayoría de los

lenguajes de programación tales como C++, Python, Java, C#, Delphi, Vi-sual Basic, etc. En algunos lenguajes, un IDE puede funcionar como unsistema en tiempo de ejecución, en donde se permite utilizar el lenguajede programación en forma interactiva, sin necesidad de trabajo orientado aarchivos de texto. Es deseable que un IDE cuente con las siguientes carac-terísticas:

� Multiplataforma

� Soporte para diversos lenguajes de programación



� Integración con Sistemas de Control de Versiones

� Reconocimiento de Sintaxis

� Extensiones y Componentes para el IDE

� Integración con Framework populares

� Depurador

� Importar y Exportar proyectos

� Múltiples idiomas

� Manual de Usuarios y Ayuda

� Componentes

� Editor de texto

� Compilador.

� Intérprete

� Herramientas de automatización

� Depurador

� Posibilidad de ofrecer un sistema de control de versiones

� Factibilidad para ayudar en la construcción de interfaces grá�cas deusuarios

Algunos de los más usados son: Eclipse, Aptana, NetBeans, Sublime Text,Geany, Visual Studio, Brackets, Monodevelop, Komodo, Anjuta, CodeLite,Code::Blocks, PyDev, Eric, PyCharm, PTK, Spyder, Blue�sh, Glade, Kde-velop, Emacs, QtCreator, Android SDK, WxFormBuilder, etc.



5.1.1 Instalación de Java e IDEs en Debian GNU/Linux

Existen diversas versiones de Java para Linux, la más usada es JDK de Oraclepero también esta una versión abierta llamada OpenJDK, para instalar porejemplo OpenJDK 8 en Debian GNU/Linux es necesario hacer:

# apt install openjdk-8-jre openjdk-8-jdk openjdk-8-doc

y después actualizar la versión por omisión de Java:

# update-java-alternatives -s java-1.8.0-openjdk-amd64

Además se pueden instalar diversas herramientas e IDEs para facilitar laprogramación en Java, para ello usar:

# apt install scite jedit kate gedit nedit emacs medit kscopegeany geany-plugins editra qtcreator anjuta anjuta-extras codelitecodelite-plugins tea vim-gtk mousepad eric# apt install eclipse eclipse-cdt eclipse-pydev netbeans blue-

�sh codeblocks codeblocks-contrib# apt install fte fte-console fte-terminal nano joe vim vim-

python-jedi vim-tlib vim-latexsuite vim-nox# apt install kdi¤3 meld di¤use dirdi¤ kompare numdi¤ col-

ordi¤ wdi¤ xxdi¤ tkdi¤ ndi¤# apt install alleyoop astyle c2html java2html code2html c2html

autodia txt2html html2text

Aprender a Programar en Java En la red existen múltiples sitios espe-cializados y una amplia bibliografía para aprender a programar cada uno delos distintos aspectos de Java, nosotros hemos seleccionado diversos textosque ponemos a su disposición en:

http://132.248.182.159/acl/Herramientas/Lenguajes/Java/

5.1.2 Instalación de C y C++ e IDEs en Debian GNU/Linux

Existen diversas versiones de C y C++ para Linux, para instalarlos en DebianGNU/Linux es necesario hacer:


http://132.248.182.159/acl/Herramientas/Lenguajes/Java/


# apt install build-essential manpages-dev glibc-doc glibc-doc-reference gcc-doc-base gcc-doc c++-annotations-pdf c++-compilerc-compiler g++ cppcheck splint cccc autoconf automake makecmake scons jam ohcount

Además se pueden instalar diversas herramientas e IDEs para facilitar laprogramación en C y C++, para ello usar:

# apt install scite jedit kate gedit nedit emacs medit kscopegeany geany-plugins editra qtcreator anjuta anjuta-extras codelitecodelite-plugins tea vim-gtk mousepad eric# apt install eclipse eclipse-cdt eclipse-pydev netbeans blue-

�sh codeblocks codeblocks-contrib# apt install fte fte-console fte-terminal nano joe vim vim-

python-jedi vim-tlib vim-latexsuite vim-nox# apt install kdi¤3 meld di¤use dirdi¤ kompare numdi¤ col-

ordi¤ wdi¤ xxdi¤ tkdi¤ ndi¤# apt install ddd-doc ddd gdb xxgdb kdbg valgrind valgrind-

mpi kcachegrind cppcheck time nemiver# apt install ggcov lcov gcov# apt install alleyoop astyle c2html java2html code2html c2html


Aprender a Programar en C y C++ En la red existen múltiples sitiosespecializados y una amplia bibliografía para aprender a programar cada unode los distintos aspectos de C y C++, nosotros hemos seleccionado diversostextos que ponemos a su disposición en:

http://132.248.182.159/acl/Herramientas/Lenguajes/CyC++/

5.1.3 Instalación de Python e IDEs en Debian GNU/Linux

Existen diversas versiones de Python para Linux, para instalar Python 2 enDebian GNU/Linux es necesario hacer:

# apt install ipython python-matplotlib python-numpy python-scipy python-pandas python-sympy python-nose python-dev spy-der python-rpy2 python-rpy python-axiom python-pip python python-tk idle python-pmw python-imaging python-pip bpython python-pandas python-sklearn python-sklearn-doc wxglade python-rpy2


http://132.248.182.159/acl/Herramientas/Lenguajes/CyC++/


pypy pypy-tk python-gnuplot pypy-six jython boa-constructorpyragua dreampie winpdb mypy python-mpi4py

para instalar Python 3 en Debian GNU/Linux es necesario hacer:

# apt install ipython3 python3 idle3 python3-pip python3-matplotlib python3-rpy2 python3-numpy python3-scipy spyder3bpython3 python3-pandas python-sklearn python-sklearn-doc pyzopyzo-doc spe eric python-wxgtk3.0 python-wxgtk3.0-dev python3-mpi4py python3-numba

Para instalar Jupyter (entorno de trabajo orientado a cientí�cos que so-porta los lenguajes R y Python):

# apt install jupyter-console jupyter-notebook# pip3 install jupyter# pip3 install matplotlib# pip3 install ipywidgets# jupyter nbextension enable �py �sys-pre�x widgetsnbexten-

sion

Además se pueden instalar diversas herramientas e IDEs para facilitar laprogramación en Python, para ello usar:

# apt install scite jedit kate gedit nedit emacs medit kscopegeany geany-plugins editra qtcreator anjuta anjuta-extras codelitecodelite-plugins tea vim-gtk mousepad# apt install eclipse eclipse-cdt netbeans-platform netbeans-

ide codeblocks codeblocks-contrib# apt install fte fte-console fte-terminal nano joe# apt install kdi¤3 meld di¤use dirdi¤ kompare numdi¤ col-

ordi¤ wdi¤ xxdi¤# apt install alleyoop astyle c2html java2html code2html c2html


Por otro lado existe Anaconda, una Suite de código abierto que abarcauna serie de aplicaciones, librerías y conceptos diseñados para el desarrollode la Ciencia de datos con Python. En líneas generales Anaconda Distribu-tion es una distribucción de Python que funciona como un gestor de entorno,


https://www.anaconda.com/


un gestor de paquetes y que posee una colección de más de 720 paquetes decódigo abierto. Anaconda Distribution se agrupa en 4 sectores o solucionestecnológicas; Anaconda Navigator, Anaconda Project, las librerías de Cienciade Datos y Conda. Todas estas se instalan de manera automática y en unprocedimiento muy sencillo.Para más información ver: https://www.anaconda.com/.

También esta SageMath, una Suite de código abierto bajo la licencia GPLde Software matemático como: NumPy, SciPy, matplotlib, Sympy, Maxi-ma, GAP, FLINT, R, entre otros. Además combina acceso a una poderosacombinación del lenguaje basada en Python o directamente vía interfaces oWrappers. La misión del proyecto es crear una alternativa de Software librea Magma, Maple, Mathematica y Matlab.Para más información ver: http://www.sagemath.org/.

5.2 Herramientas de Programación

En Linux existe una gran variedad de herramientas para programación, yaque este sistema operativo fue hecho por programadores y para progra-madores, por ello entre las miles de herramientas, tenemos algunas que sonampliamente usadas, entre las que destacan:Formateador de código fuente para C, C++, Java y C#

� Astyle http://astyle.sourceforge.net/

Depuradores de programas

� ddd https://www.gnu.org/software/ddd/

� gdb https://www.gnu.org/software/gdb/

� kdbg http://www.kdbg.org/

Programas para rastrear errores en la manipulación de memoriay punteros desbordados

� Valgrind http://valgrind.org/

� DUMA http://duma.sourceforge.net/


https://www.anaconda.com/

http://www.sagemath.org/

http://www.sagemath.org/

http://astyle.sourceforge.net/

https://www.gnu.org/software/ddd/

https://www.gnu.org/software/gdb/

http://www.kdbg.org/

http://valgrind.org/

http://duma.sourceforge.net/


Programas para hacer análisis de rendimiento37

� gprof https://sourceware.org/binutils/docs/gprof/

� Callgrind http://valgrind.org/docs/manual/cl-manual.html

� kcachegrind http://kcachegrind.sourceforge.net/html/Home.html

� time https://www.cyberciti.biz/faq/unix-linux-time-command-examples-usage-syntax/

Programas para control de proyectos

� Git https://git-scm.com/

� Mercurial https://www.mercurial-scm.org/

� Subversion https://subversion.apache.org/

Generadores de documentación38

� Doxygen http://www.doxygen.org/

Lenguaje uni�cado de modelado (Uni�ed Modeling LanguageUML)39

� UML http://www.uml.org/

En este apartado, solo tocaremos las más usadas, pero abunda la docu-mentación de estas y otras importantes herramientas en línea de comandos

37Otras opciones son: Splint, cppcheck, Rough Auditing Tool for Security, C y C++Code Counter, CppNcss, Gnocchi, CUnit, CppUnit, OPro�le, Intel VTune, Nemiver, Mud-�ap, etc.38Otras opciones son: Natural Docs, ROBODoc, etc.39Otras opciones son: UML Diagram Generation, Code Generation, Document Genera-

tion and Reporting, Scaling, Database Schema Generation, Entity Relationship Diagrams,Data Flow Datagrams, StarUML BOUML, EclipseUML, UML Modeller, Papyrus, Nclass,PlantUML, UMLet, NetBeansIDE, Open ModelSphere, gModeler, RISE, Oracle jdevel-oper, Oracle SQL Developer, Dia, Kivio, ArgoUML, X�g, etc.


https://sourceware.org/binutils/docs/gprof/

http://valgrind.org/docs/manual/cl-manual.html

http://kcachegrind.sourceforge.net/html/Home.html

https://www.cyberciti.biz/faq/unix-linux-time-command-examples-usage-syntax/

https://www.cyberciti.biz/faq/unix-linux-time-command-examples-usage-syntax/

https://git-scm.com/

https://www.mercurial-scm.org/

https://subversion.apache.org/

http://www.doxygen.org/

http://www.uml.org/


(véase 3.2). Iniciaremos por las de compilar40 y depurar41 programas compi-lables en C, C++, Fortran, entre otros.

En Linux existe una gran variedad de herramientas para programación(por ejemplo para C, C++, Fortran, etc.), para instalar algunas de ellas enDebian GNU/Linux podemos usar en línea de comandos:

# apt install g++ valgrind valgrind-mpi kcachegrind cppcheckastyle

5.2.1 ¿Qué es eso de ASCII, ISO-8859-1 y UTF-8?

Los tres estándares representan el esfuerzo informático por brindar un sistemade codi�cación que permita representar los caracteres que se usan en todoslos idiomas. El primer esfuerzo lo hizo ASCII y fue para el idioma inglés(128 caracteres), luego ante su insu�ciencia para representar otros caracterescomo los latinos por ejemplo, nace ISO-8859-1 (también llamado LATIN-1ó ASCII extendido) pero debido a que no podía representar caracteres deotros idiomas aparece el estándar Unicode (del cual es parte UTF-8 ).Un buen detalle a saber es que mientras ISO-8859-1 usa un byte para

representar un carácter, no pasa lo mismo con UTF-8 que puede usar hasta4 bytes ya que es de longitud variable. Esto hace que una base de datos enUTF-8 sea un poco mas grande que una en ISO-8859-1. Esto sucede porque� por ejemplo� mientras ISO-8859-1 usa un byte para representar la letrañ, UTF-8 usa dos bytes. Hay un tema más y es que muchas veces cuandovamos a migrar información nos encontramos con caracteres ISO-8859-1 (loscorrespondientes a los números 147, 148, 149, 150, 151 y 133) que no puedenverse en un editor UNIX/LINUX pero si en un navegador HTML.

40Un compilador es un programa informático que traduce un programa que ha sidoescrito en un lenguaje de programación a un lenguaje común, usualmente lenguaje demáquina, aunque también puede ser traducido a un código intermedio (bytecode) o atexto y que reúne diversos elementos o fragmentos en una misma unidad, este proceso detraducción se conoce como compilación.41Un depurador (en inglés, debugger), es un programa usado para probar y depurar

(eliminar) los errores de el programa "objetivo". El código a ser examinado puede al-ternativamente estar corriendo en un simulador de conjunto de instrucciones (ISS), unatécnica que permite gran potencia en su capacidad de detenerse cuando son encontradascondiciones especí�cas pero será típicamente más lento que ejecutando el código directa-mente en el apropiado (o el mismo) procesador.



Unicode es un set de caracteres universal, es decir, un estándar en elque se de�nen todos los caracteres necesarios para la escritura de la mayoríade los idiomas hablados en la actualidad que se usan en la computadora. Suobjetivo es ser, y, en gran medida, ya lo ha logrado, un superconjunto detodos los sets de caracteres que se hayan codi�cado. El texto que apareceen la computadora o en la Web se compone de caracteres. Los caracteresrepresentan letras del abecedario, signos de puntuación y otros símbolos.En el pasado, distintas organizaciones han recopilado diferentes sets de

caracteres y han creado codi�caciones especí�cas para ellos. Un set puedeabarcar tan sólo los idiomas de Europa occidental con base en el latín (sinincluir países de la Unión Europea como Bulgaria o Grecia), otro set puedecontemplar un idioma especí�co del Lejano Oriente (como el japonés), y otrospueden ser parte de distintos sets diseñados especialmente para representarotro idioma de algún lugar del mundo.Lamentablemente, no es posible garantizar que su aplicación particular

pueda soportar todas las codi�caciones, ni que una determinada codi�caciónpueda soportar todos sus requerimientos para la representación de un ciertoidioma. Además, generalmente resulta imposible combinar distintas codi�-caciones en la misma página Web o en una base de datos, por lo que siemprees muy difícil soportar páginas plurilingües si se aplican enfoques "antiguos"cuando se trata de tareas de codi�cación.El Consorcio Unicode proporciona un único y extenso set de caracteres

que pretende incluir todos los caracteres necesarios para cualquier sistema deescritura del mundo, incluyendo sistemas ancestrales (como el cuneiforme, elgótico y los jeroglí�cos egipcios). Hoy resulta fundamental para la arquitec-tura de la Web y de los sistemas operativos, y las principales aplicacionesy navegadores Web incluyen soporte para este elemento. En el EstándarUnicode también se describen las propiedades y algoritmos necesarios paratrabajar con caracteres. Este enfoque facilita mucho el trabajo con sistemaso páginas plurilingües y responde mucho mejor a las necesidades del usuarioque la mayoría de los sistemas de codi�cación tradicionales.

Sets de caracteres, sets de caracteres codi�cados y codi�cacionesun set de caracteres o repertorio comprende el grupo de caracteres que seutilizarían para una �nalidad especí�ca, ya sea los necesarios para el soportede los idiomas de Europa Occidental en la computadora.Un set de caracteres codi�cados es un grupo de caracteres en el que se



ha asignado un número exclusivo a cada carácter. Las unidades de un setde caracteres codi�cados se conocen como puntos de código. El valor de unpunto de código representa la ubicación de un carácter en el set de caracterescodi�cados. Por ejemplo, el punto de código para la letra á en el set decaracteres codi�cados Unicode es 225 en notación decimal, o E1 en notaciónhexadecimal.La codi�cación de caracteres re�eja la manera en la que el set de caracteres

codi�cados se convierte a bytes para su procesamiento en la computadora.Además, en Unicode existen distintas formas de codi�car el mismo carácter.Por ejemplo, la letra á se puede representar mediante dos bytes en una co-di�cación y con cuatro bytes, en otra. Los formatos de codi�cación que sepueden usar con Unicode se denominan UTF-8, UTF-16 y UTF-32.Por todo lo anterior, al programar es necesario tener en cuenta la co-

di�cación usada por el editor o IDE que se use para ello y que no todos loseditores soportan las mismas codi�caciones42, además puede haber problemasde portabilidad en los archivos entre distintos sistemas operativos. En elcódigo fuente (las instrucciones del programa) no se suele usar caracteresdistintos alASCII, pero en las cadenas de visualización o en la documentaciónes común el uso de caracteres acentuados, es aquí donde hay que tomar unadecisón sobre el usar o no dichos caracteres, siempre y cuando el compiladorlos soporte.Si siempre se usa el mismo editor y la misma plataforma de desarrollo,

no hay razón para no usar caracteres extendidos como los acentos. Pero si seusarán múltiples sistemas operativos y no hay garantía de usar editores quesoporten dichos caracteres, entonces existe la posibilidad de perder dichoscaracteres o bien pueden generar errores al compilar los archivos por no sersoportados. Por ello una opción para evitar problemas es sólo usar caracteresASCII o tener el cuidado de usar editores que no pierdan dichos caracteres.En Linux, para veri�car la codi�cación de un archivo se utiliza el comando

�le �i o �mime, este comando permite mostrar en pantalla el tipo de archivoy su codi�cación, usando:

$ �le -i Car.java

El comando iconv es utilizado para realizar esta tarea de convertir el

42Dado que los archivos fuente se intercambian entre usuarios y es común el uso de dife-rentes sistemas operativos, la conversiones de los caracteres entre diferentes formatos puedeser causa de problemas de codi�cación, perdiéndose dichos caracteres en la conversión.



código de un texto a otro. La lógica para aplicar correctamente el commandoiconv es la siguiente:

$ iconv options -f from-encoding -t to-encoding input�le(s) -ooutput�le

Así, -f o �from-code signi�ca la entrada de la codi�cación, y �t o �to-encoding especi�ca la salida de la misma. Con todo esto en mente podemosproceder a explicar la codi�cación de UTF-8 a ASCII. Primero hay quecomenzar con conocer las codi�caciones de los caracteres en el archivo yluego poder ver el contenido del mismo. Así, se podrán convertir todos losarchivos a la codi�cación ASCII. Todo después de haber utilizado el comandoiconv, para poder veri�car lo que contiene la salida del archivo. Para eso hayque hacer lo siguiente:

$ �le -i prog.c$ cat prog.c$ iconv -f ISO-8859-1 -t UTF-8//TRANSLIT prog.c -o prog-

Mod.c$ cat progMod.c$ �le -i progMod.c

Cabe destacar que, si el comando //IGNORE se añade a to-encoding,los caracteres no pueden ser convertidos y un error se mostrará luego de laconversión. También, si el comando //TRANSLIT es añadido a to-encodingcomo en el ejemplo dado (ASCII//TRANSLIT), los caracteres convertidosson transliterados, si es posible, como necesarios.Esto implicaría que en este evento los caracteres no pueden ser represen-

tados como lo que se desea, aunque pueden haber aproximaciones del mismo,inclusive dos. Por lo que, si un carácter no puede ser transliterado, no seráreconocido como un objetivo para reemplazo y se mostrará la marca (?) enla salida del archivo.Algunas veces es necesario convertir el archivo de UTF-8 a ASCII y lo

hacemos mediante:

$ iconv -f UTF-8 -t ISO-8859-1 prog.c -o progMod.c

o mediante:

$ iconv -f UTF-8 -t ASCII//TRASLIT prog.c -o progMod.c



5.2.2 Uso de Espacios o Tabuladores en Fuentes

Los programadores siempre han debatido entre el uso de espacios y ta-bulaciones para estructurar su código. Los espacios y las tabulaciones sonutilizados por los programadores para estructurar el código de una formadeterminada. La primera línea de código (sin espacio o tabulación) iniciaun �bloque�de contenido. Si las sucesivas líneas de código forman parte deese mismo bloque (encerrado entre corchetes) o forman nuevos sub-bloques,estas se van desplazando hacia la derecha para indicar esa subordinación.En caso de formar un bloque completamente nuevo, se mantiene en la mismaposición que la línea inmediatamente anterior.A nivel funcional, la diferencia entre el uso de espacios o tabulaciones es

nula. Cuando el código pasa por el compilador antes de ser ejecutado, lamáquina interpreta de igual forma ambos formatos. No obstante, sí existendiferencias técnicas que marcan la diferencia entre el uso de tabulaciones yespacios:

� Precisión. Una tabulación no es más que un conjunto de espacios agru-pados. Por norma general, este conjunto suele ser de 8 caracteres, peropuede variar. ¿Qué quiere decir esto? Que cuando un mismo �cherode código se abre en dos máquinas diferentes, la apariencia del códigopuede ser diferente. En cambio, el uso de espacios no conlleva esteproblema: un espacio siempre ocupa el mismo �espacio� � valga laredundancia� y asegura que el código se visualiza de la misma formaen todas las máquinas.

� Comodidad. En el caso de las tabulaciones, basta con pulsar la teclade tabulación una única vez para estructurar correctamente el código.En el caso de los espacios, es necesario pulsar varias veces la mismatecla para lograr la estructura deseada.

� Almacenamiento. El uso de tabulaciones también reduce el tamaño el�chero �nal, mientras que el uso de espacios lo aumenta. Lo mismosucedería con el uso de espacios en lugar de saltos de línea.

Entonces, ¿cuál es la más correcta? La realidad es que todo depende delas preferencias personales. Si necesitas optimizar el tamaño de los �cherosal máximo, el uso de espacios se convierte en un sacrilegio. Si, en cambio, tucódigo debe lucir exactamente igual en múltiples máquinas, el uso de espaciospuede ser más conveniente para lograr esa homogeneidad.



Por suerte, existen múltiples editores en la actualidad que trabajan y faci-litan la transición entre ambos sistemas. Asimismo, los equipos de desarrollode software establecen en sus guidelines el uso de espacios o tabulaciones.De esta forma, se evitan con�ictos entre los programadores de un mismoproyecto y se alcanza esa homogeneidad tan deseada.El comando expand y unexpand (que vienen instalados en los paquetes

GNU Core) permite convertir tabuladores en espacios y viceversa, segúnnuestras necesidades o gustos. Estos comandos sacan el resultado de stdin ode los archivos nombrados en la línea de comando. Utilizando la opción -tse pueden establecer una o más posiciones de tabulador.Para convertir los espacios en tabuladores usamos:

$ unexpand prog.c

o redireccionando la salida usando:

$ unexpand prog.c > progTab.c

Para convertir los tabuladores en espacios (1 tabulador en 10 caracteres)usamos:

$ expand prog.c

o redireccionando la salida usando:

$ expand �tabs=10 prog.c > progTab.c

5.2.3 Comparar Contenido de Fuentes

Cuando se programa es común generar distintas versiones de un mismoarchivo, en GNU/Linux se tiene varias herramientas para comparar y com-binar cambios. En la línea de comandos el comando di¤ permite ver loscambios entre dos versiones de un archivo y el comando merge sirve paracombinar cambios.Pese a que son poderosos estos comandos, en forma grá�ca se puede

obtener todo su potencial. Algunas de estas opciones son:

# apt install kdi¤3 meld di¤use dirdi¤ kompare wdi¤ nnumdi¤ colordi¤ xxdi¤ tkdi¤ ndi¤

Estos permiten comparar dos o tres versiones de un archivo simultánea-mente, y hacerlo con el contenido de una o más carpetas. Cada uno tiene lacapacidad de mostrar los cambios y si se requiere hacer la combinación deellos.



meld nos muestra grá�camente las diferencias entre dos archivos o tam-bién, entre todos los archivos de dos directorios utilizando distintos colores,y nos permite editar estos archivos desde el propio programa, actualizandodinámicamente las diferencias. El programa incluye �ltros y distintas ayudaspara hacer la edición más sencilla, como �echas al lado de los cambios paraaplicar cambio en cualquiera de los archivos con un simple clic. Este pro-grama se puede utilizar como un sencillo cliente de control de cambios paraGit, CVS, Subversion, etc.

5.2.4 Astyle

Para dar uniformidad a la codi�cación de los programas fuente, se puede usarun formateador automático de código, Astyle soporta una gran variedad delenguajes y opciones, para instalar en Debian GNU/Linux usar:

# apt install astyle

para formatear los archivos de C, C++, C# usar:

$ astyle -s3 -p �style=allman �lineend=linux *.?pp

para Java, una opción es

$ astyle -s3 -p �style=java �lineend=linux *.java

Algunos estilos disponibles son:

style=allman style=java style=kr style=stroustrup style=whitesmithstyle=vtk style=ratli¤ style=gnu style=linux style=horstmannstyle=1tbs style=google style=mozilla style=pico style=lisp

más opciones en:

� http://astyle.sourceforge.net/astyle.html

� https://en.wikipedia.org/wiki/Programming_style

� https://en.wikipedia.org/wiki/Indent_style


http://astyle.sourceforge.net/astyle.html


Aprender a Usar ASTYLE En la red existen múltiples sitios espe-cializados y una amplia bibliografía para formatear código nosotros hemosseleccionado diversos textos que ponemos a su disposición en:

http://132.248.182.159/acl/Herramientas/SistemasOperativos/Linux/

5.2.5 Compilación y la Optimización del Ejecutable

Para usar muchas de estas herramientas (en línea de comandos), primerodebemos conocer como compilar fuentes43, sin perdida de generalidad tra-bajaremos en C++ solicitando que el archivo ejecutable44 tenga el nombreejemp:

$ g++ *.cpp -o ejemp

para ejecutar el programa ya compilado:

$ ./ejemp

Compilar usando diversas optimizaciones45 (�O0, O1, -O2 o -O3) usar:

$ g++ -O1 *.cpp

para ejecutar el programa ya compilado:

$ ./a.out

Para compilar y ver todos los avisos usar:

$ g++ -pedantic -Wall -Wextra -O *.cpp

o de forma alternativa:

$ g++ -We¤c++ *.cpp43Compilador para C es gcc, para C++ es g++, para Java es javac, para Fortran es f77

o f95, en Python es py3compile o pycompile, etc.44Un archivo ejecutable es tradicionalmente un archivo binario con instrucciones en

codigo de máquina cuyo contenido se interpreta por el ordenador como un programa.Además, suele contener llamadas a funciones especí�cas de un sistemas operativo.45La optimización de código es el conjunto de fases de un compilador que transforma un

fragmento de código en otro fragmento con un comportamiento equivalente y se ejecuta deforma más e�ciente, es decir, usando menos recursos de cálculo como memoria o tiempode ejecución.


http://132.248.182.159/acl/Herramientas/SistemasOperativos/Linux/


5.2.6 Análisis de Rendimiento

Para hacer análisis de rendimiento, hacer:

$ g++ -g -pg -O0 *.cpp$ ./a.out$ gprof -c -z a.out gmon.out > sal.txt

el archivo sal.txt contiene el análisis de rendimiento detallado. Un ejemplode esta salida es:

Flat pro�le:Each sample counts as 0.01 seconds.% cumulative self self totaltime seconds seconds calls s/call s/call name23.25 0.60 0.60 40656734 0.00 0.00 retorna(int, int)

14.85 0.98 0.38 27627674 0.00 0.00 retoaNumColu(int, int)

12.89 1.31 0.33 91126931 0.00 0.00 Vector::retorna(int)

10.94 1.59 0.28 31 0.01 0.03 ResJacob i::resuelve()

.

.

.

que permite conocer en que parte del código se consume más tiempo deejecución.

Aprender a Usar GPROF En la red existen múltiples sitios especia-lizados y una amplia bibliografía para optimizar código, nosotros hemos se-leccionado diversos textos que ponemos a su disposición en:

http://132.248.182.159/acl/Herramientas/Programacion/GPROF/

Para conocer el tiempo de ejecución46 de un programa, podemos usar elcomando básico time, mediante:

$ time ejecutable

46El tiempo total de ejecución de un programa (tiempo real) es la suma del tiempo deejecución del programa del usuario (tiempo de usuario) más el tiempo de ejecución delsistema necesario para soportar la ejecución (tiempo de sistema).


http://132.248.182.159/acl/Herramientas/Programacion/GPROF/


pero podemos instalar una versión optimizada de este comando que pro-porciona información adicional, para ello instalar:

# apt install time

y su ejecución mediante:

$ /usr/bin/time ejecutable

por ejemplo para el comando ls, entrega una salida del tipo:

$ /usr/bin/time -v lsCommand being timed: "ls"User time (seconds): 0.00System time (seconds): 0.00Percent of CPU this job got: 66%Elapsed (wall clock) time (h:mm:ss or m:ss): 0:00.00Average shared text size (kbytes): 0Average unshared data size (kbytes): 0Average stack size (kbytes): 0Average total size (kbytes): 0Maximum resident set size (kbytes): 2360Average resident set size (kbytes): 0Major (requiring I/O) page faults: 0Minor (reclaiming a frame) page faults: 110Voluntary context switches: 1Involuntary context switches: 1Swaps: 0File system inputs: 0File system outputs: 0Socket messages sent: 0Socket messages received: 0Signals delivered: 0Page size (bytes): 4096Exit status: 0

Para hacer depuración del código mediante el depurador grá�co ddd usar:



$ g++ -g -O0 *.cpp$ ddd ./a.out

Puede usarse también los depuradores xxgdb, gdb, kdbg cada uno tienesus pros y contras, depende del usuario cual es el más adecuado para usar.

Para el rastreo de problemas con la manipulación de memoria y punterosdesbordados:

$ g++ -g -O0 *.cpp$ valgrind �tool=memcheck �leak-check=yes �show-reachable=yes

./a.out

o analizar la salida usando kcachegrind :

$ valgrind �tool=callgrind ./a.out$ kcachegrind pro�le.callgrind

Aprender a Usar VALGRIND En la red existen múltiples sitiosespecializados y una amplia bibliografía para depurar código, nosotros hemosseleccionado diversos textos que ponemos a su disposición en:

http://132.248.182.159/acl/Herramientas/Programacion/VALGRIND/

Existen varios paquetes de modo grá�co para valgrind, uno de ellos esalleyoop y se usa:

$ alleyoop ./a.out -v �arg1=foo

otro es kcachegrind, podemos ver más opciones en:

� http://valgrind.org/

� http://alleyoop.sourceforge.net/usage.html

� http://kcachegrind.sourceforge.net/html/Home.html

Para hacer una revisión estática del código en C++ usar:

$ cppcheck �enable=all *.?pp

mostrará los avisos de análisis estático del código indicado.


http://132.248.182.159/acl/Herramientas/Programacion/VALGRIND/

http://valgrind.org/


5.2.7 Mejora del Rendimiento en Python

Python es un lenguaje interpretado, pero es posible compilar el código paragenerar Byte Code para el interprete (no aumenta la velocidad de ejecución).Si se necesita crear un archivo .pyc para un módulo que no se importa, sepuede usar los módulos py_compile y compile_all desde el interprete dePython.El módulo py_compile puede compilar manualmente cualquier módulo.

Una forma de usar la función py_compile.compile en ese modulo de formainteractiva es:

>>> import py_compile>>> py_compile.compile(�modulo.py�)

esto escribirá el archivo modulo.pyc.

En la linea de comando de Linux es posible compilar todos los archivosen un directorio utilizando el módulo compileall, para ello usar:

$ python -m compileall *.py

y ejecutar mediante:

$ python modulo.pyc

También es posible hacer ligera optimización del código generado medi-ante:

$ python �O -m compileall *.py

esto generará código bytecode con extensión .pyo, y ejecutar mediante:

$ python modulo.pyo

Python es un lenguaje razonablemente rápido, pero no es tan rápidocomo los programas compilados de C o Fortran. Eso es porque se interpretaCPython, la implementación estándar. Para ser más precisos, su código dePython se compila en un código de Bytes que luego se interpreta. Eso esbueno para aprender, ya que puede ejecutar el código en el REPL de Python



y ver los resultados de inmediato en lugar de tener que compilar y ejecutar.Pero como los programas de Python no son tan rápidos, los desarrolladoreshan creado varios compiladores de Python47 a lo largo de los años, incluidos48

Numba, Nuitka, PyPy, Cython, cx_FreezeIron, Pythran, Jython entre otros.

Comparando Compiladores de Python Alguien ya ha hecho el trabajode crear un punto de referencia de Python. Opté por PyStone, una traduc-ción de un programa en C de Guido van Rossum, el creador de Python (elprograma en C era en sí mismo una traducción de un programa Ada). Encon-tré una versión convertida por el desarrollador Christopher Arndt en Githubque era capaz de probar Python 3. Para dar un sentido de perspectiva, aquíestá el rendimiento de CPython (es decir, Python estándar) con Pystone:

Python 2.7.15Rc1 2: 272.647 pystones / second.Python 3.6.5: 175,817

Como puede ver, hay una gran diferencia entre Python 2 y 3 (cuantomás Pystones por segundo, mejor). En los siguientes desgloses, todos loscompiladores de Python se compararon con Python 3.

Nuitka Aunque puede seguir las instrucciones en la página de descarga,lo siguiente en Debian funcionó bien para mí:$ apt install nuitkaadicionalmente Nuitka también puede usar otro compilador de C (además

del gcc), así que descargué clang. Puedes instalarlo con esto:$ apt install clangDe forma predeterminada, Nuitka usa gcc, pero un parámetro te permite

usar el clang, así que lo probé con ambos. El compilador clang es partede la familia llvm, y está pensado como un reemplazo moderno para gcc.Compilar pystone.py con gcc fue tan simple como esto (primera línea), o conclang (segunda línea), y con la optimización del tiempo de enlace para gcc(tercera línea):

47El rendimiento rápido no es la única razón para compilar; Posiblemente la mayordesventaja de los lenguajes de scripting como Python es que se proporciona de maneraimplícita su código fuente a los usuarios �nales.48Si está interesado en los compiladores de Python en general, tenga en cuenta que hay

mucho debate y controversia sobre los "mejores" compiladores y la rapidez general dellenguaje.



$ nuitka pystone.py$ nuitka pystone.py �clang$ nuitka pystone.py �lto

Después de compilar, lo que tomó aproximadamente 10 segundos, ejecutéel pystone.exe desde la terminal con:

$ ./pystone.exe 500000

Hice 500,000 pases:

Tamaño Ejecución pystones / seg.

1. 223.176 Kb 597,000

2. 195,424 Kb 610,000

3. 194.2 kb 600,000

Estos fueron los promedios de más de 5 corridas. Había cerrado tantosprocesos como pude, pero tomo los tiempos con un poco de variación porquehabía un +/- 5% en los valores de tiempo.

PyPy Guido van Rossum dijo una vez: "Si quieres que tu código seejecute más rápido, probablemente debas usar PyPy". Para instalarlo enDebian usar:

$ apt install pypy

Entonces lo corrí así:

$ pypy pystone.py

El resultado fue una asombrosa cantidad de 1,776,001 pystones por se-gundo, casi tres veces más rápido que Nuitka.PyPy usa un compilador justo a tiempo y hace algunas cosas muy in-

teligentes para alcanzar su velocidad. De acuerdo con los puntos de referen-cia reportados, es 7.6 veces más rápido que el CPython en promedio. Puedocreer eso fácilmente. La única (leve) desventaja es que siempre está un pocopor detrás de las versiones de Python (es decir, hasta 2.7.13 (no 2.7.15) y3.5.3 (no 3.6.5)). Producir un exe requiere un poco de trabajo. Tienes queescribir tu Python en un subconjunto llamado RPython.



Cython no es solo un compilador para Python; es para un supercon-junto de Python que admite la interoperabilidad con C / C ++. CPythonestá escrito en C, por lo que es un lenguaje que generalmente se combinabien con Python.Con�gurar las cosas con Cython es un poco complicado. No es como

Nuitka, que acaba de salir de la caja. Primero, debes comenzar con unarchivo de Python con una extensión .pyx; ejecuta Cython para crear unarchivo pystone.c a partir de eso:

$ cython pystone.pyx �embed

No omita el parámetro -embed. Se agrega en main y eso es necesario. Acontinuación, compila pystone.c con esta hermosa línea:

$ gcc $ (python3-con�g �includes) pystone.c -lpython3.6m -opystone.exe

Si recibe algún error, como "no se puede encontrar la versión -lpython",podría ser el resultado de su versión de Python. Para ver qué versión estáinstalada, ejecute este comando:

$ pkg-con�g �c�ags python3

Después de todo eso, Cython solo dio 228,527 pystones / sec. Sin embargo,Cython necesita que hagas un poco de trabajo especi�cando los tipos devariables. Python es un lenguaje dinámico, por lo que no se especi�can lostipos; Cython utiliza la compilación estática y el uso de variables de tipo Cle permite producir un código mucho mejor optimizado. (La documentaciónes bastante extensa y requiere lectura).


1. 219.552 Kb 228.527

cx_freeze es un conjunto de scripts y módulos para "congelar" scriptsde Python en ejecutables, y se pueden encontrar en Github.Lo instalé y creé una carpeta congelada para administrar cosas en:

$ pip3 install cx_Freeze �upgrade



Un problema que encontré con el script de instalación fue un error quefalta "lz". Necesitas tener instalado zlib; ejecuta esto para instalarlo:

$ apt install zlib1g-dev

Después de eso, el comando cx_Freeze tomó el script pystone.py y creóuna carpeta dist que contenía una carpeta lib, un archivo lib de 5MB y elarchivo de aplicación pystone:

$ cxfreeze pystone.py �target-dir dist


1. 10,216 174,822

No es el rendimiento más rápido, porque es la misma velocidad queCPython. (La congelación de Python implica enviar su aplicación en unsolo archivo (o carpeta) con los elementos Python necesarios, en lugar decompilar; signi�ca que el destino no requiere Python).

Numba Este es un compilador "justo a tiempo" para Python que opti-miza el código que se usa en algoritmos numéricos como son en las matrices,bucles y funciones de NumPy (también da soporte a Threading, vectorizaciónSIMD y aceleración por GPUs: Nvidia CUDA, AMD ROC ). La forma máscomún de usar Numba es a través de su colección de decoradores que sepueden aplicar a sus funciones para indicar a Numba que las compile usandoel estándar LLVM. Cuando se realiza una llamada a una función decoradade Numba, de compila en el código de máquina "justo a tiempo" para suejecución y todo o parte de su código puede ejecutarse posteriormente a lavelocidad de código de máquina nativo. Numba también trabaja bien conJupiter notebook para computación interactiva y con ejecución distribuidacomo Dask y Spark.Se puede instalar en Debian GNU/Linux mediante:$ apt install python3-numbay se puede descargar mediante CONDA paquete de Anaconda, usando:

$ conda install numba

o mediante PIP usando:



$ pip install numba

Dando mejores resultados en la ejecución de múltiples pruebas que PyPy,pero no en todos los casos. Por ello, la recomendación es evaluar el rendimientomediante pruebas en cada caso particular.

Conclusión Una buena opción es PyPy por el rendimiento obtenido encódigo general (y dependiendo del código en cuestión Numba puede ser mejorque PyPy en aplicaciones de cómputo cientí�co), la compilación fue muyrápida y produjo los resultados en menos de un segundo después de presionarla tecla RETURN. Si requieres un ejecutable, sin embargo, te recomiendoNuitka; fue una compilación sin complicaciones y se ejecuta más rápido queCPython. Experimenta con estos compiladores de Python y vea cuál funcionamejor para tus necesidades particulares.

Aprender a Programar en Python En la red existen múltiples sitiosespecializados y una amplia bibliografía para aprender a programar cada unode los distintos aspectos de Python, nosotros hemos seleccionado diversostextos que ponemos a su disposición en:

http://132.248.182.159/acl/Herramientas/Lenguajes/Python/

5.2.8 Git

Git es un programa de control de versiones que sirve para la gestión de losdiversos cambios que se realizan sobre los elementos de algún proyecto deSoftware y sus respectivos programas fuente o con�guración del mismo. Fuédiseñado por Linus Torvalds y es usado para controlar los cambios de diversosproyectos como los fuentes del Kernel de Linux (véase ??) que tiene decenasde millones de líneas de código (en la versión 4.12 cuenta con 24,170,860líneas de código repartidos en 59,806 archivos) y es trabajado por miles deprogramadores alrededor del mundo.

¿Qué es control de versiones? se de�ne como control de versionesa la gestión de los diversos cambios que se realizan sobre los elementos dealgún producto o una con�guración del mismo es decir a la gestión de losdiversos cambios que se realizan sobre los elementos de algún producto ouna con�guración, y para los que aún no les queda claro del todo, control de


http://132.248.182.159/acl/Herramientas/Lenguajes/Python/


versiones es lo que se hace al momento de estar desarrollando un Software ouna página Web. Exactamente es eso que haces cuando subes y actualizastu código en la nube, o le añades alguna parte o simplemente editas cosasque no funcionan como deberían o al menos no como tú esperarías.

¿A que le llamamos sistema de control de versiones? son todaslas herramientas que nos permiten hacer todas esas modi�caciones antesmencionadas en nuestro código y hacen que sea más fácil la administraciónde las distintas versiones de cada producto desarrollado; es decir Git.

Git fue creado pensando en la e�ciencia y la con�abilidad del mante-nimiento de versiones de aplicaciones cuando estas tienen un gran númerode archivos de código fuente, es decir Git nos proporciona las herramientaspara desarrollar un trabajo en equipo de manera inteligente y rápida y portrabajo nos referimos a algún Software o página que implique código el cualnecesitemos hacerlo con un grupo de personas.Algunas de las características más importantes de Git son:

� Rapidez en la gestión de ramas, debido a que Git nos dice que uncambio será fusionado mucho más frecuentemente de lo que se escribeoriginalmente

� Gestión distribuida: Los cambios se importan como ramas adicionalesy pueden ser fusionados de la misma manera como se hace en la ramalocal

� Gestión e�ciente de proyectos grandes

� Realmacenamiento periódico en paquetes

Para instalar Git completo en el servidor o en la máquina de trabajo:

# apt install git-all

Para instalar lo básico de Git, si no esta instalado:

# apt install git

Otras opciones para trabajar con Git son:



# apt install git git-all gitk gitg git-cola git-gui qgit tig lighttpdvim-fugitive# apt install mercurial# apt install subversion rapidsvn# apt install cvs

Con�guración: Si se quiere especi�car la identidad del que controla elrepositorio local en el equipo, debemos usar (por omisión toma la informaciónde la cuenta del usuario y máquina):

$ git con�g �global user.name "John Doe"$ git con�g �global user.email [email protected]

Si se desea con�gurar el editor de texto a usar por Git, usamos (poromisión es vim):

$ git con�g �global Core.editor scite

Si se desea con�gurar la herramienta de control de diferencias, usamos(por omisión vimdi¤ ):

$ git con�g �global merge.tool meld

Si lo que requiero es un control personal sin necesidad de compartir losarchivos con ningún otro usuario, puedo usar Git de forma local en cualquierdirectorio mediante:

$ git init

Si se desea agregar la identidad del que controla el repositorio en estedirectorio, se debe usar:

$ git con�g user.name "John Doe"$ git con�g user.email [email protected]

Ahora para agregar los archivos (todos los de este directorio), usar:

$ git add .



Así podemos hacer la con�rmación de los cambios, mediante:

$ git commit -m "Primer lanzamiento"

Ahora cada que lo requiera al hacer modi�caciones, puedo checar loscambios:

$ git status

o en forma grá�ca con gitk, mediante:

$ gitk

Para actualizar los cambios, usar:

$ git commit -a -m �Actualizacion�

La otra alternativa es preparar un directorio para el repositorio ya sea enel servidor o de forma local, mediante:

$ mkdir example.git$ cd example.git

Para inicializar el repositorio:

$ git �bare init

Es buena opción limitar el acceso a la cuenta via ssh, por ello es mejorcambiar en /etc/passwd, la línea del usario predeterminada:

tlahuiz:x:1005:1005:Tlahuizcalpan�,:/home/tlahuiz:/bin/bash

a esta otra:

tlahuiz:x:1005:1005:Tlahuizcalpan�,:/home/tlahuiz:/usr/bin/git-shell

En la máquina de trabajo o en el servidor en cualquier carpeta se generala estructura del repositorio en un directorio temporal de trabajo para elrepositorio:



$ mkdir tmp$ cd tmp$ git init

Para generar la estructura de trabajo para el repositorio y los archivosnecesarios:

$ mkdir branches release trunk$ mkdir ...

Para adicionar todos y cada uno de los archivos y carpetas:

$ git add .

Para subir los cambios:

$ git commit -m "Texto"

Después debemos mandarlo al servidor:

$ git remote add origin ssh://usr@máquina/~/trayectoria

o mandarlo a un directorio local:

$ git remote add origin ~/trayectoria$ git push origin +master:refs/heads/master

Para usar el repositorio en cualquier otra máquina hay que bajar el repo-sitorio por primera vez del servidor:

$ git clone ssh://usr@máquina/~/trayectoria

o de una carpeta local:

$ git clone ~/trayectoria

Ahora, podemos con�gurar algunos datos usados en el control de cambios:

$ git con�g �global usr.name "Nombre"$ git con�g �global usr.email usr@direccion



cuando se requiera actualizar del repositorio los cambios:

$ git pull

para subir los cambios al repositorio:

$ git commit -a -m "mensaje"$ git push

Comando usados para el trabajo cotidiano en GitPara ver el estado de los archivos locales:

$ git status

Para generar una nueva rama y trabajar en ella:

$ git branch MiIdea$ git checkout MiIdea

o en un solo paso:

$ git checkout -b MiIdea

Para uni�car las ramas generadas en el punto anterior:

$ git checkout master$ git merge MiIdea

Para borrar una rama:

$ git branch -d MiIdea

Para listar ramas:

$ git branch

Para listar ramas fusionadas:

$ git branch �merged



Para listar ramas sin fusionar:

$ branch �no-merged

Para ver los cambios en el repositorio:

$ git log

o verlos en forma acortada:

$ git log �pretty=oneline

Para recuperar un archivo de una actualización anterior:

$ git show a30ab2ca64d81876c939e16e9dac57c8db6fb103:ruta/al/archivo> ruta/al/archivo.bak

Para volver a una versión anterior:

$ git reset �hard 56f8fb550282f8dfaa75cd204d22413fa6081a11:

para regresar a la versión presente (cuidado con subir cambios en ramasanteriores):

$ git pull

Si en algún momento borramos algo o realizamos cambios en nuestramáquina y necesitamos regresar los archivos como estaban en nuestra últimaactualización, podemos usar:

$ git reset �hard HEAD

este trabaja con la información de nuestra copia local y no necesita cone-xión de red para la restitución. Eventualmente es necesario optimizar lacopia local de los archivos en Git, para ello podemos usar:

$ git gc

Visualizador grá�co para Git :



# apt install gitk

Git es un proyecto pujante, amplio y bien documentado, ejemplos y do-cumentación puede ser consultada en:

� https://git-scm.com/book/es/v1

� http://git-scm.com/documentation

� https://coderwall.com/p/kucyaw/protect-secret-data-in-git-repo

Git en Google Drive:

� http://www.iexplain.org/using-git-with-google-drive-a-tutorial/

� https://techstreams.github.io/2016/09/07/google-drive-as-simple-git-host/

Aprender a Usar Git En la red existen múltiples sitios especializadosy una amplia bibliografía para aprender a usar Git, nosotros hemos sele-ccionado diversos textos que ponemos a su disposición en:

http://132.248.182.159/acl/Herramientas/Programacion/Git/

Además de Git usado de forma local, existen diversos servicios en lanube49 que permiten dar soporte a proyectos mediante Git, en los cuales esnecesario crear una cuenta y subir los datos usando Git, algunos de estosservicios son:

GitLab https://about.gitlab.com/Para con�gurar:

git con�g �global user.name "Antonio Carrillo Ledesma"git con�g �global user.email "[email protected]"

Para crear nuevo repositorio:

49Algunos de estos proyectos gratuitos son: Gitlab, Github, Bitbucket, Beanstalk,Launchpad, SourceForge, Phabricator, GitBucket, Gogs, Gitea, Apache Allura, entreotros.


https://git-scm.com/book/es/v1

http://git-scm.com/documentation

http://132.248.182.159/acl/Herramientas/Programacion/GIT/

https://about.gitlab.com/


git clone https://gitlab.com/antoniocarrillo69/MDF.gitcd MDFtouch README.mdgit add README.mdgit commit -m "add README"git push -u origin master

Para usar una carpeta existente:

cd existing_foldergit initgit remote add origin https://gitlab.com/antoniocarrillo69/MDF.gitgit add .git commit -m "Initial commit"git push -u origin master

Para usar un repositorio existente:

cd existing_repogit remote rename origin old-origingit remote add origin https://gitlab.com/antoniocarrillo69/MDF.gitgit push -u origin �allgit push -u origin �tags

Github https://github.com/Para con�gurar:

git con�g �global user.name "Antonio Carrillo Ledesma"git con�g �global user.email "[email protected]"

Para con�gurar un nuevo repositorio:

$ touch README.md$ git init$ git add .$ git commit -m "mi primer commit"$ git remote add origin https://github.com/antoniocarrillo69/ejemploPruebas.git$ git push -u origin master


https://github.com/


5.3 Programando Desde la Nube

Existen diferentes servicios Web50 que permiten editar, compilar y ejecutarcódigo de diversos lenguajes y paquetes desde el navegador, esto en aras deque los estudiantes y profesores que cuenten con algún sistema de acceso ared y un navegador puedan programar en los más diversos lenguajes, IDEs yterminales sin hacer instalación alguna en su equipo de cómputo, tableta oteléfono celular.Algunos ejemplos de estos servicios son:

� https://www.jdoodle.com/

� https://repl.it/

� http://browxy.com

� https://jupyter.org/try

� https://tio.run/

� https://www.compilejava.net/

� http://codepad.org/

� https://code.hackerearth.com/

� https://www.remoteinterview.io/online-c-compiler

� https://ideone.com/

� https://hackide.herokuapp.com/

� https://www.codechef.com/ide

� http://cpp.sh/50Cuando se trabaja desde la Web es recomendable usar el modo Privado o Incógnito

para no guardar el historial de navegación, información introducida en los formularios yborrar al cerrar el navegador los datos de los sitios visitados. Pero recuerda que los sitiosWeb que visitamos sí guardan información de nuestra visita, nuestro proveedor de Internettambién guarda constancia de nuestra visita y si descargamos algo, esto no se borra al igualque el historial de descargas, además de las marcas de páginas o favoritos se conservaránal cerrar al navegador.


https://www.jdoodle.com/

https://repl.it/

http://browxy.com

https://jupyter.org/try

https://tio.run/

https://www.compilejava.net/

http://codepad.org/

https://code.hackerearth.com/

https://www.remoteinterview.io/online-c-compiler

https://ideone.com/

https://hackide.herokuapp.com/

https://www.codechef.com/ide

http://cpp.sh/


� https://codebunk.com/

� https://rextester.com/

� https://www.tutorialspoint.com/codingground.htm

� https://www.compileonline.com

� http://python�ddle.com/

� https://trinket.io/python

� https://www.pythonanywhere.com/try-ipython/

� https://www.rollapp.com/

� https://godbolt.org/

� https://www.codiva.io/

� https://paiza.io/en

� https://wandbox.org/

� http://coliru.stacked-crooked.com/

� http://quick-bench.com/

� https://cppinsights.io/

� https://ideone.com/

� http://cpp.sh/

� https://ide.geeksforgeeks.org/

� https://www.codechef.com/ide

� https://visualstudio.microsoft.com/services/visual-studio-online/

Usando Editores Colaborativos


https://codebunk.com/

https://rextester.com/

https://www.tutorialspoint.com/codingground.htm

https://www.compileonline.com

http://pythonfiddle.com/

https://trinket.io/python

https://www.pythonanywhere.com/try-ipython/

https://www.rollapp.com/

https://godbolt.org/

https://www.codiva.io/

https://paiza.io/en

https://wandbox.org/

http://coliru.stacked-crooked.com/

http://quick-bench.com/

https://cppinsights.io/

https://ideone.com/

http://cpp.sh/

https://ide.geeksforgeeks.org/

https://www.codechef.com/ide

https://visualstudio.microsoft.com/services/visual-studio-online/


La escritura colaborativa es una escritura de códigos de programación enla Web hecha por más de una persona simultáneamente.Algunos ejemplos de estos servicio son:

� http://collabedit.com (edita código, tiene chat, no compila)

� https://codeshare.io/

� https://www.tutorialspoint.com/codingground.htm

� http://ideone.com

� https://codebunk.com

� https://visualstudio.microsoft.com/services/visual-studio-online/

� https://ace.c9.io/build/kitchen-sink.html

� https://coderpad.io/

� https://peerpad.net/

� https://aws.amazon.com/cloud9/

� https://codeanywhere.com/

� https://stekpad.com/home/

Algunas de las terminales soportados son:

CentOS, IPython, Lua, Memcached, Mongo DB, MySQL,Node.js, Numpy, Oracle, Octave, PowerShell, PHP, R Progra-mming, Redis, Ruby, SciPy, SymPy, etc.

Algunos de los IDEs soportados son:

Ada (GNAT), Algol68, Angular JS, Assembly, AsciiDoc, AWK,Bash Shell, Befunge, Bootstrap, Brainf**k, C, CSS3, ChipmunkBASIC, Clojure, Cobol, Co¤eeScript, ColdFusion, C99 Strict,C++, C++ 0x, C++ 11, C#, Dart, D Programming Language,


http://collabedit.com

https://codeshare.io/

https://www.tutorialspoint.com/codingground.htm

http://ideone.com

https://codebunk.com

https://visualstudio.microsoft.com/services/visual-studio-online/

https://ace.c9.io/build/kitchen-sink.html

https://coderpad.io/

https://peerpad.net/

https://aws.amazon.com/cloud9/

https://codeanywhere.com/

https://stekpad.com/home/


Embedded C, Erlang, Elixir, Factor, Fantom, Falcon, Fortran-95, Forth,F#, Free Basic, Groovy, GO, Haxe, Haskell, HTML,ilasm, Intercal, Icon, Java, Java 8, Java MySQL, Javascript,JSP, JQuery, Julia, Korn Shell (ksh), Latex, Lisp, LOLCODE,Lua, Matlab/Octave, Malbolge, Markdown, MathML, Mozart-Oz, Nimrod, Node.JS, Objective-C, OCaml, Pascal, PARI/GP,Pawn, Perl, Perl MySQL, PHP, PHP MySQL, WebView, Pike,Processing.js, p5.js, Prolog, Python-2, Python-3, PythonMySQL,Jupyter Notebook, Rexx, reStructure, Ruby, Rust, Scala, R Pro-gramming, Scheme, Smalltalk,SML/NJ, Simula, SQLite SQL, Tcl,TeX, Unlambda, VB.NET, Verilog, Whitespace, Ya Basic, etc.



6 El Cómputo en Paralelo

Los sistemas de cómputo con procesamiento en paralelo surgen de la necesi-dad de resolver problemas complejos en un tiempo razonable, utilizando lasventajas de memoria, velocidad de los procesadores, formas de interconexiónde estos y distribución de la tarea, a los que en su conjunto denominamos ar-quitectura en paralelo. Entenderemos por una arquitectura en paralelo a unconjunto de procesadores interconectados capaces de cooperar en la soluciónde un problema.Así, para resolver un problema en particular, se usa una arquitectura o

combinación de múltiples arquitecturas (topologías), ya que cada una ofreceventajas y desventajas que tienen que ser sopesadas antes de implementarla solución del problema en una arquitectura en particular. También esnecesario conocer los problemas a los que se enfrenta un desarrollador deprogramas que se desean correr en paralelo, como son: el partir e�cientementeun problema en múltiples tareas y como distribuir estas según la arquitecturaen particular con que se trabaje.

6.1 Arquitecturas de Software y Hardware

En esta sección se explican en detalle las dos clasi�caciones de computadorasmás conocidas en la actualidad. La primera clasi�cación, es la clasi�caciónclásica de Flynn en dónde se tienen en cuenta sistemas con uno o variosprocesadores, la segunda clasi�cación es moderna en la que sólo se tienen encuenta los sistemas con más de un procesador.El objetivo de esta sección es presentar de una forma clara los tipos de

clasi�cación que existen en la actualidad desde el punto de vista de distintosautores, así como cuáles son las ventajas e inconvenientes que cada uno os-tenta, ya que es común que al resolver un problema particular se usen una omás arquitecturas de Hardware interconectadas generalmente por red.

6.1.1 Clasi�cación de Flynn

Clasi�cación clásica de arquitecturas de computadoras que hace alusión asistemas con uno o varios procesadores, Michael J. Flynn la publicó porprimera vez en 1966 y por segunda vez en 1970.Esta taxonomía se basa en el �ujo que siguen los datos dentro de la

máquina y de las instrucciones sobre esos datos. Se de�ne como �ujo de



instrucciones al conjunto de instrucciones secuenciales que son ejecutadaspor un único procesador y como �ujo de datos al �ujo secuencial de datosrequeridos por el �ujo de instrucciones.Con estas consideraciones, Flynn clasi�ca los sistemas en cuatro cate-

gorías:

Single Instruction stream, Single Data stream (SISD) Los sistemasMonoprocesador de este tipo se caracterizan por tener un único �ujo de ins-trucciones sobre un único �ujo de datos, es decir, se ejecuta una instruccióndetrás de otra. Este es el concepto de arquitectura serie de Von Neumanndonde, en cualquier momento, sólo se ejecuta una única instrucción, un ejem-plo de estos sistemas son las máquinas secuenciales convencionales.

Figura 1: Ejemplo de máquina SISD

Single Instruction stream, Multiple Data stream (SIMD) Estos sis-temas de procesador Maticial tienen un único �ujo de instrucciones que ope-ran sobre múltiples �ujos de datos. Ejemplos de estos sistemas los tenemosen las máquinas vectoriales con Hardware escalar y vectorial.El procesamiento es síncrono, la ejecución de las instrucciones sigue siendo

secuencial como en el caso anterior, todos los elementos realizan una mismainstrucción pero sobre una gran cantidad de datos. Por este motivo exis-tirá concurrencia de operación, es decir, esta clasi�cación es el origen de lamáquina paralela.El funcionamiento de este tipo de sistemas es el siguiente. La unidad

de control manda una misma instrucción a todas las unidades de proceso(ALUs). Las unidades de proceso operan sobre datos diferentes pero con lamisma instrucción recibida.



Figura 2: Ejemplo de máquina SIMD

Existen dos alternativas distintas que aparecen después de realizarse estaclasi�cación:

� Arquitectura Vectorial con segmentación, una CPU única particionadaen unidades funcionales independientes trabajando sobre �ujos de datosconcretos.

� Arquitectura Matricial (matriz de procesadores), varias ALUs idénticasa las que el procesador da instrucciones, asigna una única instrucciónpero trabajando sobre diferentes partes del programa.

Multiple Instruction stream, Single Data stream (MISD) Sistemascon múltiples instrucciones Array Sistólico que operan sobre un único �ujode datos. Este tipo de sistemas no ha tenido implementación hasta hace pocotiempo.Los sistemas MISD se contemplan de dos maneras distintas:

� Varias instrucciones operando simultáneamente sobre un único dato.

� Varias instrucciones operando sobre un dato que se va convirtiendo enun resultado que será la entrada para la siguiente etapa. Se trabaja deforma segmentada, todas las unidades de proceso pueden trabajar deforma concurrente.



Figura 3: Ejemplo de máquina MISD

Multiple Instruction stream, Multiple Data stream (MIMD) Sis-temas con un �ujo de múltiples instrucciones Multiprocesador que operansobre múltiples datos. Estos sistemas empezaron a utilizarse antes de la dé-cada de los 80s. Son sistemas con memoria compartida que permiten ejecutarvarios procesos simultáneamente (sistema multiprocesador).

Figura 4: Ejemplo de máquina MIMD

Cuando las unidades de proceso reciben datos de una memoria no com-partida estos sistemas reciben el nombre de MULTIPLE SISD (MSISD). Enarquitecturas con varias unidades de control (MISD Y MIMD), existe otronivel superior con una unidad de control que se encarga de controlar todas las



unidades de control del sistema � ejemplo de estos sistemas son las máquinasparalelas actuales� .

6.2 Categorías de Computadoras Paralelas

Clasi�cación moderna que hace alusión única y exclusivamente a los sistemasque tienen más de un procesador (i.e máquinas paralelas). Existen dos tiposde sistemas teniendo en cuenta su acoplamiento:

� Los sistemas fuertemente acoplados son aquellos en los que los proce-sadores dependen unos de otros.

� Los sistemas débilmente acoplados son aquellos en los que existe pocainteracción entre los diferentes procesadores que forman el sistema.

Atendiendo a esta y a otras características, la clasi�cación moderna dividea los sistemas en dos tipos: Sistemas multiprocesador (fuertemente acopla-dos) y sistemas multicomputadoras (débilmente acoplados).

6.2.1 Equipo Paralelo de Memoria Compartida

Un multiprocesador puede verse como una computadora paralela compuestapor varios procesadores interconectados que comparten un mismo sistema dememoria.Los sistemas multiprocesadores son arquitecturas MIMD con memoria

compartida. Tienen un único espacio de direcciones para todos los proce-sadores y los mecanismos de comunicación se basan en el paso de mensajesdesde el punto de vista del programador.Dado que los multiprocesadores comparten diferentes módulos de memo-

ria, pueden acceder a un mismo módulo varios procesadores, a los multi-procesadores también se les llama sistemas de memoria compartida.Para hacer uso de la memoria compartida por más de un procesador,

se requiere hacer uso de técnicas de semáforos que mantienen la integridadde la memoria; esta arquitectura no puede crecer mucho en el número deprocesadores interconectados por la saturación rápida del bus o del medio deinterconexión.Dependiendo de la forma en que los procesadores comparten la memoria,

se clasi�can en sistemas multiprocesador UMA, NUMA, COMA y Pipeline,que explicamos a continuación:



Figura 5: Arquitectura de una computadora paralela con memoria compar-tida

Uniform Memory Access (UMA) Sistema multiprocesador con ac-ceso uniforme a memoria. La memoria física es uniformemente compartidapor todos los procesadores, esto quiere decir que todos los procesadores tienenel mismo tiempo de acceso a todas las palabras de la memoria. Cada proce-sador tiene su propia caché privada y también se comparten los periféricos.

Figura 6: Acceso Uniforme a la memoria UMA

Los multiprocesadores son sistemas fuertemente acoplados (tightly-coupled),dado el alto grado de compartición de los recursos (Hardware o Software) yel alto nivel de interacción entre procesadores, lo que hace que un procesadordependa de lo que hace otro.El sistema de interconexión debe ser rápido y puede ser de uno de los

siguientes tipos: bus común, red Crossbar51 y red Multietapa. Este modeloes conveniente para aplicaciones de propósito general y de tiempo compartidopor varios usuarios, existen dos categorías de sistemas UMA.

� Sistema Simétrico

Cuando todos los procesadores tienen el mismo tiempo de accesoa todos los componentes del sistema (incluidos los periféricos),

51Red recon�gurable que permite la conexión de cada entrada con cualquiera de lassalidas, es decir, permite cualquier permutación.



reciben el nombre de sistemas multiprocesador simétrico. Losprocesadores tienen el mismo dominio (prioridad) sobre los pe-riféricos y cada procesador tiene la misma capacidad para proce-sar.

� Sistema Asimétrico

Los sistemas multiprocesador asimétrico, son sistemas con proce-sadores maestros y procesadores esclavos, en donde sólo los primerospueden ejecutar aplicaciones y dónde en tiempo de acceso paradiferentes procesadores no es el mismo. Los procesadores esclavos(attached) ejecutan código usuario bajo la supervisión del maes-tro, por lo tanto cuando una aplicación es ejecutada en un proce-sador maestro dispondrá de una cierta prioridad.

Non Uniform Memory Access (NUMA) Un sistema multiproce-sador NUMA es un sistema de memoria compartida donde el tiempo deacceso varía según donde se encuentre localizado el acceso.

Figura 7: Acceso no uniforme a la memoria NUMA

El acceso a memoria, por tanto, no es uniforme para diferentes proce-sadores, existen memorias locales asociadas a cada procesador y estos puedenacceder a datos de su memoria local de una manera más rápida que a lasmemorias de otros procesadores, debido a que primero debe aceptarse dichoacceso por el procesador del que depende el módulo de memoria local.Todas las memorias locales conforman la memoria global compartida y

físicamente distribuida y accesible por todos los procesadores.



Cache Only Memory Access (COMA) Los sistemas COMA sonun caso especial de los sistemas NUMA. Este tipo de sistemas no ha tenidomucha trascendencia, al igual que los sistemas SIMD.Las memorias distribuidas son memorias cachés, por este motivo es un

sistema muy restringido en cuanto a la capacidad de memoria global. No hayjerarquía de memoria en cada módulo procesador. Todas las cachés formanun mismo espacio global de direcciones. El acceso a las cachés remotas serealiza a través de los directorios distribuidos de las cachés.Dependiendo de la red de interconexión utilizada, se pueden utilizar je-

rarquías en los directorios para ayudar a la localización de copias de bloquesde caché.

Figura 8: Ejemplo de COMA

Procesador Vectorial Pipeline En la actualidad es común encon-trar en un solo procesador los denominados Pipeline o Procesador VectorialPipeline del tipo MISD. En estos procesadores los vectores �uyen a través delas unidades aritméticas Pipeline.Las unidades constan de una cascada de etapas de procesamiento com-

puestas de circuitos que efectúan operaciones aritméticas o lógicas sobre el�ujo de datos que pasan a través de ellas, las etapas estan separadas porregistros de alta velocidad usados para guardar resultados intermedios. Asíla información que �uye entre las etapas adyacentes esta bajo el control deun reloj que se aplica a todos los registros simultáneamente.

6.2.2 Equipo Paralelo de Memoria Distribuida

Los sistemas multicomputadoras se pueden ver como una computadora paralelaen el cual cada procesador tiene su propia memoria local. En estos sistemas



la memoria se encuentra distribuida y no compartida como en los sistemasmultiprocesador. Los procesadores se comunican a través de paso de men-sajes, ya que éstos sólo tienen acceso directo a su memoria local y no a lasmemorias del resto de los procesadores.

Figura 9: Arquitectura de una computadora paralela con memoria dis-tribuida

La transferencia de los datos se realiza a través de la red de interconexiónque conecta un subconjunto de procesadores con otro subconjunto. La trans-ferencia de unos procesadores a otros se realiza por múltiples transferenciasentre procesadores conectados dependiendo del establecimiento de dicha red.Dado que la memoria esta distribuida entre los diferentes elementos de

proceso, estos sistemas reciben el nombre de distribuidos. Por otra parte,estos sistemas son débilmente acoplados, ya que los módulos funcionan deforma casi independiente unos de otros. Este tipo de memoria distribuida esde acceso lento por ser peticiones a través de la red, pero es una forma muyefectiva de tener acceso a un gran volumen de memoria.

6.2.3 Equipo Paralelo de Memoria Compartida-Distribuida

La tendencia actual en las máquinas paralelas es de aprovechar las facili-dades de programación que ofrecen los ambientes de memoria compartida yla escalabilidad de los ambientes de memoria distribuida. En este modelo seconectan entre sí módulos de multiprocesadores, pero se mantiene la visiónglobal de la memoria a pesar de que es distribuida.



Clusters El desarrollo de sistemas operativos y compiladores del do-minio público (Linux y Software GNU), estándares para interfaz de pasode mensajes (Message Passing Interface MPI), conexión universal a periféri-cos (Periferial Component Interconnect PCI), entre otros, han hecho posibletomar ventaja de los recursos económicos computacionales de producciónmasiva (procesadores, discos, redes).La principal desventaja que presenta a los proveedores de multicomputa-

doras es que deben satisfacer una amplia gama de usuarios, es decir, debenser generales. Esto aumenta los costos de diseños y producción de equipos, asícomo los costos de desarrollo de Software que va con ellos: sistema operativo,compiladores y aplicaciones. Todos estos costos deben ser añadidos cuandose hace una venta. Por supuesto alguien que sólo necesita procesadores y unmecanismo de pase de mensajes no debería pagar por todos estos añadidosque nunca usará. Estos usuarios son los que estan impulsando el uso de Clus-ters principalmente de computadoras personales (PC), cuya arquitectura semuestra a continuación:

Figura 10: Arquitectura de un cluster

Los Cluster se pueden clasi�car en dos tipos según sus característicasfísicas:

� Cluster homogéneo: si todos los procesadores y/o nodos participantesen el equipo paralelo son iguales en capacidad de cómputo � en lacual es permitido variar la cantidad de memoria o disco duro en cadaprocesador�

� Cluster heterogéneo: es aquel en que al menos uno de los procesadoresy/o nodos participantes en el equipo paralelo son de distinta capacidadde cómputo



Los Clusters pueden formarse de diversos equipos; los más comunes son losde computadoras personales, pero es creciente el uso de computadoras multi-procesador de más de un procesador de memoria compartida interconectadospor red con los demás nodos del mismo tipo, incluso el uso de computadorasmultiprocesador de procesadores vectoriales Pipeline. Los Clusters armadoscon la con�guración anterior tienen grandes ventajas para procesamientoparalelo:

� La reciente explosión en redes implica que la mayoría de loscomponentes necesarios para construir un Cluster son vendidosen altos volúmenes y por lo tanto son económicos. Ahorros adi-cionales se pueden obtener debido a que sólo se necesitará unatarjeta de vídeo, un monitor y un teclado por Cluster. El mer-cado de los multiprocesadores es más reducido y más costoso

� El remplazar un componente defectuoso en un Cluster es rela-tivamente trivial comparado con hacerlo en un multiprocesador,permitiendo una mayor disponibilidad de Clusters cuidadosamentediseñados

Desventajas del uso de Clusters de computadoras personales para proce-samiento paralelo:

� Con raras excepciones, los equipos de redes generales produci-dos masivamente no estan diseñados para procesamiento paraleloy típicamente su latencia es alta y los anchos de banda pequeñoscomparados con multiprocesadores. Dado que los Clusters ex-plotan tecnología que sea económica, los enlaces en el sistema noson veloces implicando que la comunicación entre componentesdebe pasar por un proceso de protocolos de negociación lentos,incrementando seriamente la latencia. En muchos y en el mejorde los casos (debido a costos) se recurre a una red tipo Fast Ether-net restringimiento la escalabilidad del Cluster

� Hay poco soporte de Software para manejar un Cluster comoun sistema integrado

� Los procesadores no son tan e�cientes como los procesadoresusados en los multiprocesadores para manejar múltiples usuariosy/o procesos. Esto hace que el rendimiento de los Clusters sedegrade con relativamente pocos usuarios y/o procesos



� Muchas aplicaciones importantes disponibles en multiproce-sadores y optimizadas para ciertas arquitecturas, no lo estan enClusters

Sin lugar a duda los Clusters presentan una alternativa importante paravarios problemas particulares, no sólo por su economía, si no también porquepueden ser diseñados y ajustados para ciertas aplicaciones. Las aplicacionesque pueden sacar provecho de Clusters son en donde el grado de comunicaciónentre procesos es de bajo a medio.

Tipos de Cluster Básicamente existen tres tipo de Clusters, cada unode ellos ofrece ventajas y desventajas, el tipo más adecuado para el cómputocientí�co es del de alto-rendimiento, pero existen aplicaciones cientí�cas quepueden usar más de un tipo al mismo tiempo.

� Alta disponibilidad (Fail-over o High-Availability): este tipode Cluster esta diseñado para mantener uno o varios serviciosdisponibles incluso a costa de rendimiento, ya que su funciónprincipal es que el servicio jamás tenga interrupciones como porejemplo un servicio de bases de datos de transacciones bancarias

� Alto rendimiento (HPC o High Performance Computing): estetipo de Cluster esta diseñado para obtener el máximo rendimientode la aplicación utilizada incluso a costa de la disponibilidad delsistema, es decir el Cluster puede sufrir caídas, este tipo de con�-guración esta orientada a procesos que requieran mucha capaci-dad de cálculo.

� Balanceo de Carga (Load-balancing): este tipo de Cluster estadiseñado para balancear la carga de trabajo entre varios servi-dores, lo que permite tener, por ejemplo, un servicio de cálculointensivo multiusuarios que detecte tiempos muertos del procesode un usuario para ejecutar en dichos tiempos procesos de otrosusuarios.

Grids Son cúmulos (grupo de Clusters) de arquitecturas en paralelointerconectados por red, los cuales distribuyen tareas entre los Clusters quelo forman, estos pueden ser homogéneos o heterogéneos en cuanto a los no-dos componentes del cúmulo. Este tipo de arquitecturas trata de distribuir



cargas de trabajo acorde a las características internas de cada Cluster y lasnecesidades propias de cada problema, esto se hace a dos niveles, una en laparte de programación en conjunto con el balance de cargas y otra en la partede Hardware que tiene que ver con las características de cada arquitecturaque conforman al cúmulo.

6.2.4 Cómputo Paralelo en Multihilos

En una computadora, sea secuencial o paralela, para aprovechar las capaci-dades crecientes del procesador, el sistema operativo divide su tiempo deprocesamiento entre los distintos procesos, de forma tal que para poder eje-cutar a un proceso, el kernel les asigna a cada uno una prioridad y con ellouna fracción del tiempo total de procesamiento, de forma tal que se puedaatender a todos y cada uno de los procesos de manera e�ciente.En particular, en la programación en paralelo usando MPI, cada proceso

� que eventualmente puede estar en distinto procesador� se lanza como unacopia del programa con datos privados y un identi�cador del proceso único,de tal forma que cada proceso sólo puede compartir datos con otro procesomediante paso de mensajes.Esta forma de lanzar procesos por cada tarea que se desee hacer en

paralelo es costosa, por llevar cada una de ellas toda una gama de sub-procesos para poderle asignar recursos por parte del sistema operativo. Unaforma más e�ciente de hacerlo es que un proceso pueda generar bloques desubprocesos que puedan ser ejecutados como parte del proceso (como subta-reas), así en el tiempo asignado se pueden atender a más de un subprocesode manera más e�ciente, esto es conocido como programación multihilos.Los hilos realizarán las distintas tareas necesarias en un proceso. Para ha-

cer que los procesos funcionen de esta manera, se utilizan distintas técnicasque le indican al kernel cuales son las partes del proceso que pueden ejecutarsesimultáneamente y el procesador asignará una fracción de tiempo exclusivoal hilo del tiempo total asignado al proceso.Los datos pertenecientes al proceso pasan a ser compartidos por los sub-

procesos lanzados en cada hilo y mediante una técnica de semáforos el kernelmantiene la integridad de estos. Esta técnica de programación puede sermuy e�ciente si no se abusa de este recurso, permitiendo un nivel más deparalelización en cada procesador. Esta forma de paralelización no es exclu-siva de equipos multiprocesadores o multicomputadoras, ya que pueden serimplementados a nivel de sistema operativo.



6.2.5 Cómputo Paralelo en CUDA

Son las siglas de arquitectura uni�cada de dispositivos de cómputo (ComputeUni�ed Device Architecture CUDA) que hace referencia a una plataformade computación en paralelo incluyendo un compilador y un conjunto de he-rramientas de desarrollo que permiten a los programadores usar una variacióndel lenguaje de programación C � Por medio de Wrappers se puede usarPython, Fortran y Java en vez de C/C++� para codi�car algoritmos en lasunidades de procesamiento de grá�cos (Graphics Processing Unit GPU).CUDA intenta explotar las ventajas de las GPU frente a las CPU de

propósito general utilizando el paralelismo que ofrecen sus múltiples núcleos,que permiten el lanzamiento de un altísimo número de hilos simultáneos.Por ello, si una aplicación está diseñada utilizando numerosos hilos que rea-lizan tareas independientes (que es lo que hacen las GPU al procesar grá�-cos, su tarea natural). Ahora, miles de desarrolladores, cientí�cos e inves-tigadores están encontrando innumerables aplicaciones prácticas para estatecnología en campos como el procesamiento de vídeo e imágenes, la biologíay la química computacional, la simulación de la dinámica de �uidos, la recon-strucción de imágenes de Tomografía Axial Computarizada TAC, el análisissísmico o el trazado de rayos, entre otros.

Procesamiento paralelo con CUDA Los sistemas informáticos es-tán pasando de realizar el «procesamiento central» en la CPU a realizar«coprocesamiento» repartido entre la CPU y la GPU. Para posibilitar estenuevo paradigma computacional, NVIDIA ha inventado la arquitectura decálculo paralelo CUDA, que ahora se incluye en las GPUs GeForce, IONQuadro y Tesla GPUs, lo cual representa una base instalada considerablepara los desarrolladores de aplicaciones.CUDA ha sido recibida con entusiasmo por la comunidad cientí�ca. Por

ejemplo, se está utilizando para acelerar AMBER, un simulador de dinámicamolecular empleado por más de 60.000 investigadores del ámbito académicoy farmacéutico de todo el mundo para acelerar el descubrimiento de nuevosmedicamentos. En el mercado �nanciero, Numerix y CompatibL introdu-jeron soporte de CUDA para una nueva aplicación de cálculo de riesgo decontraparte y, como resultado, se ha multiplicado por 18 la velocidad dela aplicación. Cerca de 400 instituciones �nancieras utilizan Numerix en laactualidad.Un buen indicador de la excelente acogida de CUDA es la rápida adopción



de la GPU Tesla para aplicaciones de GPU Computing. En la actualidadexisten más de 700 Clusters de GPUs instalados en compañías publicadas enFortune 500 de todo el mundo, lo que incluye empresas como Schlumbergery Chevron en el sector energético o BNP Pariba en el sector bancario.Por otra parte, la reciente llegada de los últimos sistemas operativos de

Microsoft y Apple está convirtiendo el GPU Computing en una tecnologíade uso masivo. En estos nuevos sistemas, la GPU no actúa únicamentecomo procesador grá�co, sino como procesador paralelo de propósito generalaccesible para cualquier aplicación.

Plataforma de Cálculo Paralelo CUDA proporciona unas cuan-tas extensiones de C y C++ que permiten implementar el paralelismo enel procesamiento de tareas y datos con diferentes niveles de granularidad.El programador puede expresar ese paralelismo mediante diferentes lengua-jes de alto nivel como C, C++ y Fortran o mediante estándares abiertoscomo las directivas de OpenACC � que es un estándar de programaciónpara el cómputo en paralelo desarrollado por Cray, CAPS, Nvidia y PGIdiseñado para simpli�car la programación paralela de sistemas heterogéneosde CPU/GPU� . En la actualidad, la plataforma CUDA se utiliza en milesde aplicaciones aceleradas en la GPU y en miles de artículos de investigaciónpublicados, en las áreas de:

� Bioinformática

� Cálculo �nanciero

� Dinámica de �uidos computacional (CFD)

� Ciencia de los datos, analítica y bases de datos

� Defensa e Inteligencia

� Procesamiento de imágenes y visión computarizadas

� EDA (diseño automatizado)

� Aprendizaje automático

� Ciencia de los materiales

� Medios audiovisuales y entretenimiento



� Imágenes médicas

� Dinámica molecular

� Análisis numérico

� Física

� Química cuántica

� Exploración sísmica

� Mecánica estructural computacional

� Visualización e interacción de proteínas

� Modelos meteorológicos y climáticos

Librerías aceleradas en la GPU:

� Thrust C++ Template

� cuBLAS

� cuSPARSE

� NPP

� cuFFT

Lenguajes de programación:

� CUDA C/C++

� CUDA Fortran

� Python

� .NET



Compiladores disponibles:

� OpenACC, paraleliza automáticamente los bucles de código Fortran oC utilizando directivas

� Compilador de autoparalelización de C y Fortran (de PGI) para CUDAC

� Compilador de autoparalelización HMPP de CAPS para CUDA Cbasado en C y Fortran

� Fortran

� Compilador de Fortran para CUDA de PGI

� Traductor de Fortran a C para CUDA

� FLAGON: librería de Fortran 95 para cálculo en la GPU

� Interfaz (Wrapper) de Python para CUDA: PyCUDA

� Wrapper de Java

� jCUDA: Java para CUDA

� Vínculos para las librerías BLAS y FFT de CUDA

� JaCUDA

� Integración de .NET para CUDA

� Thrust: librería de plantillas de C++ para CUDA

� CuPP : infraestructura de C++ para CUDA

� Libra: capa de abstracción de C/C++ para CUDA

� F# para CUDA

� Librería ArrayFire para acelerar el desarrollo de aplicaciones de GPUComputing en C, C++, Fortran y Python



Soporte de MATLAB, Mathematica, R, LabView:

� MATLAB

� MathWorks: Librerías MATLAB procesadas con GPUs NVIDIA

� Plugin Jacket basado en CUDA para MATLAB

� GPULib: librería de funciones matemáticas con vínculos para IDL yMATLAB

� Mathematica

� Programación con CUDA en Mathematica de Wolfram

� Plugin de Mathematica para CUDA

� Habilitación del GPU Computing en el entorno estadístico de R

� Librería CUDA para LabVIEW de National Instruments

� Formas de usar CUDA desde LabVIEW CVI

Además existen herramientas de productividad y clúster:

� Soporte de Eclipse para CUDA

� CUDA Occupancy Calculator

� Administrador de Clusters de cálculo para GPUs Tesla

� PBS Works para GPUs Tesla

� Scyld de Penguin Computing



6.3 Escalabilidad

Se entiende por escalabilidad a la capacidad de adaptación y respuesta deun sistema con respecto al rendimiento del mismo a medida que aumentande forma signi�cativa la carga computacional del mismo. Aunque parezcaun concepto claro, la escalabilidad de un sistema es un aspecto complejo eimportante del diseño.La escalabilidad esta íntimamente ligada al diseño del sistema. In�uye en

el rendimiento de forma signi�cativa. Si una aplicación esta bien diseñada,la escalabilidad no constituye un problema. Analizando la escalabilidad, sededuce de la implementación y del diseño general del sistema. No es atributodel sistema con�gurable.La escalabilidad supone un factor crítico en el crecimiento de un sistema.

Si un sistema tiene como objetivo crecer la carga computacional � en elnúmero de usuarios o procesos� manteniendo su rendimiento actual, tieneque evaluar dos posibles opciones:

� Con un Hardware de mayor potencia o

� Con una mejor combinación de Hardware y Software

Se pueden distinguir dos tipos de escalabilidad, vertical y horizontal:

� El escalar verticalmente o escalar hacia arriba, signi�ca el añadir másrecursos a un solo nodo en particular dentro de un sistema, tal como elañadir memoria o un disco duro más rápido a una computadora.

� La escalabilidad horizontal, signi�ca agregar más nodos a un sistema,tal como añadir una computadora nueva a un programa de aplicaciónpara espejo.

Escalabilidad Vertical El escalar hacia arriba de un sistema viene a sig-ni�car una migración de todo el sistema a un nuevo Hardware que es máspotente y e�caz que el actual. Una vez se ha con�gurado el sistema futuro,se realizan una serie de validaciones y copias de seguridad y se pone en fun-cionamiento. Las aplicaciones que esten funcionando bajo la arquitecturaHardware antigua no sufren con la migración, el impacto en el código esmínimo.Este modelo de escalabilidad tiene un aspecto negativo. Al aumentar

la potencia en base a ampliaciones de Hardware, llegara un momento que



existirá algún tipo de limitación de Hardware. Además a medida que se in-vierte en Hardware de muy altas prestaciones, los costos se disparan tantode forma temporal � ya que si se ha llegado al umbral máximo, hay com-ponentes de Hardware que tardan mucho tiempo en ampliar su potencia deforma signi�cativa� como económicos. Sin embargo a nivel estructural nosupone ninguna modi�cación reseñable, lo que la convierte en una buenaopción si los costos anteriores son asumibles.

Escalabilidad Horizontal La escalabilidad horizontal consiste en poten-ciar el rendimiento del sistema desde un aspecto de mejora global, a diferenciade aumentar la potencia de una única parte del mismo. Este tipo de esca-labilidad se basa en la modularidad de su funcionalidad. Por ello suele estarconformado por una agrupación de equipos que dan soporte a la funcionalidadcompleta. Normalmente, en una escalabilidad horizontal se añaden equipospara dar mas potencia a la red de trabajo.Con un entorno de este tipo, es lógico pensar que la potencia de proce-

samiento es directamente proporcional al número de equipos de la red. Eltotal de la potencia de procesamiento es la suma de la velocidad física decada equipo transferida por la partición de aplicaciones y datos extendida através de los nodos.Si se aplica un modelo de escalabilidad basado en la horizontalidad, no

existen limitaciones de crecimiento a priori. Como principal defecto, estemodelo de escalabilidad supone una gran modi�cación en el diseño, lo queconlleva a una gran trabajo de diseño y reimplantación. Si la lógica se haconcebido para un único servidor, es probable que se tenga que estructurarel modelo arquitectónico para soportar este modelo de escalabilidad.El encargado de como realizar el modelo de partición de datos en los

diferentes equipos es el desarrollador. Existen dependencias en el accesoa la aplicación. Es conveniente, realizar una análisis de actividad de losusuarios para ir ajustando el funcionamiento del sistema. Con este modelode escalabilidad, se dispone de un sistema al que se pueden agregar recursosde manera casi in�nita y adaptable al crecimiento de cargas de trabajo ynuevos usuarios.La escalabilidad cuenta como factor crítico en el crecimiento de usua-

rios. Es mucho más sencillo diseñar un sistema con un número constante deusuarios � por muy alto que sea este� que diseñar un sistema con un númerocreciente y variable de usuarios. El crecimiento relativo de los números es



mucho más importante que los números absolutos.

Balance de carga A la hora de diseñar un sistema con compartición derecursos, es necesario considerar como balancear la carga de trabajo. Se en-tiende este concepto, como la técnica usada para dividir el trabajo a compar-tir entre varios procesos, ordenadores, u otros recursos. Esta muy relacionadacon lo sistemas multiprocesales, que trabajan o pueden trabajar con mas deuna unidad para llevar a cabo su funcionalidad. Para evitar los cuellos debotella, el balance de la carga de trabajo se reparte de forma equitativa através de un algoritmo que estudia las peticiones del sistema y las redirec-ciona a la mejor opción.

Balance de Carga por Hardware Presenta las siguientes características:

� A partir de un algoritmo de plani�cación de procesos � Round Robin,LRU� , examina las peticiones HTTP entrantes y selecciona el másapropiado entre los distintos clones del sistema

� La selección del clon del sistema esta basada en el algoritmo de susti-tución y es aleatoria

� Esto último punto provoca problemas en el diseño, ya que no garantizaque si un usuario realiza varias peticiones sean atendidas por el mismoclon del sistema. Por lo tanto, no hay mantenimiento de la sesión delusuario en servidor y condiciona el diseño

� La sesión debe de ser mantenida por el desarrollador

� Al ser un proceso de Hardware, es muy rápido

Balance de carga por Sotfware Presenta las siguientes características:

� Examinan el paquete a nivel del protocolo HTTP para garantizar elmantenimiento de la sesión de usuario

� Distintas peticiones del mismo usuario son servidas por el mismo clondel servidor

� Más lentos que los balanceadores de Hardware

� Normalmente son soluciones baratas



Cluster sobre servidores El concepto de Clustering introduce la capaci-dad de unir varios servidores para que trabajen en un entorno en paralelo.Es decir, trabajar como si fuera un solo servidor el existente. En las etapasprimigenias del Clustering, los diseños presentaban graves problemas que sehan ido subsanando con la evolución de este campo. Actualmente se puedencrear Clusters en función de las necesidades

� Unión de Hardware

� Clusters de Software

� Alto rendimiento de bases de datos

En resumen, Cluster es un grupo de múltiples ordenadores unidos median-te una red de alta velocidad, de tal forma que el conjunto es visto comoun único equipo, más potente. Con ello se pretende mejorar los siguientesparámetros de la arquitectura:

� Alto rendimiento

� Alta disponibilidad

� Equilibrio de carga

� Escalabilidad

El Clustering no presenta dependencias a nivel de Hardware (no todos losequipos necesitan el mismo Hardware) ni a nivel de Software (no necesitanel mismo sistema operativo). Este tipo de sistemas disponen de una interfazque permite dirigir el comportamiento de los Clusters. Dicha interfaz es laencargada de la interacción con usuarios y procesos, realizando la división dela carga entre los diversos servidores que compongan el Cluster.

Tipos de Cluster

Cluster Balanceado Este tipo de Cluster es capaz de repartir el trá�coentrante entre múltiples servidores corriendo las mismas aplicaciones. Todoslos nodos del Cluster pueden aceptar y responder peticiones. Si un nodofalla, el trá�co se sigue repartiendo entre los nodos restantes.



Alta Disponibilidad Enfocados a garantizar un servicio ininterrumpido,al duplicar toda la infraestructura e introducir sistemas de detección y reen-rutamiento, en caso de fallo. El propósito de este tipo de Clusters es garanti-zar que si un nodo falla, los servicios y aplicaciones que estaban corriendo enese nodo, sean trasladados de forma automática a un nodo que se encuentraen Stand-by. Este tipo de Cluster dispone de herramientas con capacidadpara monitorizar los servidores o servicios caídos y automáticamente migrar-los a un nodo secundario para garantizar la disponibilidad del servicio. Losdatos son replicados de forma periódica, o de ser posible en tiempo real, alos nodos en Stand-by.

6.4 Métricas de Desempeño

Las métricas de desempeño del procesamiento de alguna tarea en paraleloes un factor importante para medir la e�ciencia y consumo de recursos alresolver una tarea con un número determinado de procesadores y recursosrelacionados de la interconexión de éstos.Entre las métricas para medir desempeño en las cuales como premisa se

mantiene �jo el tamaño del problema, destacan las siguientes: Factor de ace-leración, e�ciencia y fracción serial. Cada una de ellas mide algo en particulary sólo la combinación de estas dan un panorama general del desempeño delprocesamiento en paralelo de un problema en particular en una arquitecturadeterminada al ser comparada con otras.

Factor de Aceleración (o Speed-Up) Se de�ne como el cociente deltiempo que se tarda en completar el cómputo de la tarea usando un sóloprocesador entre el tiempo que necesita para realizarlo en p procesadorestrabajando en paralelo:

s =T (1)

T (p)(6.1)

se asume que se usará el mejor algoritmo tanto para un solo procesador comopara p procesadores.Esta métrica en el caso ideal debería de aumentar de forma lineal al

aumento del número de procesadores.

E�ciencia Se de�ne como el cociente del tiempo que se tarda en comple-tar el cómputo de la tarea usando un solo procesador entre el número de



procesadores multiplicado por el tiempo que necesita para realizarlo en pprocesadores trabajando en paralelo:

e =T (1)

pT (p)=s

p: (6.2)

Este valor será cercano a la unidad cuando el Hardware se este usandode manera e�ciente, en caso contrario el Hardware será desaprovechado.

Fracción serial Se de�ne como el cociente del tiempo que se tarda encompletar el cómputo de la parte secuencial de una tarea entre el tiempo quese tarda el completar el cómputo de la tarea usando un solo procesador:

f =TsT (1)

(6.3)

pero usando la ley de Amdahl:

T (p) = Ts +Tpp

y reescribiéndola en términos de factor de aceleración, obtenemos la formaoperativa del cálculo de la fracción serial que adquiere la forma siguiente:

f =

1s� 1

p

1� 1p

: (6.4)

Esta métrica permite ver las inconsistencias en el balance de cargas, yaque su valor debierá de tender a cero en el caso ideal, por ello un incrementoen el valor de f es un aviso de granularidad �na con la correspondientesobrecarga en los procesos de comunicación.

Costo o Trabajo Se de�ne el costo o trabajo de resolver un problema enparalelo como el producto del tiempo de cálculo en paralelo Tp por el númerode procesadores usando p y se representa por:

Cp = p � Tp:



Aceleración y E�ciencia Relativa Cuando se trabaja en más de unequipo paralelo � supongamos con p y p0 procesadores con p � p0� es comúncomparar el desempeño entre dichos equipos. Para ello se de�ne la aceleraciónrelativa como:

Sp0

p =Tp0

Tp

para p � p0, en la cual se espera que:

Sp0

p 'p

p0

y e�ciencia relativa como:

Ep0

p =p0

pSp

0

p =p0

p

Tp0

Tp:

Análisis de Rendimiento Usando Métricas Suponiendo un Clustercon 17 Cores o núcleos52, se muestran una ejempli�cación de las métricaspara un problema de ejemplo:

Cores Tiempo Aceleración E�ciencia Frac. Ser.1 52953 2538 2.08 0.69 0.2185 1391 3.80 0.76 0.0789 804 6.58 0.73 0.04517 441 12.00 0.70 0.025

Nótese que en todos los casos la fracción serial disminuye sustancialmentecon el aumento del número de procesadores, pero la aceleración esta pordebajo del valor esperado.

Suponiendo un Cluster A con 100 Cores y un Cluster B con 128 Cores,se muestra una ejempli�cación de las métricas para un problema de ejemploen ambos Clusters con los siguientes resultados:

52A cada procesador encapsulado se le llama Core o núcleo, logrando que la comunicaciónentre ellos se realiza de una forma más rápida a través de un bus interno integrado en lapropia pastilla de silicio sin tener que recurrir por tanto al bus del sistema mucho máslento. Al contrario del caso de la tecnología HyperThreading, en este caso si tenemos todoslos efectos de varias CPUS completamente independientes una por cada Core o núcleo.



Cores Cluster A Cluster B16 9158 seg ND32 5178 seg 5937 seg64 3647 seg 4326 seg100 2661 seg128 2818 seg

Como se muestra en la tabla, en todos los casos el Cluster A usandocomo máximo 100 Cores obtiene un tiempo de cálculo inferior al que requiereCluster B usando a lo más los 128 Cores.Haciendo uso de las métricas de aceleración y e�ciencia relativa53 se tiene

que para el Cluster B:

S32128 = 5937=2818 = 2:10

donde lo esperado sería:

S32128 = 32=128 = 4:00;

para el caso de la e�ciencia:

E32128 = (32=128) � (5937=2818) = 0:52:

En el caso del Cluster A se tiene que:

S16100 = 9158=2661 = 3:44


S16100 = 16=100 = 6:35;


E16100 = (16=100) � (9158=2661) = 0:55:

Haciendo uso del mismo número de Cores base para el Cluster A que paraCluster B, se tiene que:

S32100 = 5178=2661 = 1:94

53Aceleración relativa es Sp0

p =Tp0

Tppara p � p0, en la cual se espera que Sp

0

p ' pp0 y

e�ciencia relativa es Ep0

p =p0

p Sp0

p =p0

p

Tp0

Tp:




S16100 = 32=100 = 3:12;


E16100 = (32=100) � (5178=2661) = 0:62:

De todo lo anterior, se desprende que el Cluster A obtiene valores de unaaceleración y e�ciencias relativas ligeramente mejores que el Cluster B, peroesto no se re�eja en la disminución de casi 6% del tiempo de ejecución y deluso de 28 Cores menos.Además, el costo computacional54:

Cp = P � Tp;

que para el caso del Cluster B es:

C128 = 360; 704

y en Cluster A es:C100 = 266; 100

que representa una disminución de 27%; además de un factor muy impor-tante, el Cluster A tuvo un costo monetario mucho menor con respecto delCluster B.

6.5 Programación de Cómputo de Alto Rendimiento

Hay muchas aplicaciones a las herramientas computacionales, pero nos in-teresan aquellas que permitan resolver problemas concomitantes en Cienciae Ingeniería. Muchas de estas aplicaciones caen en lo que comúnmente sellama cómputo cientí�co. La computación cientí�ca es el campo de estudiorelacionado con la construcción de modelos matemáticos, técnicas numéricaspara resolver problemas cientí�cos y de ingeniería; y su respectiva imple-mentación computacional. La solución de estos problemas genera un altoconsumo de memoria, espacio de almacenamiento o tiempo de cómputo; por

54El costo o trabajo de resolver un problema en paralelo es el producto del tiempode cálculo en paralelo Tp por el número de procesadores usando P y se representa porCp = P � Tp:



ello nos interesa trabajar en computadoras que nos puedan satisfacer estasdemandas.La computación de alto rendimiento (véase 6) � High performance Com-

puting o HPC en inglés� es la agregación de potencia de cálculo para re-solver problemas complejos en Ciencia e Ingeniería o gestión. Para lograreste objetivo, la computación de alto rendimiento se apoya en tecnologíascomputacionales como los Clusters, las supercomputadoras o la computaciónparalela. La mayoría de las ideas actuales de la computación distribuida sehan basado en la computación de alto rendimiento.La computación paralela o de alto rendimiento es una forma de cómputo

en la que muchas instrucciones se ejecutan simultáneamente, operando sobreel principio de que problemas grandes, a menudo se pueden dividir en unosmás pequeños, que luego son resueltos simultáneamente (en paralelo). Hayvarias formas diferentes de computación paralela: paralelismo a nivel de bits,paralelismo a nivel de instrucción, paralelismo de datos y paralelismo detareas. El paralelismo se ha empleado durante muchos años, sobre todoen la computación de altas prestaciones, pero el interés en ella ha crecidoúltimamente debido a las limitaciones físicas que impiden el aumento de lafrecuencia. Como el consumo de energía �y por consiguiente la generación decalor�de las computadoras constituye una preocupación en los últimos años,la computación en paralelo se ha convertido en el paradigma dominante enla arquitectura de computadoras, principalmente en forma de procesadoresmultinúcleo.Las computadoras paralelas pueden clasi�carse según el nivel de paralelismo

que admite su Hardware: equipos con procesadores multinúcleo y multi-procesador que tienen múltiples elementos de procesamiento dentro de unasola máquina, procesadores masivamente paralelos, Cluster y cúmulos deClusters (Grids) que utilizan varios equipos para trabajar en la misma tarea.Muchas veces, para acelerar tareas especí�cas, se utilizan arquitecturas es-pecializadas de computación en paralelo junto a procesadores tradicionales.

Existen múltiples vertientes en el cómputo en paralelo, algunas de ellasson:

� Cómputo en memoria compartida usando OpenMP

� Cómputo en memoria distribuida usando MPI


http://132.248.182.159/Herramientas/ComputoParalelo/OpenMP/

http://132.248.182.159/Herramientas/ComputoParalelo/MPI/


Como es de esperarse, los programas informáticos paralelos son más com-plejos y difíciles de escribir que los secuenciales, porque la concurrencia intro-duce nuevos tipos de errores de Software � por ello existe una creciente gamade herramientas que coadyuvan a mejorar la escritura, depuración y desem-peño de los programas en paralelo� , pero la comunicación y sincronizaciónentre diferentes subtareas son algunos de los mayores obstáculos para obtenerun buen rendimiento del programa paralelo.Actualmente, en muchos centros de cómputo es una práctica común usar

directivas de compilación en equipos paralelos sobre programas escritos deforma secuencial, con la esperanza que sean puestos por el compilador comoprogramas paralelos. Esto en la gran mayoría de los casos genera códigospoco e�cientes, pese a que corren en equipos paralelos y pueden usar todala memoria compartida de dichos equipos, el algoritmo ejecutado continuasiendo secuencial en la gran mayoría del código.Si la arquitectura paralela donde se implemente el programa es UMA

de acceso simétrico, los datos serán accesados a una velocidad de memoriaconstante. En caso contrario, al acceder a un conjunto de datos es común queuna parte de estos sean locales a un procesador (con un acceso del orden denanosegundos), pero el resto de los datos deberán ser accesados mediante red(con acceso del orden de milisegundos), siendo esto muy costoso en tiempode procesamiento.Por lo anterior, si se cuenta con computadoras con memoria compartida o

que tengan interconexión por bus, salvo en casos particulares no será posibleexplotar éstas características e�cientemente. Pero en la medida en que seadecuen los programas para usar bibliotecas y compiladores acordes a lascaracterísticas del equipo disponible � algunos de ellos sólo existen de maneracomercial� la e�ciencia aumentará de manera importante.

6.5.1 Programando con OpenMP para Memoria Compartida

OpenMP es una interfaz de programación de aplicaciones (API) para la pro-gramación multiproceso de memoria compartida en múltiples plataformas.Permite añadir concurrencia a los programas escritos en C, C++ y Fortransobre la base del modelo de ejecución Fork-join. esta disponible en muchasarquitecturas, incluidas las plataformas de Unix, Linux y de Microsoft Win-dows. Se compone de un conjunto de directivas de compilador, rutinas de bib-lioteca, y variables de entorno que in�uyen en el comportamiento en tiempode ejecución.


http://132.248.182.159/Herramientas/ComputoParalelo/Herramientas-HPC/


De�nido conjuntamente por proveedores de Hardware y de Software,OpenMP es un modelo de programación portable y escalable que propor-ciona a los programadores una interfaz simple y �exible para el desarrollode aplicaciones paralelas, para plataformas que van desde las computadorasde escritorio hasta supercomputadoras. Una aplicación construida con unmodelo de programación paralela híbrido se puede ejecutar en un Cluster decomputadoras utilizando OpenMP y MPI, o a través de las extensiones deOpenMP para los sistemas de memoria distribuida.OpenMP se basa en el modelo Fork-join, paradigma que proviene de los

sistemas Unix, donde una tarea muy pesada se divide en K hilos (Fork) conmenor peso, para luego «recolectar» sus resultados al �nal y unirlos en unsolo resultado (Join).Cuando se incluye una directiva de compilador OpenMP esto implica

que se incluye una sincronización obligatoria en todo el bloque. Es decir,el bloque de código se marcará como paralelo y se lanzarán hilos según lascaracterísticas que nos dé la directiva, y al �nal de ella habrá una barrera parala sincronización de los diferentes hilos (salvo que implícitamente se indiquelo contrario con la directiva Nowait). Este tipo de ejecución se denominaFork-join.OpenMP también soporta el modelo de paralelismo de tareas. El equipo

de hilos del bloque de código paralelo ejecuta las tareas especi�cadas dentrode dicho bloque. Las tareas permiten un paralelismo asíncrono. Desde laversión 4.0 lanzada en 2013 admite la especi�cación de dependencias entretareas, relegando a la biblioteca de tiempo de ejecución de OpenMP el trabajode plani�car las tareas y ponerlas en ejecución. Los hilos de ejecución irán eje-cutando las tareas a medida que estas esten disponibles (sus dependencias yaesten satisfechas). El uso de tareas da lugar a sincronización con una granu-laridad más �na. El uso de barreras no es estrictamente necesario, de maneraque los hilos pueden continuar ejecutando tareas disponibles sin necesidadde esperar a que todo el equipo de hilos acabe un bloque paralelo. El usode tareas con dependencias crea un grafo, pudiéndose aplicar propiedades degrafos a la hora de escoger tareas para su ejecución.Salvo el uso de implementaciones de Hardware de la biblioteca de tiempo

de ejecución OpenMP (p.ej. en una matriz de puertas programables FPGAs),los sobrecostes de las tareas es mayor, este sobrecoste ha de ser amortizadomediante el potencial paralelismo adicional que las tareas exponen.



Estructura del Programa en C++ Ejemplo de cálculo de Pi usandoOpenMP:

#include <stdio.h>// Indica si se carga lo referente a OpenMP#ifdef _OPENMP#include <omp.h>int threads=omp_get_num_threads();#elseint threads=0;#endif#de�ne STEPCOUNTER 1000000000int main (void){long i;double pi=0;printf("threads %d", threads);

#pragma omp parallel for reduction(+:pi)for (i=0; i < STEPCOUNTER; i++){pi += 1.0/(i*4.0 +1.0);pi -= 1.0/(i*4.0 +3.0);

}pi = pi*4.0;printf("PI = %2.16lf ",pi);return 0;

}

El compilador de OpenMP es el mismo que para los lenguajes C, C++ oFortran respectivamente (véase 5.2). Por ello, para usarlo en C++ en líneade comandos (véase 3.2), instalamos el compilador g++, mediante:

# apt install g++

Así, para compilar con g++55, sin usar OpenMP, usamos:

$ g++ pi.cpp -o pi

55Compilar fuentes en C++ solicitando que el ejecutable tenga el nombre ejemp:


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Ejecutar midiendo el tiempo:

$ time ./pi

Ahora, usando el compilar para OpenMP usamos:

$ g++ -o pi -fopenmp pi.cpp

Indicar el número de hilos, por ejemplo 2:

$ export OMP_NUM_THREADS=2

Ejecutar:

$ time ./pi

Aprender a Programar en OpenMP en Múltiples Lenguajes Enla red existen múltiples sitios especializados y una amplia bibliografía paraaprender a programar cada uno de los distintos aspectos de OpenMP, nosotroshemos seleccionado diversos textos que ponemos a su disposición en:

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$ g++ *.cpp -o ejemp

para ejecutar el programa ya compilado midiendo el tiempo de ejecución:

$ time ./ejemp

en este caso no se usa ninguna directiva para optimizar el ejecutable generado. Paracompilar usando diversas optimizaciones (O1, -O2 o -O3) usar por ejemplo:

$ g++ -O1 *.cpp

ahora ya se puede ver el resultado de las optimizaciones, para ejecutar el programa yacompilado usamos:

$ time ./a.out


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6.5.2 Programando con MPI para Memoria Distribuida

Para poder intercomunicar dos o más Cores en una o en múltiples computa-doras se usa la «interfaz de paso de mensajes (Message Passing InterfaceMPI)» (véase [127], [128], [131] y [129]), una biblioteca de comunicaciónpara procesamiento en paralelo. MPI ha sido desarrollado como un estandarpara el paso de mensajes y operaciones relacionadas.Este enfoque es adoptado por usuarios e implementadores de bibliotecas,

en el cual se proveen a los programas de procesamiento en paralelo de porta-bilidad y herramientas necesarias para desarrollar aplicaciones que puedanusar el cómputo paralelo de alto desempeño.El modelo de paso de mensajes posibilita a un conjunto de procesos que

tienen solo memoria local, la comunicación con otros procesos (usando Buso red) mediante el envío y recepción de mensajes. Por de�nición el paso demensajes posibilita transferir datos de la memoria local de un proceso a lamemoria local de cualquier otro proceso que lo requiera.En el modelo de paso de mensajes para equipos paralelos, los procesos

se ejecutan en paralelo, teniendo direcciones de memoria separada para cadaproceso, la comunicación ocurre cuando una porción de la dirección de memo-ria de un proceso es copiada mediante el envío de un mensaje dentro de otroproceso en la memoria local mediante la recepción del mismo.Las operaciones de envío y recepción de mensajes es cooperativa y ocurre

sólo cuando el primer proceso ejecuta una operación de envío y el segundoproceso ejecuta una operación de recepción, los argumentos base de estasfunciones son:

� Para el que envía, la dirección de los datos a transmitir y elproceso destino al cual los datos se enviarán.

� Para el que recibe, debe tener la dirección de memoria dondese pondrán los datos recibidos, junto con la dirección del procesoque los envío.

Es decir:Send(dir, lg, td, dest, etiq, com)

fdir; lg; tdg describe cuántas ocurrencias lg de elementos del tipode dato td se transmitirán empezando en la dirección de memoriadir.



fdes; etiq; comg describe el identi�cador etiq de destino des aso-ciado con la comunicación com.

Recv(dir, mlg, td, fuent, etiq, com, st)

fdir; lg; tdg describe cuántas ocurrencias lg de elementos del tipode dato td se transmitirán empezando en la dirección de memoriadir.

ffuent; etiq; com; estg describe el identi�cador etiq de la fuentefuent asociado con la comunicación com y el estado est.

El conjunto básico de directivas (en nuestro caso sólo se usan estas) enC++ de MPI son (véase [127] y [128]):

MPI::Init Inicializa al MPIMPI::COMM_WORLD.Get_size Busca el número de procesos existentesMPI::COMM_WORLD.Get_rank Busca el identi�cador del procesoMPI::COMM_WORLD.Send Envía un mensajeMPI::COMM_WORLD.Recv Recibe un mensajeMPI::Finalize Termina al MPI

Estructura del Programa en C++ Ejemplo de Hola_Mundo en MPI:

#include <stdio.h>#include <mpi.h>int main(int argc, char *argv[]){int rank, size;MPI_Init(&argc, &argv);MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &rank);MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &size);printf("Hola! Soy el %d de %dnn", rank, size);MPI_Finalize();return 0;}


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Otro ejemplo, para realizar una suma en MPI:

#include <iostream>#include <iomanip>#include <mpi.h>using namespace std;int main(int argc, char ** argv){int mynode, totalnodes;int sum = 0,startval,endval,accum;MPI_Status status;MPI_Init(&argc,&argv);MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &totalnodes);MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &mynode);startval = 1000*mynode/totalnodes+1;endval =1000*(mynode+1)/totalnodes;for(int i=startval;i<=endval;i=i+1) sum = sum + i;if(mynode!=0)MPI_Send(&sum, 1, MPI_INT, 0, 1, MPI_COMM_WORLD);elsefor(int j=1;j<totalnodes;j=j+1){MPI_Recv(&accum, 1, MPI_INT, j, 1,MPI_COMM_WORLD, &status);sum = sum + accum;}if(mynode == 0)cout << "The sum from 1 to 1000 is: "<< sum << endl;MPI_Finalize();}

Existe una gran variedad de compiladores de MPI en línea de coman-dos (véase 3.2), algunos disponibles en Debian GNU/Linux son instaladosmediante:

# apt install lam-runtime xmpi libmpich-dev mpich mpi-default-dev mpi-default-bin openmpi-bin valgrind-mpi

Para compilar y ejecutar es posible usar alguna de estas opciones:



mpic++, mpic++.openmpi, mpiexec.mpich, mpif90.openmpi,mpirun.lam, mpicc, mpicxx, mpiexec.openmpi, mpifort, mpirun.mpich,mpiCC, mpicxx.mpich, mpif77, mpifort.mpich, mpirun.openmpi,mpicc.mpich, mpicxx.openmpi, mpif77.mpich, mpifort.openmpi,mpitask, mpicc.openmpi, mpiexec, mpif77.openmpi, mpimsg, mpi-vars, mpiCC.openmpi, mpiexec.hydra, mpif90, mpipython, mpichver-sion, mpipython, mpiexec.lam, mpif90.mpich, mpirun

Por ejemplo, para compilar ejemp.cpp en mpic++ solicitando que el eje-cutable tenga el nombre ejemp, usamos:

$ mpic++ ejemp.cpp -o ejemp

en este caso no se uso ninguna opción de optimización en tiempo de com-pilación (véase 5.2), se puede hacer uso de ellas (-O1, -O2 o -O3), mediante:

$ mpic++ -O3 ejemp.cpp -o ejemp

para ejecutar el programa ya compilado y medir el tiempo de ejecución(véase 5.2):

$ time mpirun -np 4 ejemp

También podemos compilar ejemp.c enmpicc solicitando que el ejecutabletenga el nombre ejemp:

$ mpicc ejemp.cpp -o ejemp

en este caso no se uso ninguna opción de optimización en tiempo decompilación, se puede hacer uso de ellas (-O1, -O2 o -O3), mediante:

$ mpicc -O3 ejemp.c -o ejemp

para ejecutar el programa ya compilado, usamos:

$ mpirun -np 4 ejemp



Un último ejemplo, en el caso de usar mpiCC.mpic y lamboot, entoces esnecesario compilar usando:

$ mpiCC.mpich -O2 ejemp.cpp -o ejemp -lm

iniciar ambiente de ejecución paralelo:

$ lamboot -v

correr usando 8 procesadores por ejemplo:

$ mpirun.mpich -np 8 ejemp

correr usando 4 procesadores segun lista machines.lolb por ejemplo:

$ mpirun.mpich -machine�le machines.lolb -np 5 ejemp

terminar ambiente de ejecución paralelo:

$ lamhalt -v

Observación 2 Para que en la ejecución de MPI no pida la clave de usuario:$ ssh-keygen -t rsaEn cada pregunta responder con ENTER, para después copiar usando:$ cp ~/.ssh/id_rsa.pub ~/.ssh/authorized_keysOjo: Si continúa pidiendo clave, es que esta instalado rsh o lsh.

Aprender a Programar en MPI en Múltiples Lenguajes En la redexisten múltiples sitios especializados y una amplia bibliografía para aprendera programar cada uno de los distintos aspectos de MPI, nosotros hemosseleccionado diversos textos que ponemos a su disposición en:

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6.5.3 Esquema de Paralelización Maestro-Esclavo

El esquema de paralelización maestro-esclavo, permite sincronizar por partedel nodo maestro las tareas que se realizan en paralelo usando varios no-dos esclavos, éste modelo puede ser explotado de manera e�ciente si existepoca comunicación entre el maestro y el esclavo y los tiempos consumidosen realizar las tareas asignadas son mayores que los períodos involucrados enlas comunicaciones para la asignación de dichas tareas. De esta manera segarantiza que la mayoría de los procesadores estarán trabajando de maneracontinua y existirán pocos tiempos muertos.

Figura 11: Esquema del maestro-esclavo

Donde, tomando en cuenta la implementación en estrella del Cluster, elmodelo de paralelismo de MPI y las necesidades propias de comunicacióndel programa, el nodo maestro tendrá comunicación sólo con cada nodo es-clavo y no existirá comunicación entre los nodos esclavos, esto reducirá lascomunicaciones y optimizará el paso de mensajes.Un factor limitante en este esquema es que el nodo maestro deberá de

atender todas las peticiones hechas por cada uno de los nodos esclavos, estotoma especial relevancia cuando todos o casi todos los nodos esclavos com-piten por ser atendidos por el nodo maestro.Se recomienda implementar este esquema en un Cluster heterogéneo en

donde el nodo maestro sea más poderoso computacionalmente que los nodosesclavos. Si a este esquema se le agrega una red de alta velocidad y de bajalatencia, se le permitirá operar al Cluster en las mejores condiciones posibles,pero este esquema se verá degradado al aumentar el número de nodos esclavosinexorablemente.Pero hay que ser cuidadosos en cuanto al número de nodos esclavos que

se usan en la implementación en tiempo de ejecución versus el rendimientogeneral del sistema al aumentar estos, algunas observaciones posibles son:



� El esquema maestro-esclavo programado en C++ y usando MPI(véase 6.5.2) lanza P procesos (uno para el nodo maestro y P �1para los nodos esclavos), estos en principio corren en un soloprocesador pero pueden ser lanzados en múltiples procesadoresusando una directiva de ejecución, de esta manera es posible queen una sola máquina se programe, depure y sea puesto a punto elcódigo usando mallas pequeñas (del orden de cientos de nodos) ycuando este listo puede mandarse a producción en un Cluster.

� El esquema maestro-esclavo no es e�ciente si sólo se usan dosprocesadores (uno para el nodo maestro y otro para el nodo es-clavo), ya que el nodo maestro en general no realiza los cálculospesados y su principal función será la de distribuir tareas; loscálculos serán delegados al nodo esclavo.

Estructura del ProgramaMaestro-Esclavo La estructura del programase realizo para que el nodo maestro mande trabajos de manera síncrona a losnodos esclavos. Cuando los nodos esclavos terminan la tarea asignada, avisanal nodo maestro para que se les asigne otra tarea (estas tareas son acordes ala etapa correspondiente del método de descomposición de dominio ejecután-dose en un instante dado). En la medida de lo posible se trata de mandarpaquetes de datos a cada nodo esclavo y que estos regresen también paquetesal nodo maestro, a manera de reducir las comunicaciones al mínimo y tratarde mantener siempre ocupados a los nodos esclavos para evitar los tiemposmuertos, logrando con ello una granularidad gruesa, ideal para trabajar conClusters.La estructura básica del programa bajo el esquema maestro-esclavo codi-

�cada en C++ y usando MPI (véase 6.5.2) es:

main(int argc, char *argv[])

{

MPI::Init(argc,argv);

ME_id = MPI::COMM_WORLD.Get_rank();

MP_np = MPI::COMM_WORLD.Get_size();

if (ME_id == 0) {

// Operaciones del Maestro



} else {

// Operaciones del esclavo con identi�cador ME_id

}

MPI::Finalize();

}

En este único programa se deberá de codi�car todas las tareas necesariaspara el nodo maestro y cada uno de los nodos esclavos, así como las formas deintercomunicación entre ellos usando como distintivo de los distintos procesosa la variableME_id. Para más detalles de esta forma de programación y otrasfunciones de MPI (véase 6.5.2, [127] y [128]).El principal factor limitante para el esquema maestro-esclavo es que se

presupone contar con un nodo maestro lo su�cientemente poderoso para aten-der simultáneamente las tareas síncronas del método, ya que este distribuyetareas acorde al número de nodos esclavos, estas si son balanceadas, ocasio-naran que muchos de los procesadores esclavos terminen aproximadamenteal mismo tiempo y el nodo maestro tendrá que atender múltiples comunica-ciones simultáneamente, degradando su rendimiento al aumentar el númerode nodos esclavos que atender. Para los factores limitantes inherente al pro-pio esquema maestro-esclavo, es posible implementar algunas operaciones delnodo maestro en paralelo, ya sea usando equipos multiprocesador o en másde un nodo distinto a los nodos esclavos.

6.5.4 Opciones de Paralelización Híbridas

En la actualidad, casi todos los equipos de cómputo usados en estacionesde trabajo y Clusters cuentan con dos o más Cores, en ellos siempre esposible usar MPI para intercambiar mensajes entre procesos corriendo enel mismo equipo de cómputo, pero no es un proceso tan e�ciente como sepuede querer. En estas arquitecturas llamadas de memoria compartida esmejor usar OpenMP o cualquiera de sus variantes para trabajar en paralelo.Por otro lado es común contar con las cada vez más omnipresentes tarjetasNVIDIA, y con los cada vez más numerosos Cores CUDA � que una solatarjeta NVIDIA TESLA puede tener del orden de cientos de ellos� y que enun futuro serán cada vez más numerosos.Para lograr obtener la mayor e�ciencia posible de estos tres niveles de

paralelización, se están implementando procesos híbridos (véase [132] y [130]),



en donde la intercomunicación de equipos con memoria compartida se realizamediante MPI y la intercomunicación entre Cores que comparten la mismamemoria se realiza con OpenMP, además las operaciones matriciales, vec-toriales, etc. se le encargan a los numerosos Cores CUDA de las tarjetasNVIDIA.

Figura 12: Paralelización Híbrida

Los métodos de descomposición de dominio sin traslape para la resoluciónde ecuaciones diferenciales parciales concomitantes en Ciencias e Ingenieríaspueden hacer uso de esta forma integradora de paralelismo. Para ello, lainterconexión de equipos de memoria compartida se realizaría mediante MPIy en cada equipo de memoria compartida se manipularían uno o más sub-dominios mediante OpenMP � ya que cada subdominio es independiente delos demás� y la manipulación de matrices y operaciones entre matrices yvectores que requiere cada subdominio se realizarían en las tarjetas NVIDIAmediante los numerosos Cores CUDA sin salir a la RAM de la computadora.Permitiendo así, tener una creciente e�ciencia de paralelización que opti-

mizan en gran medida los recursos computacionales, ya que todas las matricesy vectores se generarían en la RAM de la tarjeta NVIDIA. De forma tal quesea reutilizable y que pueda usarse en problemas en los que el número degrados de libertad sea grande, permitiendo hacer uso de equipos de cómputocada vez más asequibles y de menor costo, pero con una creciente e�cienciacomputacional que compiten con los grandes equipos de cómputo de altodesempeño.



7 Escritorios Remotos y Virtuales

El trabajo y estudio a distancia ha necesitado soluciones de escritorio virtual(virtual desktop) que se convierten en una alternativa muy interesante paralos trabajadores y estudiantes, pero cuidado, esta tecnología tiene diferenciasimportantes con las aplicaciones de escritorio remoto (remote desktop) queson muy populares porque permiten administrar y controlar un PC a distan-cia. Precisamente eso es lo que queremos hacer: explicar qué hacen unas yotras.Con el propósito de que profesores y alumnos que tengan acceso a un

equipo de cómputo , tableta, teléfono inteligente, Chromebook o dispositivocon red (claro desde casa, sin dirección homologada o proveedor de internet)corriendo algún sistema operativo como Windows, Linux, MacOS, Android,Raspberry PI, IOS, Chrome, Solaris, HP-UX, AIX, puedan usar los ambientescomputacionales que se tienen instalados en otros equipos (de algún colega oalumno) y puedan hacer uso, con�gurar o instalar aplicaciones, los escritoriosremotos y los escritorios virtuales permiten visualizar la salida grá�ca (de unsistema operativo en múltiples equipos o diversos sistemas operativos en unmismo equipo) por medio de red (aún si la velocidad es baja) desde casa.

7.1 Escritorio Remoto

Esta es una de las muchas aplicaciones que permiten acceder a un escrito-rio remoto y controlarlo como si estuviéramos delante de él (más o menos).Con esa idea es con la que nacieron aplicaciones como Chrome Escritorio Re-moto (de descarga y uso gratuito), donde uno instala el servidor de escritorioremoto a través del navegador Chrome (o Chromium) en el ordenador a con-trolar y mediante el navegador Chrome en el otro equipo, se puede controlarremotamente cuando se necesita desde cualquier lugar con internet.Ver vídeo de instalación y uso en:

https://www.youtube.com/watch?v=P7xMQNB_9u0https://www.youtube.com/watch?v=YPAISPZC20Uhttps://www.youtube.com/watch?v=EGVhxS1t9yU

Con ello nos ahorramos tener que desplazarnos hasta donde está el or-denador al que queremos conectarnos, y así podemos por ejemplo ofrecerasistencia remota a la hora de resolver problemas desde nuestro ordenador.


https://www.youtube.com/watch?v=P7xMQNB_9u0

https://www.youtube.com/watch?v=YPAISPZC20U

https://www.youtube.com/watch?v=EGVhxS1t9yU


Los casos de uso son interminables y se centran muy especialmente enese ámbito de la asistencia remota: si algo no le funciona a alguien, estassoluciones permiten "meterse" en su PC y solucionarlo incluso explicándolemientras lo que estamos haciendo, porque tomamos control de su teclado,ratón y pantalla, pero ese usuario sigue teniendo control si quiere retomarloy puede ver todo lo que hacemos en remoto.Las opciones aquí son varias. Windows 10 cuenta con una opción de es-

critorio remoto nativa, por ejemplo, pero también podemos usar una exten-sión del navegador Chrome o aplicaciones como la excepcional TeamViewero AnyDesk, por citar algunas alternativas.Algunas de esas aplicaciones y opciones no solo permiten controlar un

PC, sino que también están destinadas a ofrecer un escritorio móvil remoto,algo que por ejemplo la citada TeamViewer ofrece desde hace tiempo tantopara móviles basados en Android como para los basados en iOS (pudiendocontrolar un iPhone desde un Android o viceversa, por ejemplo).

7.1.1 Escritorio Remoto de Chrome

Puedes utilizar un ordenador o un dispositivo móvil para acceder a las aplica-ciones y los archivos guardados en otro ordenador a través de Internet graciasa Escritorio Remoto de Chrome (o Chromium).Puedes acceder a Escritorio Remoto de Chrome desde un ordenador conec-

tándote a Internet. Para acceder a un ordenador de forma remota desdeun dispositivo móvil, tendrás que ingresar a tu cuenta de Google (cien-cias.unam.mx o gmail.com) y descargar la aplicación Escritorio Remoto deChrome.

Con�gurar el acceso remoto a tu ordenador Puedes con�gurar elacceso remoto a tu ordenador Mac, Windows o Linux siguiendo estos pasos:

1 Abre Chrome en tu ordenador.

2 Escribe remotedesktop.google.com/access en la barra de direc-ciones.

3 En "Con�gurar el acceso remoto", haz clic en Descargar.

4 Sigue las instrucciones que aparecen en pantalla para descargare instalar Escritorio Remoto de Chrome.



Puede que tengas que escribir la contraseña de tu ordenador para queEscritorio Remoto de Chrome pueda acceder. También es posible que se tepida que cambies la con�guración de seguridad en Preferencias.Para utilizar Escritorio Remoto de Chrome en tu Chromebook, consulta

cómo compartir tu ordenador con otro usuario (a continuación).

Compartir tu ordenador con otro usuario Puedes permitir queotros usuarios accedan de forma remota a tu ordenador. Tendrán accesocompleto a tus aplicaciones, archivos, correos electrónicos, documentos e his-torial.

1 Abre Chrome en tu ordenador.

2 Arriba, en la barra de direcciones, escribe remotedesktop.google.com/supporty pulsa Intro.

3 En "Recibir asistencia", haz clic en Descargar.

4 Sigue las instrucciones que aparecen en pantalla para descargare instalar Escritorio Remoto de Chrome.

5 En "Recibir asistencia", selecciona Generar código.

6 Copia el código y envíaselo a la persona que quieras que tengaacceso a tu ordenador.

7 Cuando esa persona introduzca tu código de acceso en el sitioweb, se te mostrará un cuadro de diálogo con su dirección decorreo electrónico. Selecciona Compartir para permitirle el accesocompleto a tu ordenador.

8 Para �nalizar la sesión compartida, haz clic en Dejar de com-partir.

El código de acceso solo funcionará una vez. Cuando compartas tu orde-nador, se te pedirá que con�rmes que quieres seguir compartiéndolo cada 30minutos.

Acceder a un ordenador de forma remota

1 Abre Chrome en un ordenador.

2 Arriba, en la barra de direcciones, escribe remotedesktop.google.com/accessy pulsa Intro.



3 Haz clic en Acceder para seleccionar el ordenador que quieras.

4 Introduce el PIN necesario para acceder a otro ordenador.

5 Selecciona la �echa para conectarte.

Para tu protección, todas las sesiones de escritorio remoto están comple-tamente cifradas.

Detener una sesión remota Cuando hayas terminado, cierra la pes-taña para detener la sesión. También puedes seleccionar Opciones Desconec-tar.

Quitar un ordenador de la lista



3 Junto al ordenador que quieras quitar, haz clic en Inhabilitarconexiones remotas.

Ofrecer asistencia remota

1 Si alguien ha compartido contigo su código de acceso remoto,puedes ofrecerle asistencia de forma remota.



4 En "Proporcionar asistencia", introduce el código y haz clic enConectar.

Si requiere de información adicional de algunos clientes de Escritorio re-moto (para Windows, Linux, MacOS, Android, Raspberry PI, IOS, Chrome,Solaris, HP-UX, AIX) puede consultarlos en:

https://www.nobbot.com/pantallas/escritorio-remoto-en-chrome-como-instalarlo/





https://www.xataka.com/basics/escritorio-remoto-chrome-como-con�gurarlo-para-manejar-tu-ordenador-a-distancia

https://business.tutsplus.com/es/articles/best-remote-access-desktop-software�cms-31917

https://computerhoy.com/listas/software/mejores-programas-gratis-controlar-tu-escritorio-remoto-69563

https://www.xataka.com/basics/programas-escritorio-remoto

7.2 Escritorio Virtual

Las plataformas de escritorio remoto son como decimos una excelente solu-ción para tareas de administración y asistencia remota, pero estas solucionespueden quedarse cortas si queremos ir a un objetivo más ambicioso: el depoder trabajar con un escritorio virtual remoto.Eso es precisamente lo que ofrecen las plataformas de escritorio virtual y

variantes como las plataformas DaaS (Desktop as a Service). Estas últimasson simplemente una implementación VDI (Virtual Desktop Infraestructure)sobre la nube.La diferencia entre ellas dos es que en un VDI una empresa u organización

implementa escritorios virtuales desde sus centros de datos locales y son sustécnicos los que deben implementar y gestionar esa infraestructura. ConDaaS todo se basa en la nube y no es necesario adquirir hardware, porqueotra empresa proporciona tanto los servidores como la plataforma, su gestióny su mantenimiento.En estas plataformas la idea es siempre la misma: ofrecer a los usuarios

acceso a un escritorio virtual alojado en la nube. Pueden acceder a ese "PCvirtual" desde cualquier otro dispositivo (otro PC más o menos potente, unmóvil, una tableta), y trabajar en esos dispositivos, por modestos que sean,con el entorno y las aplicaciones que la empresa ha puesto a disposición desus usuarios en esos PCs virtuales.Las ventajas para las empresas son numerosas: los usuarios o empleados

pueden acceder a sus sesiones de trabajo desde cualquier sitio y dispositivo, ylas empresas ahorran recursos a la hora de actualizar y mantener esos puestosde trabajo.Además, esos escritorios virtuales garantizan un acceso seguro a todas las

aplicaciones � sin que el usuario tenga que usar equipos propios que también


https://www.xataka.com/basics/escritorio-remoto-chrome-como-configurarlo-para-manejar-tu-ordenador-a-distancia

https://www.xataka.com/basics/escritorio-remoto-chrome-como-configurarlo-para-manejar-tu-ordenador-a-distancia

https://business.tutsplus.com/es/articles/best-remote-access-desktop-software--cms-31917

https://business.tutsplus.com/es/articles/best-remote-access-desktop-software--cms-31917



https://www.xataka.com/basics/programas-escritorio-remoto


pueda tener para uso personal� y esos usuarios no tienen que preocuparsede las actualizaciones o de instalar nuevas aplicaciones. La gestión está cen-tralizada, es mucho más sencilla y homogénea, y además de ser totalmenteescalable y adaptarse dinámicamente a las necesidades de la empresa sueleincluir temas muy importantes como el de la realización de copias de seguri-dad.VNC es un programa de Software libre basado en una estructura cliente-

servidor que permite interactuar con el servidor remotamente a través deun dispositivo que disponga de un cliente VNC (Windows, Linux, MacOS,Android, Raspberry PI, IOS, Chrome, Solaris, HP-UX, AIX) compartiendola pantalla, teclado y ratón, sin imponer restricciones del equipo servidor conrespecto al del cliente (también conocido como Computación en la Nube).

7.2.1 Escritorios y Máquinas Virtuales con VNC

Con el propósito de que el usuario que tengan acceso a un equipo de cómputo,tableta, teléfono inteligente, Chromebook o dispositivo con red, puedan usarlos ambientes computacionales que se tienen instalados en un equipo deter-minado, se ha desarrollado el servidor de computación virtual en red VNC(Virtual Network Computing) que permite visualizar la salida grá�ca (deun sistema operativo en múltiples equipos o diversos sistemas operativos enun mismo equipo) por medio de red (aún si la velocidad es baja) usando elinternet.VNC es un programa de Software libre basado en una estructura cliente-

servidor que permite interactuar con el servidor remotamente a través deun dispositivo que disponga de un cliente VNC (Windows, Linux, MacOS,Android, Raspberry PI, IOS, Chrome, Solaris, HP-UX, AIX) compartiendola pantalla, teclado y ratón, sin imponer restricciones del equipo servidor conrespecto al del cliente (también conocido como Computación en la Nube).Para poder interactuar con el escritorio remoto o máquina virtual medi-

ante VNC en cualquier sistema operativo es necesario instalar algún clientegrá�co de VNC, por ejemplo:En Windows, bajar e instalar el paquete56:

https://www.realvnc.com/es/connect/download/vnc/windows/

56Otra opción es: https://www.tightvnc.com/


https://www.realvnc.com/es/connect/download/vnc/windows/

https://www.tightvnc.com/


En Debian GNU/Linux (Ubuntu), para instalar usar57:

# apt install xtightvncviewer

no se requiere ninguna con�guración adicional para su uso.

¿Qué se puede o no se puede hacer en VNC? Puede hacer desdeun equipo remoto cualquier cosa (salvo escuchar el audio, aunque hay proyec-tos trabajando en ello) que sea posible hacer sentado delante de un equipo,así como utilizar el teclado y el ratón. No se pueden controlar de forma re-mota dispositivos Apple iOS y Android desde un equipo de escritorio, aunquesí lo contrario.En el equipo GNU/Linux se pueden crear cuentas individuales, compar-

tidas y para grupos de trabajo. Además de emular diversas arquitecturas(x86_64, PowerPC, Sparc32 y 64, MIPS, ARM, ColdFire, Cris, MicroB-laze, SH4, Xtensa, entre otros) y sus respectivos procesadores; permitiendola ejecución de máquinas virtuales para ser usadas en forma monousuario omultiusuario.Para proporcionar el servicio de VNC usamos TigerVNC (tightvncserver),

es una implementación de VNC neutra, independiente, de alto rendimientoy de código abierto. Es una aplicación cliente-servidor que permite a losusuarios iniciar e interactuar con aplicaciones grá�cas en máquinas remotasy/o máquinas virtuales basadas en QEMU/KVM.A diferencia de otros servidores VNC como VNC X, Vino o Connec-

tions que se conectan directamente con el escritorio en tiempo de ejecución,tigervnc-vncserver utiliza un mecanismo diferente que con�gura un escritoriovirtual independiente para cada usuario. Es capaz de ejecutar aplicacionesde vídeo y 3D, tratando de mantener una interfaz de usuario coherente y re-utilizar componentes, donde sea posible, a través de las diversas plataformasque admite. Además, ofrece seguridad a través de una serie de extensionesque implementan métodos avanzados de autenticación y cifrado TLS.

Usando VNC en GNU/Linux Por ejemplo, el usuario que dispongade una cuenta en algún servidor o que instale GNU/Linux, puede usarmáquinas virtuales y compartir su escritorio de forma remota sin encriptación

57Otras opciones son: tigervnc-viewer, krdc para KDE, vinagre o Connections paraGNOME



o con ella (si estamos en una red privada y deseamos dar acceso a nuestroequipo será nesario instalar y con�gurar una Virtual Private Network VPN(Red Privada Virtual) como OpenVPN).

Sin encriptación Para hacerlo sin encriptación (y mayor velocidaden la transmisión), hay que acceder al servidor usando SSH (Secure Shell,suponiendo la dirección 192.168.13.230)58, mediante:

$ ssh [email protected]

o si lo desea, puede usar MOSH (Mobile Shell) como medio de conexión(no corta la comunicación por inactividad, en SSH), usar:

$ mosh [email protected]

Una vez iniciada la sesión, es necesario levantar el servidor de VNC (enalgún puerto, supongamos del rango 0 en adelante -equivalente al puerto5900-), usando por ejemplo en puerto 30:

$ vncserver :3059

la primera vez pedirá la clave de acceso (de 8 caracteres) y su con�rmación(en caso de que el puerto este ocupado, use otro e intente nuevamente levantarel servidor). Es posible lanzar tantos escritorios remotos como sea necesariousando distintos puertos en el servidor de VNC, en cada uno de ellos verá unescritorio propio, pero compartirán el directorio de trabajo así como la clavede acceso.Después de seguir estos pasos, ya es posible conectarse desde cualquier

equipo con algún cliente de VNC, usando el puerto 30 (equivalente a 5930):

58O si lo desea, puede usar MOSH (Mobile Shell) como medio de conexión (no corta lacomunicación por inactividad, en SSH), usar:

$ mosh [email protected]

59Por omisión se usan 32 bits por cada pixel, esto puede resultar muy pesado paraconexiones de internet lentas, por ello se suguiere usar 24,16 u 8 bits por pixel, medianteel uso de:

$ vncserver -depth 16 :30



$ vncviewer :30

Cuando ya no se requiera el servidor de VNC, hay que conectarse denuevo al servidor mediante SSH o MOSH y �nalizar el servidor de VNC delpuerto o puertos levantados, mediante:

$ vncserver -kill :30

Con Encriptación Si requiere hacer uso de encriptación en la comu-nicación del servidor VNC con su equipo, es necesario hacer algunos pasosadicionales. Primero debemos lanzar el servidor VNC, pero este debe sersólo local al servidor, mediante:

$ vncviewer -localhost :30

En la máquina en la que se usará el cliente de VNC, lanzar la tunelizacióndel cliente usando SSH, mediante:

$ ssh -L 5930:localhost:30 -N -f -l usuario 132.248.181.216

y lanzar el visualizador de VNC, mediante:

$ vncviewer localhost:3060

Cuando ya no se requiera el servidor de VNC, hay que conectarse denuevo al servidor mediante SSH o MOSH y terminar el servidor de VNC,mediante:

$ vncserver -kill :3060Por omisión se usan 32 bits por cada pixel, esto puede resultar muy pesado para

conexiones de internet lentas, por ello se suguiere usar 24,16 u 8 bits por pixel, medianteel uso de:

$ vncserver -depth 16 localhost:30



Si requiere de información adicional de algunos clientes de VNC (paraWindows, Linux, MacOS, Android, Raspberry PI, IOS, Chrome, Solaris,HP-UX, AIX) puede consultarlos en:https://www.realvnc.com/es/connect/download/vnc/https://www.geckoand�y.com/23203/vnc-client-viewer-windows-mac-linux/https://lifehacker.com/the-best-vnc-client-for-android-5838717https://www.tecmint.com/best-remote-linux-desktop-sharing-software/https://www.lifewire.com/vnc-free-software-downloads-818116https://thelinuxcode.com/vnc-viewer-client/https://www.howtogeek.com/142146/how-to-use-google-chrome-to-remotely-

access-your-computer/

Máquinas Virtuales Entendamos por una máquina virtual a un Soft-ware que simula a una computadora y puede ejecutar programas como sifuese una computadora real. Una característica esencial de las máquinasvirtuales es que los procesos que ejecutan están limitados por los recursos yabstracciones proporcionados por ellas. Estos procesos no pueden escaparsede esta "computadora virtual".Como toda nueva tecnología, la virtualización tiene ventajas y desventa-

jas, las cuales deben ser sopesadas en cada ámbito de implementación. Loque es un hecho es que permite en un mismo equipo de cómputo correr másde un sistema operativo o distintas versiones del mismo.Pero queda claro que uno de los inconvenientes de las máquinas virtuales,

es que agregan complejidad al sistema en tiempo de ejecución. Esto tienecomo efecto algún tipo ralentización del sistema, es decir, el programa noalcanzará la misma velocidad de ejecución que si se instalase directamenteen el sistema operativo "an�trión" (host) o directamente sobre la plataformade Hardware. Sin embargo, a menudo la �exibilidad que ofrecen compensaesta pérdida de e�ciencia. Si la virtualización es por Hardware, la velocidadde ejecución es aceptable para la mayoría de los casos.

Ventajas

Además de permitir correr múltiples sistemas operativos, diferentes ver-siones de un mismo sistema pero con diferente Software que en principiopuede ser incompatible entre sí, el hecho de no tener problemas con los virusde Windows le con�ere una gran ventaja desde el punto de vista administra-tivo y del usuario �nal. Además de permitir una administración centralizada


https://www.realvnc.com/es/connect/download/vnc/

https://www.geckoandfly.com/23203/vnc-client-viewer-windows-mac-linux/

https://lifehacker.com/the-best-vnc-client-for-android-5838717

https://www.tecmint.com/best-remote-linux-desktop-sharing-software/

https://www.lifewire.com/vnc-free-software-downloads-818116

https://thelinuxcode.com/vnc-viewer-client/

https://www.howtogeek.com/142146/how-to-use-google-chrome-to-remotely-access-your-computer/

https://www.howtogeek.com/142146/how-to-use-google-chrome-to-remotely-access-your-computer/


y que todas las máquinas virtuales tendrían la misma con�guración y pa-quetes sin importar el Hardware subyacente en el que se ejecute el sistemaoperativo huésped.En el caso de instituciones educativas y en particular en las Aulas y

Talleres del Departamento de Matemáticas de la Facultad de Ciencias de laUNAM, es común que en un mismo equipo de cómputo sea necesario correrdiferentes versiones de sistemas operativos -por ejemplo Linux, Windows XP,Windows 7, etc-. Así también, en un sistema operativo, correr diferentesversiones de un mismo paquete -generalmente no se puede tener instaladasimultáneamente más de una versión-.En este y otros caso, las máquinas virtuales son una verdadera opción

para que puedan coexistir simultáneamente diferentes versiones de sistemasoperativos y en un mismo sistema máquinas virtuales corriendo las diversasversiones de un mismo Software, además se con�guran para que al momentode iniciarlas siempre corran a partir de una con�guración e instalación base,de tal forma que al ser lanzadas el usuario pueda instalar, con�gurar e inclu-sive dañar la máquina virtual, pero al reiniciarse esta en una nueva sesión,idéntica a la versión base, de esta forma no hay posibilidad de infección devirus entre diversos lanzamientos de sesiones de la máquina virtual, la ac-tualización es centralizada y se puede hacer por red, sin intervención delusuario.El hecho de que el usuario puede instalar y probar programas de cómputo

sin dañar la con�guración existente, es en sí una gran ventaja. Por ello, esuna opción viable y común tener en una máquina un sistema huésped comoDebian Estable GNU/Linux y dentro de este, un grupo de máquinas virtualesde Windows -Windows XP, Windows 7, etc.-, en los que cada máquina virtualtenga instalado un grupo de Software agrupado por las características delsistema operativo necesario para correr todas las aplicaciones seleccionadas-por ejemplo agrupados por la versión de Service Pack-.

Desventajas

Entre la principal desventaja de virtualizar sistemas propietarios comoWindows -no así los sistemas libres como Debian GNU/Linux- es que se puedeviolar el sistema de licenciamiento del Software instalado en las máquinasvirtuales, esto es especialmente importante cuando se usa en más de unamáquina, pues la licencia usada para la instalación, es violada cuando se tienemás de una copia de la máquina virtual o se ejecutan múltiples instancias dela máquina virtual.



Acceso a Datos desde una Máquina Virtual Para acceder a losdatos almacenados en máquinas virtuales, disponemos de las siguientes op-ciones:

a) Mediante el uso de algún navegador Web, se puede acceder a sucuenta de correo electrónico y al almacenamiento en la nube comoGoogle Drive, Dropbox, HubiC, pCloud, MediaFire, FlipDrive,Mega, entre otros.

b) En el sistema operativo Linux, se puede acceder a cualquierservidor de internet mediante los protocolos SSH, SAMBA o mon-tar un sistema de archivos mediante NFS o SSHFS, entre otros.

c) En cualquier sistema operativo podemos usar algún navegadorgrá�co de FTP, FTPS o SFTP como FileZilla, WinSCP, PSCP,PSFTP, FireFTP, CoreFTP, entre muchos otros, para transportararchivos y carpetas.

d) En las máquinas virtuales de Windows usamos el protocoloSAMBA, para tener acceso a este, hay que conectarse a unaunidad de red dentro del explorador de archivos de Windows.

e) En Linux, por ejemplo con PCManFM, Dolphin, Nautilus,Thunar, Konqueror, entre otros, podemos acceder a una máquinaque tenga un servidor:

1) Acceder a un servidor SAMBA, escribir la ruta de archivosen el manejador de archivos:smb://[email protected]/estud/2) Acceder a un servidor SSH, escribir la ruta de archivos en

el manejador de archivos:sftp://[email protected]/home/usuario/

En línea de comandos, podemos:

3) Montar con SSHFS un directorio de otra máquina con servi-dor SSH:$ sshfs [email protected]:/home/usuario/ /home/algun/lugar4) Montar con mount un directorio de otra máquina con servi-

dor NFS:# mount 10.0.2.2:/directorio ./punto_montaje



5) Usar SCP y SFTP de SSH para transferir archivos:para copiar un archivo, usamos:$ scp archivo.dat [email protected]:~/Datos/para copiar un subdirectorio, usamos:$ scp -r Directorio [email protected]:.para copiar un archivo de una máquina remota a nuestra

máquina, usamos:$ scp [email protected]:/home/usuario/archivo.



8 Máquinas Virtuales

Entendamos por una máquina virtual a un programa de cómputo (véase[49], [55], [48] y [47]) que simula a una computadora, en la cual se puedeinstalar y usar otros sistemas operativos de forma simultánea como si fueseuna computadora real sobre nuestro sistema operativo huésped61.

Figura 13: Sobre un equipo AMD de gama baja y 4 GB de RAM, usandocomo sistema operativo huésped un Linux Debian estable, se ejecutan 4máquinas virtuales (mediante KVM) de Windows XP con diferentes apli-caciones y dentro de cada una de ellas se muestra la RAM asignada, la usadaen ese momento, el uso de CPU de cada máquina virtual, entre otros datos.

Una característica esencial de las máquinas virtuales es que los procesosque ejecutan estan limitados por los recursos y abstracciones proporcionadospor ellas. Estos procesos no pueden escaparse de esta "computadora virtual".Uno de los usos más extendidos de las máquinas virtuales es ejecutar sistemasoperativos nuevos u obsoletos adicionales a nuestro sistema habitual.

61Tal y como puede verse re�ejado en la de�nición de máquina virtual, en este texto nosestamos focalizando en las máquinas virtuales de sistema. Existen otro tipo de máquinasvirtuales, como por ejemplo las máquinas virtuales de proceso o los emuladores.



De esta forma podemos ejecutar uno o más sistemas operativos � Linux,Mac OS, Windows XP, 7 ó 8� desde nuestro sistema operativo habitual �GNU/Linux oWindows� sin necesidad de instalarlo directamente en nuestracomputadora y sin la preocupación de que se descon�gure el sistema operativohuésped o a las vulnerabilidades del sistema virtualizado, ya que podemosaislarlo para evitar que se dañe.

8.1 Tipos de Máquinas Virtuales

Las máquinas virtuales se pueden clasi�car en dos grandes categorías segúnsu funcionalidad y su grado de equivalencia a una verdadera máquina:

� Máquinas virtuales de sistema (en inglés System Virtual Machine).También llamadas máquinas virtuales de Hardware, permiten a la má-quina física subyacente multiplicarse entre varias máquinas virtuales,cada una ejecutando su propio sistema operativo. A la capa de Softwareque permite la virtualización se le llama monitor de máquina virtual ohypervisor. Un monitor de máquina virtual puede ejecutarse o bien di-rectamente sobre el Hardware o bien sobre un sistema operativo ("HostOperating System").

� Máquinas virtuales de proceso (en inglés Process Virtual Machine).A veces llamada "máquina virtual de aplicación", se ejecuta como unproceso normal dentro de un sistema operativo y soporta un solo pro-ceso. La máquina se inicia automáticamente cuando se lanza el procesoque se desea ejecutar y se detiene para cuando éste �naliza. Su obje-tivo es el de proporcionar un entorno de ejecución independiente dela plataforma de Hardware y del sistema operativo, que oculte los de-talles de la plataforma subyacente y permita que un programa se ejecutesiempre de la misma forma sobre cualquier plataforma.

8.2 Técnicas de Virtualización

Básicamente se reconocen tres tipos de virtualización, algunas de las cualesson usadas actualmente en la gran mayoría de los sistemas operativos, ge-neralmente sin que el usuario este consciente de que usa virtualización62,estos son:62El ejemplo más común y omnipresente es la máquina virtual del lenguaje de progra-

mación de JAVA.



Emulación del Hardware Subyacente (ejecución nativa) Esta téc-nica se suele llamar virtualización completa � Full Virtualization� del Hard-ware, y se puede implementar usando un hipervisor de Tipo I o de Tipo II:

1. Monitor de tipo I, se ejecuta directamente sobre el Hardware.

2. Monitor de tipo II, se ejecuta sobre otro sistema operativo.

Cada máquina virtual puede ejecutar cualquier sistema operativo sopor-tado por el Hardware subyacente. Así los usuarios pueden ejecutar dos o mássistemas operativos distintos simultáneamente en computadoras "privadas"virtuales. Actualmente tanto Intel como AMD han introducido prestacionesa sus procesadores x86_64 para permitir la virtualización de Hardware.

Emulación de un Sistema no Nativo Las máquinas virtuales tambiénpueden actuar como emuladores de Hardware, permitiendo que aplicacionesy sistemas operativos concebidos para otras arquitecturas de procesador sepuedan ejecutar sobre un Hardware que en teoría no soportan. Esta técnicapermite que cualquier computadora pueda ejecutar Software escrito para lamáquina virtual. Sólo la máquina virtual en sí misma debe ser portada acada una de las plataformas de Hardware.

Virtualización a Nivel de Sistema Operativo Esta técnica consisteen dividir una computadora en varios compartimientos independientes demanera que en cada compartimento podamos instalar un servidor. A estoscompartimentos se les llama "entornos virtuales". Desde el punto de vista delusuario, el sistema en su conjunto actúa como si realmente existiesen variosservidores ejecutándose en varias máquinas distintas.

8.3 ¿Qué Necesito para Crear y Usar una MáquinaVirtual?

Actualmente la virtualización de un sistema operativo se puede implemen-tar por Software o por Hardware, lo único que precisamos para poder usaruna máquina virtual es un ordenador e instalar y con�gurar el programamanejador de la máquina virtual. Cuanto más potente y actual sea el orde-nador del que dispongamos, mejor experiencia obtendremos trabajando consistemas operativos virtualizados.



Algunos de los puntos importantes para obtener un rendimiento óptimodel sistema operativo virtualizado son los siguientes:

� Preferentemente disponer de un procesador que disponga de capacidadde virtualización por Hardware (Intel VTx/AMD-V). Casi cualquier or-denador actual dispone de un procesador apto para virtualizar sistemasoperativos por Hardware.

� Disponer de espacio su�ciente en el disco duro63, es preferible disponerde un disco de estado sólido (SSD) por sus velocidades de lectura-escritura.

� Necesitamos disponer de memoria RAM su�ciente y adecuada64. Cuantamás memoria RAM y cuanto más rápida sea, mejores resultados de vir-tualización obtendremos.

� Sin duda el hecho de tener una buena tarjeta grá�ca también ayudaráa disponer de una mejor experiencia de virtualización.

8.4 ¿Cómo Funciona una Máquina Virtual?

Explicar el funcionamiento a detalle de una máquina virtual es engorroso yesta fuera del alcance del propósito de este texto. No obstante a grandesrasgos podemos decir que una máquina virtual es un Software que median-te una capa de virtualización65 se comunica con el Hardware que tenemosdisponible en nuestro ordenador consiguiendo de este modo emular la totali-dad de componentes de un ordenador real. De este modo la máquina virtualserá capaz de emular un disco duro, una memoria RAM, una tarjeta de red,un procesador, etc.

63Una máquina virtual con Windows XP ocupa por lo menos 2 GB en disco y una conWindows 7 ocupa por lo menos 4 GB en disco.64La cantidad de memoria RAM ideal dependerá del sistema operativo que queremos

virtualizar y del número de sistemas operativos que queramos virtualizar de forma si-multánea. Si tan solo queremos virtualizar un sistema operativo con 2 o 3 GB de RAMdebería ser su�ciente.65La capa de virtualización es un sistema de archivos propietario y una capa de abstrac-

ción de servicio del Kernel que garantiza el aislamiento y seguridad de los recursos entredistintos contenedores. La capa de virtualización hace que cada uno de los contenedoresaparezca como servidor autónomo. Finalmente, el contenedor aloja la aplicación o cargade trabajo.



Una vez que sabemos esto, cuando abrimos una máquina virtual, comopor ejemplo Virtualbox (véase [50]), nos encontramos con un entorno grá�coque nos permitirá con�gurar y asignar recursos a cada uno de los compo-nentes físicos que emula la máquina virtual. En prácticamente la totalidadde máquinas virtuales debemos de�nir detalles del siguiente tipo:

� Tipo de procesador a usar

� Espacio que queramos asignar al disco duro.

� Memoria RAM que queremos asignar a la máquina virtual.

� La memoria de nuestra tarjeta grá�ca.

� La con�guración de red.

� etc.

Una vez con�gurados estos parámetros habremos creado una máquinavirtual para instalar un sistema operativo, de este modo tan solo tendremosque abrir la máquina virtual que se acaba de crear e instalar el sistemaoperativo tal y como si se tratará de un ordenador real.

Máquinas Virtuales de Sistemas Operativos Desde la Nube Existendiferentes servicios Web66 que permiten instalar, con�gurar y usar cientosde sistemas operativos Linux, Unix y Windows � máquinas virtuales usandoservicios Web en Linux y QEMU (véase sección 9)� desde el navegador, estoen aras de que los usuarios que cuenten con algún sistema de acceso a red yun navegador, puedan usar, con�gurar e instalar algún sistema operativo y surespectiva paquetería sin hacer instalación alguna en su equipo de cómputo,tableta o teléfono celular67. Una muestra de estos proyectos los encontramosen:66Cuando se trabaja desde la Web es recomendable usar el modo Privado o Incógnito

para no guardar el historial de la navegación, información introducida en los formulariosy borrar al cerrar el navegador los datos de los sitios visitados. Pero recuerda que lossitios Web que visitamos sí guardan información de nuestra visita, nuestro proveedor deInternet también guarda constancia de nuestra visita y si descargamos algo, esto no seborra al igual que el historial de descargas, además de las marcas de páginas o favoritosse conservarán al cerrar el navegador.67Estos servicios son conocidos como computación en la nube (Cloud Computing).



Distrotest (https://distrotest.net) y JSLinux (https://bellard.org/jslinux).

Algunas versiones listas para usar son:4mLinux, AbsoluteLinux, Academix, AlpineLinux, Antergos, antiX Linux, Ap-

tosid, ArchBang, ArchLabs, Archlinux, Archman, ArchStrike, ArcoLinux, Ar-tixLinux, AryaLinux, AV Linux, BackBoxLinux, BigLinux, Bio-Linux, BlackArch,BlackLab, BlackPantherOS, BlackSlash, blag, BlankOn, Bluestar, Bodhi, Bunsen-Labs, ByzantineOS, Caine, Calculate Linux Desktop, CentOS, Chakra, ChaletOS,ClearOS, Clonezilla, ConnochaetOS, Cucumber, Damn Small Linux, Damn SmallLinux Not, Debian, DebianEdu, deepin, DEFT, Devil-Linux, Devuan, DragonFlyBSD, Dragora, DuZeru, Dyne:bolic, Edubuntu, elementaryOS, Elive Linux, Em-mabuntüs, Emmi OS, Endless OS, EnsoOS, Exe GNU/Linux, ExTiX, Fatdog64,Fedora Atomic, Fedora Server, Fedora Workstation, FerenOS, FreeBSD, FreeDOS,Frugalware, G4L, GeckoLinux, Gentoo, GNewSense, GoboLinux, Gparted, Gree-nieLinux, GRML, GuixSD, Haiku, Heads, Kali Linux, Kanotix, KaOS, Knoppix,Kodachi, KolibriOS, Korora, Kubuntu, Kwort, Linux Lite, Linux Mint, LiveRaizo,LMDE, Lubuntu, LXLE OS, Macpup, Mageia, MakuluLinux, Manjaro, Matriux,MauiLinux, MenuetOS, MinerOS, MiniNo, Modicia, Musix, MX Linux, Nas4Free,Neptune, NetBSD, Netrunner, NixOs, NST, NuTyX, OpenIndiana, OpenMan-driva, openSUSE, OracleLinux, OSGeo live, OviOS, Parabola CLI, Parabola LXDE,Pardus, Parrot Home, Parrot Security, Parrot Studio, Parsix, PCLinuxOS, Pea-chOSI, Pentoo, Peppermint, PeppermintOS, Pinguy, PinguyOS, plopLinux, Point-Linux, Pop!_OS, PORTEUS, Puppy Linux, PureOS, Q4OS, QubesOS, Quirky,Raspberry Pi Desktop, ReactOS, RedCore, Rescatux, RevengeOS, RoboLinux,Rockstor, ROSA FRESH, Runtu, Sabayon, SalentOS, Salix, Scienti�cLinux, Siduc-tion, Slackware, Slax, SliTaz, Solus, SolydK, SolydX, SparkyLinux, Springdale,Stresslinux, SubgraphOS, SwagArch, Tails, Tanglu, Tiny Core, Trisquel, TrueOS,TurnKey Linux, Ubuntu, Ubuntu Budgie, Ubuntu Studio, UbuntuKylin, Uruk,VectorLinux, VineLinux, VoidLinux, Voyager, VyOS, WattOs, Xubuntu, Zentyal,Zenwalk, Zevenet, Zorin OS

Descarga de Máquinas Virtuales de Sistemas Operativos Existendiversos proyectos que permiten descargar decenas de máquinas virtualeslistas para ser usadas, para los proyectos VirtualBox y VMWare (y por endepara KVM/QEMU), estas se pueden descargar de múltiples ligas, algunas deellas son:

� https://www.osboxes.org


https://distrotest.net

https://bellard.org/jslinux



� https://virtualboxes.org/images/

Si descargamos y descomprimimos el archivo lubuntu1210.7z (véase sec-ción 9.9), esto dejará la imagen de VirtualBox de LUBUNTU cuyo nom-bre es lubuntu1210.vdi. Entonces esta imagen la usaremos directamente enKVM/QEMU, mediante:



Máquinas Virtuales en Formato Live Linux es uno de los sistemas ope-rativos pioneros en ejecutar de forma autónoma o sin instalar en la computa-dora, existen diferentes distribuciones Live � descargables para formato CD,DVD, USB68� de sistemas operativos y múltiples aplicaciones almacenadosen un medio extraíble, que pueden ejecutarse directamente en una computa-dora, estos se descargan de la Web generalmente en formato ISO69, una delas listas más completas de versiones Live esta en: https://livecdlist.com.

En el caso de tener un archivo ISO de algún sistema operativo (por ejem-plo ubuntu-11.10-desktop-i386.iso) y se quiere ejecutar su contenido desdeuna máquina virtual con QEMU/KVM sólo es necesario usar:


en este ejemplo usamos el virtualizador con la arquitectura por omisióny memoria de 512 MB.

Knoppix es una versión Live ampliamente conocida y completa, esta sepuede descargar el ISO de http://132.248.182.159/Replicas/knoppix/y usar mediante:

$ kvm -m 1024 -cdrom KNOPPIX_V8.2-2018-05-10-EN.iso

aquí se usa la arquitectura por omisión y memoria de 1024 MB.

68Para generar un dispositivo USB con la imagen contenida en un archivo ISOpodemos usar el Software ETCHER, descargable para Linux, Windows y Mac OS desdehttps://etcher.io/.69Una imagen ISO es un archivo informático donde se almacena una copia exacta de un

sistema de archivos y de esta se puede generar una imagen para CDROM, DVD o USB




http://132.248.182.159/Replicas/knoppix/

https://etcher.io/


8.5 Aplicaciones de las Máquinas Virtuales de Sistema

Cada uno de los sistemas operativos que virtualizamos � con su propio sis-tema operativo llamado sistema operativo «invitado (Guest)» � es indepen-diente de los otros sistemas operativos. De este modo, en caso que una delas máquinas virtuales deje de funcionar, el resto seguirá funcionando. Unamáquina virtual dispone de todos los elementos de un ordenador real, dedisco duro, memoria RAM, unidad de CD o DVD, tarjeta de red, tarjeta devídeo, etc., pero a diferencia de un ordenador real estos elementos en vez deser físicos son virtuales. Así, una vez instalado un sistema operativo en lamáquina virtual, podemos usar el sistema operativo virtualizado del mismomodo que lo usaríamos si lo hubiéramos instalado en nuestro ordenador.

Figura 14: Al poder correr diferentes sistemas operativos y/o versiones delmismo en donde podemos instalar diversas aplicaciones antagónicas que nopodrían coexistir en un sólo sistema operativo, nos permite ampliar el uso denuestro equipo de cómputo.

Varios sistemas operativos distintos pueden coexistir sobre la misma com-putadora trabajando simultáneamente, en sólido aislamiento el uno del otro,por ejemplo para probar un sistema operativo nuevo sin necesidad de insta-larlo directamente. La máquina virtual puede proporcionar una arquitectura



de instrucciones que sea algo distinta de la verdadera máquina, es decir,podemos simular Hardware. Además, todos los elementos de una máquinavirtual se encapsulan en un conjunto pequeño de archivos � en KVM/QEMUes solo un archivo� , esto permite que podamos pasar un sistema operativovirtual de un ordenador a otro y realizar copias de seguridad de forma fácily rápida.La gran mayoría de los manejadores de máquinas virtuales � KVM, Vir-

tualBox o VMWare� permiten instalar prácticamente cualquier sistema ope-rativo � por ejemplo Linux, Android, Mac OS X, Windows, Chrome OS,etc.� . Sin embargo existen otros manejadores de máquinas virtuales �Virtual PC, Hiper-V o Parallels� que estan principalmente destinados avirtualizar Windows.La virtualización es una excelente opción hoy en día, ya que las máquinas

actuales � Laptops, Desktops y servidores� en la mayoría de los casos estansiendo "subutilizados" � estos cuentan con una gran capacidad de cómputo,disco duro y memoria RAM� ya que no se utilizan todos los recursos todoel tiempo, teniendo un uso promedio que oscila entre 30% a 60% de su ca-pacidad total. Permitiendo así, ejecutar varias máquinas virtuales en un sóloequipo físico aumentando el porcentaje de uso de los recursos de cómputodisponibles � en el caso de virtualizar servidores, a este proceso se le conocecomo consolidación de servidores� . Así, la consolidación de servidores con-tribuye a reducir el coste total de las instalaciones necesarias para mantenerlos servicios, permitiendo un ahorro considerable de los costos asociados �energía, mantenimiento, espacio, administración, etc.� , esto se hace patenteen la «computación en la nube (Cloud Computing)» muy en boga actual-mente.

8.6 Ventajas y Desventajas

Como toda tecnología, la virtualización tiene ventajas y desventajas, lascuales deben de ser sopesadas en cada ámbito de implementación. Lo que esun hecho que permite en un mismo equipo de cómputo ejecutar más de unsistema operativo o distintas versiones del mismo.Pero queda claro que uno de los inconvenientes de las máquinas virtuales,

es que agregan gran complejidad al sistema en tiempo de ejecución. Estotiene como efecto la ralentización del sistema, es decir, el programa no alcan-zará la misma velocidad de ejecución que si se instalase directamente en elsistema operativo «an�trión (Host)» o directamente sobre la plataforma de



Hardware, sin embargo, a menudo la �exibilidad que ofrecen compensa estapérdida de e�ciencia.Si la virtualización es por Hardware, la velocidad de ejecución es más

que aceptable para la mayoría de los casos, por ejemplo, en el caso de usarKVM/QEMU soporta máquinas virtuales de hasta 255 CPUs y 4 TB deRAM, y el rendimiento de aplicaciones como Oracle, SAP, LAMP, MS Ex-change sobre máquinas virtuales puede oscilar entre el 95% y el 135% com-parado con su ejecución en servidores físicos. Además, se ha conseguidoejecutar hasta 600 máquinas virtuales en un solo servidor físico.

8.6.1 Ventajas

Además de permitir ejecutar múltiples sistemas operativos, diferentes ver-siones de un mismo sistema pero con diferente Software que en principiopuede ser incompatible entre sí. Para usuarios de Windows, el hecho en sí,de no tener porque lidiar con problemas derivados de virus y antivirus le con-�ere una gran ventaja desde el punto de vista administrativo y del usuario�nal. Además, permite una administración centralizada, ya que todas lasmáquinas virtuales tendrían la misma con�guración y paquetes sin importarel Hardware subyacente en las que se ejecute el sistema operativo huésped.En el caso de instituciones educativas de cualquier nivel académico, es

común que en un mismo equipo de cómputo sea necesario ejecutar por un ladodiferentes versiones de sistemas operativos � por ejemplo Linux, WindowsXP, Windows 7, etc.� y por otro lado, en un sistema operativo, ejecutardiferentes versiones de un mismo paquete � generalmente no se pueden tenerinstalados simultáneamente más de una versión� .Las máquinas virtuales son una verdadera opción para coexistir simultá-

neamente diferentes versiones de sistemas operativos y en un mismo sistemamáquinas virtuales ejecutando las diversas versiones de un mismo programade cómputo, además se pueden con�gurar para que al momento de iniciarlassiempre se ejecuten a partir de una con�guración e instalación base, de talforma que al ser lanzadas, el usuario pueda instalar, con�gurar e inclusivedañar la máquina virtual, pero al reiniciarse la máquina virtual en una nuevasesión, se regresa a la con�guración de la versión base, de esta forma no hayposibilidad de infección de virus entre diversos lanzamientos de sesiones dela máquina virtual, la actualización es centralizada y se puede hacer por red,sin intervención del usuario.Por ello, es una opción viable y común tener en una máquina un sis-



tema huésped como Debian GNU/Linux Estable y dentro de el, un grupode máquinas virtuales de Windows �Windows XP, Windows 7, etc.� , enlos que cada máquina virtual tenga instalado Software agrupado por las ca-racterísticas del sistema operativo necesario para ejecutar a todas las apli-caciones seleccionadas � por ejemplo agrupados por la versión de ServicePack� .Por otro lado, si se descon�gura un sistema operativo virtualizado es

sumamente fácil de restaurar si lo comparamos con un máquina real. Sitomamos las precauciones necesarias podemos restaurar el estado que teníaun sistema operativo virtualizado, de forma fácil y rápida. Si hablamosdel entorno empresarial, la virtualización de sistemas operativos supone unahorro económico y de espacio considerable. Ya que mediante el uso de la vir-tualización evitamos la inversión en multitud de equipos físicos, esto suponeun ahorro importante en mantenimiento, en consumo energético, espacio yprocesos administrativos.Por otro lado, mediante la virtualización y el balanceo dinámico podemos

incrementar las tasas de prestación de servicios de un servidor del siguientemodo. Si disponemos de un servidor Web podemos asignar recursos adi-cionales al servidor, como por ejemplo memoria RAM y CPU en los picosde carga para evitar que el servidor se caiga y de este modo incrementar latasa de e�ciencia. Una vez �nalizado el pico de carga podemos desviar losrecursos aplicados al servidor Web a otra necesidad que tengamos. Por lotanto, aparte de mejorar la tasa de servicio se pueden optimizar los recursos.Si estamos usando una máquina virtual en un entorno de producción,

podemos ampliar los recursos de un sistema operativo o servidor de unaforma muy sencilla, tan solo tenemos que acceder al Software de virtualiza-ción y asignar más recursos. Además, es fácil crear un entorno para realizarpruebas de todo tipo aislado del resto de sistema. Así, las máquinas virtualesy la virtualización permiten usar un solo servicio por servidor virtualizadode forma sencilla, de este modo aunque se caiga uno de los servidores virtua-lizado los otros seguirán funcionando.En resumen, la virtualización permite ofrecer un servicio más rápido,

sencillo a usuarios (académicos, estudiantes, clientes, etc.) y es un pilar quedebe ser considerado en una escuela, universidad o compañía en su procesode transformación o consolidación, permitiendo escalonar y ser creativos ala hora de atender las necesidades crecientes y cambiantes de los usuarios; ycontar con servicios agregados, ágiles y adaptables a los constantes cambiosde tecnología de Hardware y Software permitiendo escalar a la hiperconver-



gencia hacia la nube.

8.6.2 Desventajas

Entre las principales desventajas de virtualizar sistemas propietarios70 comoWindows (véase 12.2)� no así los sistemas libres como Debian GNU/Linux(véase 12.1)� es que se puede violar el sistema de licenciamiento (véase12.3) del Software instalado en las máquinas virtuales, esto es especialmenteimportante cuando se usa en más de una máquina, pues la licencia usadapara la instalación es violada cuando se tiene más de una copia de la máquinavirtual o se ejecutan múltiples instancias de la máquina virtual.En el caso de Windows XP Home, no se infringe la licencia mientras se

cuente con número de licencias igual al máximo número de máquinas vir-tuales lanzadas simultáneamente. Para otras versiones del sistema operativoWindows como es Windows XP Profesional, la virtualización se maneja conlicencias adicionales a la del sistema operativo original y se debe de contar contantas licencias como el máximo número de máquinas virtuales lanzadas si-multáneamente. Además, es necesario contar con el tipo de licencia adecuadapara virtualizar a todos y cada uno de los paquetes de cómputo instaladosen cada máquina virtual y en las instancias para el número de máquinasvirtuales lanzadas simultáneamente en uno o más equipos.Para usar una máquina virtual en condiciones favorables, necesitamos

un ordenador potente. Debemos que tener en cuenta que si usamos dossistemas operativos de forma simultánea estamos empleando hasta el doblede recursos. No obstante cualquier ordenador doméstico de gama baja actualdispone de los recursos su�cientes para usar una o más máquinas virtuales.Los sistemas operativos y los programas se ejecutaran con mayor lenti-

tud en las máquinas virtuales. Esto es debido a que las máquinas virtualesno pueden sacar un rendimiento ideal del Hardware que tenemos en nues-tro equipo. Cuanto más potente sea nuestro ordenador menos se notará lapérdida de rendimiento.Si tenemos un problema � de Hardware o Software� en el ordenador que

aloja el sistema operativo an�trión puede caerse el servicio en la totalidad de

70Según la Free Software Foundation (véase [19]), el «Software libre» se re�ere a lalibertad de los usuarios para ejecutar, copiar, distribuir, y estudiar el mismo, e inclusomodi�car el Software y distribuirlo modi�cado. Así, un Software que no es libre, esllamado «Software privativo o propietario» .



máquinas virtuales. Por lo tanto el ordenador que hace funcionar la máquinavirtual es una parte crítica del proceso de virtualización.A pesar de los inconvenientes que se citan en este apartado, bajo nuestro

punto de vista, la virtualización y las máquinas virtuales proporcionan unasventajas y una �exibilidad que compensan claramente los inconvenientes queacabamos de citar.

8.6.3 Consideraciones Técnicas y Legales de la Virtualización

Como se mostrará en la siguiente sección, virtualizar sistemas operativos� Linux, Unix, Windows entre otros� no representa ningún problema téc-nico, pero no es el caso en cuanto a las implicaciones legales de hacer lavirtualización que involucra el almacenamiento, distribución y el número deveces que se ejecuta simultáneamente una máquina virtual en uno o múlti-ples equipos, ya que en general, la máquina virtual esta contenida en unsólo archivo que facilita su distribución y almacenamiento, violando de estaforma la licencia de algunos sistemas operativos y/o programas instalados enel mismo.En el caso de virtualizar cualquier sistema operativo libre como Debian

GNU/Linux (véase 12.1), el tipo de licencia que tiene, permite y alienta suuso para cualquier fín que uno desee, por ello no hay ningún problema envirtualizarlo, no así el caso de hacerlo en sistemas operativos propietarios tipoWindows, la licencia (véase 12.2) restringe su uso a un sólo equipo de cómputoy en muchos casos prohíbe expresamente su virtualización. Además hay quetomar en cuenta el resto del Software instalado en el sistema operativo, yaque estos también tienen sus propias restricciones legales a su uso y númerode veces que se puede ejecutar simultáneamente un paquete dado.Esto es especialmente importante cuando se usa en más de una máquina

física, la misma máquina virtual, pues la licencia usada para la instalaciónes violada cuando se tiene más de una copia de la máquina virtual o seejecutan múltiples instancias de la máquina virtual, esta violación de licenciaes su�ciente para ser sujeto a multas o incluso cárcel por dicho ilícito (véase12.3).Por otro lado, cada vez que se adquiere una licencia de uso de algún

Software que no caduque � la cual implica un alto costo monetario� , estapueda seguir siendo usada en una máquina virtual con una versión tal vezobsoleta del sistema operativo que la soporte, pero corriendo en un sistemahuésped moderno y protegido en Hardware de última generación de forma



lícita y con el consiguiente ahorro económico.

8.7 Máquinas Virtuales en la Educación, Ciencias eIngeniería

Como hemos visto en las secciones anteriores, el uso de las máquinas virtualeses variado, �exible y permite ser usado en diversos ámbitos de la educación,del desarrollo y prueba de programas de cómputo y en general, en Ciencias eIngeniería. Algunas de las utilidades y bene�cios que podemos sacar de unamáquina virtual son los siguientes:

� Para aprender a instalar, probar diversas opciones de con�guracióny usar múltiples sistemas operativos. El proceso de instalación de lamáquina virtual no requiere crear particiones adicionales en nuestrodisco ni alterar la con�guración de la máquina an�triona.

� Para usar un Software que no esta disponible en nuestro sistema ope-rativo habitual. Por ejemplo, si somos usuarios de Linux y queremosusar Photoshop, lo podemos hacer a través de una máquina virtual.

� En ocasiones tenemos que usar Software que únicamente se puede eje-cutar en sistemas operativos obsoletos �Windows 98 por ejemplo� ,podemos crear una máquina virtual con dicho sistema y usar el Soft-ware de forma aislada sin preocuparnos de sus vulnerabilidades.

� Podemos experimentar en el sistema operativo que corre dentro de lamáquina virtual haciendo cosas que no nos atreveríamos a realizar connuestro sistema operativo habitual, como por ejemplo, instalar Softwareno seguro que consideramos sospechoso, etc.

� En muchos casos se quiere aprender a instalar, administrar y usarequipo al que no tenemos acceso como un equipo multiCore, con tarjetaCUDA instalada o un Cluster de múltiples nodos multiCore. Esto esposible hacer mediante el uso de máquinas virtuales en un equipo degama media.

� Si se hace el adecuado aislamiento de una máquina virtual en la que seinstale alguna versión de Windows, esta puede ser inmune a los virusy no requiere el uso de antivirus.



� En el caso de instituciones educativas de cualquier nivel académico, escomún que en un mismo equipo de cómputo sea necesario ejecutar porun lado diferentes versiones de sistemas operativos � Linux, WindowsXP, Windows 7, etc.� y por otro lado, en un sistema operativo, eje-cutar diferentes versiones de un mismo paquete � generalmente no sepuede tener instalada simultáneamente más de una versión� esto selogra con máquinas virtualizadas ad hoc coexistiendo en una mismamáquina física.

� Podemos crear/simular una red de ordenadores con tan solo un or-denador. Esta red de ordenadores virtualizados la podemos usar con�nes formativos y de este modo adquirir pericia sobre administraciónde redes.

� Si eres un desarrollador de Software puedes revisar si el programa queestas desarrollando funciona correctamente en varios sistemas opera-tivos y/o navegadores de Web.

� Podemos usar las máquinas virtuales para hacer SandBox71 con el �nde ejecutar aplicaciones maliciosas o abrir correos sospechosos en unambiente controlado y seguro.

� Para probar versiones Alfa, Beta y Release Candidate de ciertos pro-gramas y sistemas operativos.

� Para montar un servidor Web, un servidor VPN, un servidor de correoo cualquier otro tipo de servidor.

� Para probar multitud de programas en Windows y evitar que se en-sucie el registro mediante las instalaciones y desinstalaciones de losprogramas

� Consolidar servidores, i.e. lo que ahora hacen varias máquinas, sepueden poner en un solo equipo físico dentro de varias máquinas vir-tuales independientes o interactuando entre ellas según se requiera.

� Mantenimiento y pruebas de aplicaciones sin necesidad de adaptarnuevas versiones del sistema operativo.

71Un sistema de aislamiento de procesos o entorno aislado, a menudo usando comomedida de seguridad para ejecutar programas con seguridad y de manera separada delsistema an�trión.



� Aumentar la disponibilidad al reducir tiempo de parada y manteni-miento. Ya que la máquina virtual esta hecha, se pueden poner atrabajar una o más copias en un equipo o en múltiples máquinas físicasen cuestión de segundos, permitiendo la continuidad de un negocio oservicio y de recuperación ante desastres.

� Reducir costos de administración ya que se reducen y agilizan laspolíticas de respaldo y recuperación, además de optimizar los recur-sos disponibles permitiendo escalabilidad al crecer con contención decostos, mejorando la e�ciencia energética al usar un menor número deequipos de cómputo.

� Permite incursionar en la estrategia de nube híbrida proactiva creandoun conjunto de marcos de decisión en la nube y procesos para evaluar lasoportunidades de computación en la nube en función de las necesidadesy cargas de trabajo de los usuarios, por ejemplo el uso de supercómputorentado.

� Establecer las habilidades, herramientas y procesos para un entornodinámico e híbrido al asociarse los educadores y los especialistas entecnologías de información para realizar un inventario de habilidadesy competencias, e identi�car oportunidades de capacitación y áreas devulnerabilidad potencial.



9 Creación, Uso y Optimización de MáquinasVirtuales Usando QEMU/KVM

Entendamos por una máquina virtual (véase sección 8) a un programa decómputo que simula a una computadora, en la cual se puede instalar y usarotros sistemas operativos de forma simultánea como si fuese una computadorareal sobre nuestro sistema operativo huésped. Hoy en día, tenemos a nuestradisposición varios manejadores de máquinas virtuales (MV), algunos de ellosson los siguientes:

� Virtualbox (véase [50]) es un Software desarrollado por Oracle, se tratade un Software multiplataforma capaz de virtualizar prácticamente latotalidad de sistemas operativos con arquitectura x86/AMD64. Labase de este Software dispone de una licencia GPL2 (véase 12.1.1),mientras que el Pack de extensiones que añaden funcionalidades estanbajo licencia privativa. Virtualbox es gratuito para un uso no comercial.

� Vmware Workstation Player (véase [51]) es un Software privativo mul-tiplataforma desarrollado por EMC corporation y es ampliamente usa-do en el entorno profesional en las áreas del Cloud Computing entremuchas otras. Al igual que Virtualbox, esta máquina virtual nos per-mite virtualizar una gran diversidad de sistemas operativos. Vmwaredispone de muchas soluciones de virtualización y prácticamente todasson de pago, no obstante Vmware Workstation Player es gratuita paraun uso no comercial.

� Parallels (véase [54]) es un Software multiplataforma, es usado fre-cuentemente por los usuarios del sistema operativo OS X de Apple quedesean virtualizar el sistema operativo Windows. Esta máquina vir-tual es de pago y únicamente puede virtualizar los sistemas operativosWindows y Mac OS.

� Windows Virtual PC (véase [52]) es un Software gratuito y privativopropiedad de Microsoft que se puede usar tanto en Windows como enMac OS. Virtual PC esta destinado únicamente a virtualizar sistemasoperativos Windows.

� QEMU/KVM (véase [47]) es un Software libre multiplataforma quedispone de licencia GPL (véase 12.1.1). Además de virtualizar un gran



número de sistemas operativos, permite emular diversas arquitecturascomo por ejemplo X86, x86-AMD64, MIPS, Arm, PowerPC, etc.

¿Qué Manejadores Libres de Máquinas Virtuales Podemos Insta-lar?

QEMU Es un emulador de procesadores basado en la traducción diná-mica de binarios � conversión del código binario de la arquitectura fuente encódigo entendible por la arquitectura huésped� . QEMU también tiene ca-pacidades de virtualización dentro de un sistema operativo, ya sea GNU/Linux,Windows, o cualquiera de los sistemas operativos admitidos; de hecho esla forma más común de uso. Esta máquina virtual puede ejecutarse encualquier tipo de Microprocesador o arquitectura (x86, x86-64, PowerPC,MIPS, SPARC, etc.). esta licenciado en parte con la LGPL y la GPL deGNU (véase 12.1.1).El objetivo principal es emular un sistema operativo dentro de otro, sin

tener que reparticionar el disco duro, empleando para su ubicación cualquierdirectorio dentro de éste. El programa no dispone de GUI72, pero existe otroprograma llamado QEMU Manager que puede hacer de interfaz grá�ca si seutiliza QEMU desde Windows. También existe una versión para GNU/Linuxllamada Qemu-Launcher. En Mac OS X puede utilizarse el programa Qque dispone de una interfaz grá�ca para crear y administrar las máquinasvirtuales.

Kernel-based Virtual Machine (KVM) Máquina virtual basadaen el núcleo es una solución para implementar virtualización completa conLinux. esta formada por un módulo del núcleo (con el nombre kvm.ko) yherramientas en el espacio de usuario, siendo en su totalidad Software libre(véase 12.1.1). El componente KVM para el núcleo esta incluido en Linuxdesde la versión 2.6.20. El proyecto KVM esta incluido en el proyecto QEMU.

Las características principales de KVM/QEMU son:

� Cada máquina virtual se implementa como un proceso

� KVM/QEMU aprovecha el modelo de seguridad estandar de Linux:SELinux/AppArmor73. Estos modelos proporcionan el aislamiento y el

72Graphical User Interface (Interfaz grá�ca del usuario).73AppArmor fue creado en parte como alternativa a SELinux.



control de recursos necesarios

� Hereda las características de gestión de memoria de Linux. La memoriautilizada por una MV se gestionará de la misma forma que la de otroproceso, podrá ser guardada en disco, utilizada en páginas grandesy soporte NUMA74 de Linux permitiendo el uso de MVs de grandescantidades de memoria

� Soporta las últimas características de virtualización de memoria pro-porcionada por los fabricantes como EPT (Extended Page Table de In-tel) ó RVI (Rapid Virtualization Indexing de AMD). Estas tecnologíaspersiguen reducir el uso de CPU y aumentar el rendimiento de losHipervisores

� El compartir páginas de memoria se consigue a través de la carac-terística añadida a Linux llamada Kernel Same-page Merging (KSM).Escaneando las páginas de memoria de cada MV, si dos páginas coin-ciden, KSM las une en una sola página que se comparte entre las dosmáquinas, almacenando únicamente una copia y si en cualquier mo-mento, una de las MV modi�ca la página, le da una copia privada

� Permite utilizar cualquier tipo de almacenamiento soportado por Linuxpara las imágenes de las MVs

� Soporta el almacenamiento de �cheros distribuidos como GFS275, OCFS76o GlusterFS77. De esta forma las imágenes de las MV pueden ser com-partidas por varios Hipervisores

� Las imágenes de disco soportan aprovisionamiento bajo demanda evi-tando tener que reservar todo el espacio inicialmente asignado. El for-mato nativo de KVM es QCOW278, el cual permite la realización de

74Non-Uniform Memory Access (acceso a memoria no uniforme).75Global File System 2 es un sistema de archivos compartidos para clusters en Linux.76Oracle Cluster File System es un sistema de archivos de discos compartidos o sistema

de archivos distribuidos para clústers de servidores de sistemas GNU/Linux desarrolladopor Oracle Corporation distribuidos bajo los términos de la GNU General Public License.77Gluster File System es un sistema multiescalable de archivos NAS desarrollado ini-

cialmente por Gluster Inc.78QEMU Copy-On-Write el formato de imagen para máquinas virtuales segunda versión

de QCOW.



Snapshots79, compresión y cifrado

� Permite migraciones en vivo (Live Migrations), estas característicaspermite mover una MV en ejecución entre servidores físicos (Hipervi-sores) sin interrupción del servicio. Estas migraciones son transparentespara el usuario, ya que la MV permanece encendida, las conexiones dered activas y las aplicaciones en ejecución mientras la máquina se rea-comoda en un nuevo servidor

� KVM/QEMU soporta MV de hasta 255 CPUs y 4 TB de RAM. Y elrendimiento de aplicaciones como Oracle, SAP, LAMP, MS Exchangesobre MV puede oscilar entre el 95% y el 135% comparado con su ejecu-ción en servidores físicos, se ha conseguido ejecutar hasta 600 máquinasvirtuales en un sólo servidor físico

� Soporte de sistemas operativos invitados como Windows, Linux, An-droid, Familia BDS (OpenBSD, FreeBSD, NetBSD), Solaris, etc.

� Es ampliamente usado en varios proyectos sobre Cloud Computingcomo OpenStack, CloudStack, OpenNebula, etc.

En esta sección mostraremos como crear, con�gurar, optimizar y trabajarcon las máquinas virtuales mediante KVM/QEMU en Debian GNU/Linuxpara probar imágenes ISO80 descargadas de la red, instalar y usar máquinasvirtuales para Windows y Linux entre otros.

9.1 Tipo de Virtualización Soportado por la MáquinaHuésped

Primero es necesario saber si nuestro equipo soporta la virtualización porHardware o debemos usar la virtualización por Software, suponiendo quetenemos acceso a una máquina con Linux o ha sido inicializada usando unaversión «viva (Live)» 81 de CD, DVD o USB de Linux para iniciar la com-

79Es una copia instantánea del sistema de archivos que contiene a la máquina virtual.80Una imagen ISO es un archivo informático donde se almacena una copia exacta de un

sistema de archivos y de esta se puede generar una imagen para CDROM, DVD o USB.81Una opción es KNOPPIX, es una distribución de Linux basada en Debian y usa LXDE

como entorno de escritorio, pude ser descargada de http://www.knopper.net/knoppix/


http://www.knopper.net/knoppix/


putadora. Entonces, para revisar si hay soporte en Hardware para la virtua-lización, usamos82:

$ egrep "vmxjsvm" /proc/cpuinfo

si se soporta la virtualización por Hardware aparecerá � entre otras83�la bandera

Procesadores INTEL: vmxProcesadores AMD: svm

Instalar y Usar Máquinas Virtuales Por omisión, los equipos de tec-nología de bajo desempeño no soportan la virtualización a nivel Hardware,pero siempre es posible su emulación mediante QEMU.Si la computadora soporta virtualización a nivel Hardware es posible usar

KVM (o en QEMU la bandera -enable-kvm). Según la versión de Linux,KVM puede existir como un paquete real o como uno virtual, si es virtual,al instalar KVM lo que realmente se instala es QEMU y al ejecutar KVMpor ejemplo

$ kvm ...

es remplazado por

$ qemu-system-x86_64 -enable-kvm ...

Estos tienen la misma sintaxis de uso, y para nuestros ejemplos sólo esnecesario remplazar qemu-system-x86_64 por kvm y en ambos siempre seusará qemu-img para manipular las imágenes.Instalación de KVM en Debian GNU/Linux (recomendado para virtua-

lización por Hardware) es mediante:

# apt install kvm

Instalación de QEMU en Debian GNU/Linux (permite emular diversasarquitecturas de Hardware) es mediante:

82Otra opción a usar es el comando lscpu, el cual mostrará en la etiqueta de Virtua-lización si es soportada y el tipo.83El signi�cado de las banderas de /proc/cpuinfo esta descrita en la sección 9.12.



# apt install qemu-kvm

Observación 3 El desempeño de la emulación versus virtualización por Hard-ware es de varios ordenes de magnitud menor, pero una imagen creada concualquiera de ellos se puede usar con los otros virtualizadores. KVM sólosoporta virtualizar arquitecturas X86 y 64 de INTEL y AMD, QEMU emu-la diversas arquitecturas, como son ARM, CRIS, i386, M68k, MicroBlaze,MIPS, PowerPC, SH4, SPARC y x86-64.

Problemas Cómunes al Virtualizar Si se detecta la bandera para vir-tualización por Hardware y al tratar de usar KVM marca:

> open /dev/kvm: Permission denied> Could not initialize KVM, will disable KVM support

sólo hay que agregar, el login del usuario al grupo kvm en el archivo/etc/group.

Si marca:

> open /dev/kvm: No such �le or directory> Could not initialize KVM, will disable KVM support

sólo hay que activar en el BIOS la virtualización por Hardware

En KVM, al usar un procesador y solicitar la emulación de otro, es comúnque marque que ciertas banderas no son soportadas, por ejemplo al usar unprocesador AMD y solicitar la emulación de un procesador Nehalem IntelCore i7 9xx (Nehalem Class Core i7) mediante:

$ kvm -cpu Nehalem -cdrom TinyCore-current.iso84

ó84TinyCoreLinux es un sistema operativo minimalista centrado en proveer un sistema

base con núcleo Linux � es de tamaño de 11,16 MB y 106 Mb� , puede ser descargado dehttps://distro.ibiblio.org/tinyCorelinux


https://distro.ibiblio.org/tinyCorelinux


$ qemu-system-x86_64 -enable-kvm -cpu Nehalem -cdrom nTinyCore-current.iso

es común que marque:

warning: host doesn�t support requested feature:

CPUID.01H:ECX.ssse3 [bit 9]


CPUID.01H:ECX.sse4.1.sse4_1 [bit 19]


CPUID.01H:ECX.sse4.2.sse4_2 [bit 20]si es necesario usar dichas banderas en el CPU, entonces usar:

$ qemu-system-x86_64 -cpu Nehalem -cdromTinyCore-current.iso

en este caso avisará que:

warning: TCG doesn�t support requested feature:

CPUID.01H:EDX.vme [bit 1]

i.e. soporta el chip, pero no la virtualización (vme: Virtual Mode Exten-sions [8086 mode]), se sacri�ca velocidad en aras de tener las prestacionesdel chip emulado.



9.2 Salida Grá�ca de la Virtualización Usando VNC

Si se usa la versión Debian BUSTER GNU/Linux o se desea usar el protocolode Computación Virtual en Red (Virtual Network Computing VNC85) comovisualizador de la salida grá�ca de KVM/QEMU, debemos agregar -vnc :n ala línea de comandos, donde n es el número de pantalla a usar, esto se hacemediante:

$ kvm -m 128 -cdrom TinyCore-current.iso -cpu kvm64 n-vnc :0 &

y para ver la salida grá�ca86 en la misma máquina, usamos:

$ vncviewer 0

Si se desea ver la salida grá�ca en otro equipo conectado en red (puedeser con sistema operativo Windows, Linux o MAC OS que tenga instaladovncviewer87), es recomendable hacer ajustes en la calidad de la salida grá�ca

85Virtual Network Computing (VNC) es un programa de Software libre basado en unaestructura cliente-servidor que permite observar las acciones del ordenador servidor re-motamente a través de un ordenador cliente. VNC no impone restricciones en el sistemaoperativo del ordenador servidor con respecto al cliente, es posible compartir la pantallade una máquina con cualquier sistema operativo que admita VNC conectándose desde otroordenador o dispositivo que disponga de un cliente VNC portado, además permite usarInternet de baja velocidad en la visualización.Para visualizar la salida grá�ca usando VNC se debe instalar algún cliente de VNC, en

Debian Linux existen una gran variedad de clientes, uno de ellos es tigervnc-viewer, y seinstala mediante:

# apt install tigervnc-viewer

Otras opciones son vncviewer y xtightvncviewer. Ninguno de ellos requieren con�gu-ración adicional al ser instalados.86Después de que es ejecutado el comando vncviewer, aparecerá la ventana de la máquina

virtual (optimizada para ser usada en conexiones de red de baja velocidad), en ella sepuede usar la máquina virtual como si estuviese instalada en su equipo. Se puede cerrar laventana de visualización de VNC y la máquina virtual seguirá trabajando en el servidor;de ser necesario se puede abrir el cliente de VNC tantas veces como requiera. Para apagarla máquina virtual en el servidor, se debe de solicitar a esta que se apague mediante elmenú de inicio de la virtualización.87Otros proyectos multiplataforma son: Zoho Assist, TigerVNC, RealVNC,

TeamViewer, Remmina, NoMachine, Apache Guacamole, XRDP, FreeNX, X2Go, Xpra,entre otros.



a mostrar y que no se vea afectada por la velocidad del Internet, si suponemosque el servidor de la máquina virtual es 192.168.13.230, entonces lanzamosla máquina virtual mediante:

$ kvm -m 128 -cdrom TinyCore-current.iso -cpu kvm64 n-vnc :0,lossy &

y para ver la salida grá�ca en cualquier otro equipo interconectado porred, usamos:

$ vncviewer 192.168.13.230:0 QualityLevel=3

donde la calidad del video QualityLevel=n88, es de 0 a 9, donde 0 es lamás pobre y 9 la más alta calidad de la salida grá�ca.

Nota: En caso que el cursor del Mouse de la máquina virtual no coincidacon el del equipo an�trión es necesario agregar: -usb -device usb-tablet, allanzar la máquina virtual:

$ kvm -m 128 -cdrom TinyCore-current.iso -cpu kvm64 n-usb -device usb-tablet -vnc :0 &

y para ver la salida grá�ca (como se comento antes) usamos:

$ vncviewer 0

Uso de SSH para Interactuar con una Máquina Virtual de FormaRemota Si se tiene acceso a un servidor mediante SSH 89 en el cual este88El valor por omisión es de 3 para una para una conexión de Internet de baja velocidad

común en los hogares, en caso necesario usar un valor de 0, que permite usar VNC enconexiones de muy baja velocidad.89SSH (o Secure SHell) es un protocolo que facilita las comunicaciones seguras entre dos

sistemas usando una arquitectura cliente/servidor y que permite a los usuarios conectarsea un host remotamente. A diferencia de otros protocolos de comunicación remota talescomo FTP o Telnet, SSH encripta la sesión de conexión, haciendo imposible que alguienpueda obtener contraseñas no encriptadas.



activo X11 Forwarding90 e instalado KVM/QEMU, entonces es posible eje-cutar una máquina remota en el servidor y visualizar la salida grá�ca en lamáquina donde se ejecuta el comando SSH91.Primero, al hacer la conexión mediante SSH, es necesario solicitar en la

conexión se habilite X11 Forwarding mediante:

$ ssh -X -l usr 192.168.13.230

donde <usr> es el nombre del usuario en el equipo <192.168.13.230>.Después de hacer la conexión, ya podemos ejecutar la máquina virtual comose indico antes:

$ kvm -m 128 -cdrom TinyCore-current.iso &

y la salida grá�ca de la máquina virtual se trasmitirá por red de formasegura usando la tunelización de SSH.

9.3 Usando un Sistema Operativo Live como unaMáquinaVirtual

Linux es uno de los sistemas operativos pioneros en ejecutar de forma autóno-ma o sin instalar en la computadora, existen diferentes distribuciones Live� descargables para formato CD, DVD, USB92� de sistemas operativos ymúltiplesaplicaciones almacenados en un medio extraíble, que pueden eje-cutarse directamente en una computadora, estos se descargan de la Webgeneralmente en formato ISO93, una de las listas más completas de versionesLive esta en https://livecdlist.com

90Es el servidor grá�co que usan casi todas las distribuciones Linux. Este servidorpermite, entre otras cosas, forwarding a través de SSH. Esto signi�ca que es posible ejecutaraplicaciones grá�cas de una máquina remota exportando el display a nuestro escritorio. Esdecir, la aplicación se ejecuta en el servidor remoto, pero la interfaz grá�ca la visualizamosen nuestro escritorio local.91Es recomendable usar VNC en conjunción con SSH, de lugar de SSH puro, ya que

el consumo de red en la salida grá�ca sin VNC en la conexión SSH es excesivo para lamayoría de las infraestructuras de Internet.92Para generar un dispositivo USB con la imagen contenida en un archivo ISO

podemos usar el Software ETCHER, descargable para Linux, Windows y Mac OS desdehttps://etcher.io/93Una imagen ISO es un archivo informático donde se almacena una copia exacta de un

sistema de archivos y de esta se puede generar una imagen para CDROM, DVD o USB.



https://etcher.io/


En el caso de tener un CD, DVD o USB Live y se quiera ejecutar su con-tenido desde una máquina virtual con QEMU/KVM solo es necesario montarel dispositivo. Para ello, primero es necesario conocer donde es montado porel sistema operativo, mediante:

$ df

suponiendo que el dispositivo es /dev/sddx, entonces usar ese dispositivoen KVM mediante:

$ kvm -m 512 -usb /dev/sddx

en este ejemplo usamos el virtualizador con la arquitectura por omisióny memoria de 512 MB (-m 512).

9.4 Usando un Archivo ISO como una Máquina Vir-tual

En el caso de tener un archivo ISO94 de algún sistema operativo (ubuntu-11.10-desktop-i386.iso) y se quiera ejecutar su contenido desde una máquinavirtual con QEMU/KVM solo es necesario usar:


en este ejemplo usamos al virtualizador con la arquitectura por omisióny memoria de 512 MB (-m 512).

9.5 Creación de Máquinas Virtuales

En esta sección mostraremos varios ejemplos completos para crear máquinasvirtuales de Linux y Windows mediante el uso de KVM/QEMU.

94Una imagen ISO es un archivo informático donde se almacena una copia exacta de unsistema de archivos y de esta se puede generar una imagen para CDROM, DVD o USB.



Ejemplo 1 Instalación y uso de una máquina virtual para Debian GNU/Linuxestable a partir del archivo ISO95, para ello, primero necesitamos:Generar el disco virtual que la contendra, por ejemplo de 10 GB con el

nombre debianStable.img mediante:$ qemu-img create -f qcow2 debianStable.img 10G

Después, instalar la imagen de Debian estable96 en el disco virtual genera-do en el paso anterior, solicitando a KVM que una vez terminada la insta-lación no haga el reinicio de la máquina virtual, esto mediante:

$ kvm -no-reboot -boot d -cdrom debian-802-i386-netinst.iso n-hda debianStable.img -m 400

Después de la instalación, es conveniente compactar y desfragmentar laimagen usando:

$ qemu-img convert -c debianStable.img -O qcow2 debian.imgAhora podemos usar la máquina virtual con la imagen desfragmentada

y compactada de Debian estable solicitando que tenga 800 MB de RAM,mediante:

$ kvm -hda debian.img -m 800

Observación 4 La de�nición de la toda la máquina virtual � el disco vir-tual que contiene el sistema operativo instalado y su respectiva paquetería�esta contenida en un único archivo que puede ser copiado, almacenado o dis-tribuido. En esto radica el poder de las máquinas virtuales, una vez hecha ycon�gurada, se pude usar en donde se requiera y la cantidad de veces que lonecesitemos.Al ser un solo archivo la máquina virtual, es común tener múltiples archivos

que conserven los distintos estados conforme se instalen o con�guren paque-tes de la misma. De esta forma se agiliza la recuperación tras algún fallo yel poder hacer modi�caciones de la máquina base o restaurar una máquina aalgún punto de con�guración anterior, con tan solo usar la respectiva copiaalmacenada.95Diversas imágenes ISO del proyecto Linux Debian se pueden descargar de:

https://www.debian.org/CD/96Instrucciones paso a paso de como instalar, con�gurar y optimizar Linux De-

bian están disponibles en múltiples lugares de la red, pero se pueden descargar de:http://www.132.248.182.159/Replicas/debianInstall/


https://www.debian.org/CD/

http://www.132.248.182.159/Replicas/debianInstall/


Además, al usar KVM/QEMU se tiene la certeza de que la máquina vir-tual creada en una distribución de Linux puede ser usada en cualquier otradistribución bajo cualquier arquitectura de Hardware soportada por Linux �que tenga instalada una versión igual o superior de KVM/QEMU� sin cam-bio alguno.

Ejemplo 2 Instalación y uso de una máquina virtual para Windows XP, eneste caso necesitamos:Crear el disco virtual, por ejemplo de 10 GB mediante:$ qemu-img create -f qcow2 WindowsXP.img 10G

Hacer la instalación básica de Windows XP a partir, por ejemplo del ISO,mediante:

$ kvm -no-reboot -boot d -hda WindowsXP.img -m 400 n-localtime -cdrom es_winxp_pro_with_sp2.iso

Y concluir la instalación de Windows XP mediante:$ kvm -no-reboot -boot c -hda WindowsXP.img -m 400 n-localtime -cdrom es_winxp_pro_with_sp2.iso


$ qemu-img convert -c WindowsXP.img -O qcow2 Windows.imgAhora podemos usar la máquina virtual con la imagen desfragmentada y

compactada de Windows XP usando:$ kvm -boot c -hda Windows.img -m 400 -localtime

Ejemplo 3 Una vez que se cuenta con una imagen de Windows, podemosinstalar por ejemplo Windows O¢ ce, donde tenemos dos opciones a saber:1) Instalar Windows O¢ ce 2003 a partir del ISO de O¢ ce mediante:$ kvm -localtime -m 300 -boot c -hda Windows.img n-cdrom O¢ ce-2003.iso

2) Si se tiene el CD o DVD, entonces podemos usar:$ kvm -localtime -m 300 -boot c -hda Windows.img n-cdrom /dev/cdrom/



Observación 5 En el caso de Windows hay que usar el mismo Hardwaresiempre, en caso contrario marca que es necesario registrar el sistema opera-tivo nuevamente al ejecutarlo en otra arquitectura, para evitar este problema,es necesario usar la bandera -cpu al momento de crearlo y usarlo, por ejem-plo:Usar máquina virtual de Windows en QEMU y KVM usando el mismo

Hardware mediante alguna de estas opciones:$ kvm -localtime -m 400 -boot c -hda Windows.img -cpu qemu32$ qemu-system-x86_64 -localtime -m 400 -boot c -hda nWindows.img -cpu qemu32$ qemu-system-x86_64 -enable-kvm -localtime -m 400 -boot c n-hda Windows.img -cpu qemu32

Para conocer los CPUs soportados usar:$ kvm -cpu ?

Para conocer las máquinas soportadas usar:$ kvm -machines ?

Ejemplo 4 Otro ejemplo completo de instalación y uso de una máquina vir-tual para Windows 7, en este caso necesitamos:Crear el disco virtual, por ejemplo de 15 GB mediante:$ qemu-img create -f qcow2 Windows7.img 15G

Hacer la instalación básica de Windows 7 a partir, por ejemplo del DVDmediante:

$ kvm -no-reboot -cdrom /dev/cdrom -boot d -hda Windows7.img n-m 500 -localtime

Concluir la instalación de Windows 7 mediante:$ kvm -no-reboot -boot c -hda Windows7.img -cdrom /dev/cdrom n-m 500 -localtime


$ qemu-img convert -c Windows7.img -O qcow2 Windows.imgAhora podemos usar la máquina virtual con la imagen desfragmentada y

compactada de Windows 7 mediante:$ kvm -boot c -hda Windows.img -m 500 -localtime



9.6 Uso de Virtualización Dentro de Otra Virtualización

Esta operación parece muy exótica y que rara vez se necesitará. Pero por lasconstantes vulnerabilidades descubiertas en los sistemas operativos, es muycomún tener la última versión estable del sistema operativo para obtener elmejor desempeño posible del Hardware y la máxima seguridad posible en elsistema an�trión y dentro de el, ejecutar una o más versiones de sistemasope-rativos huésped � no necesariamente actualizados� para dentro de elloscorrer otras versiones de sistemas operativos obsoletos o vulnerables, per-mitiendo la estabilidad en entornos de producción, así como migraciones envivo entre servidores. Esto se logra por ejemplo, para un procesador AMDal usar:

$ kvm -m 128 -hda Linux.img -cpu phenom,+svm

Figura 15: Sobre un equipo AMD de gama baja y 4 GB de RAM, se muestrael uso de una virtualización sobre otra virtualización y corriendo dentro deella, una máquina virtual con Windows XP en la cual se muestra el uso deRAM y CPU dentro de la misma.

De esta forma, los sistemas virtualizados huésped heredan la capacidad devirtualizar por Hardware del an�trión, acelerando los procesos anidados de



las virtualizaciones, aumentando las posibilidades de uso de la virtualizaciónal permitir explotar de forma e�ciente el gran poder computacional que díaa día se desarrolla97.

9.7 Manipulación del Estado de la Máquina Virtual

La virtualización permite manipular el estado de una máquina en ejecución,por ejemplo, una vez que se esta corriendo una máquina virtual:

$ kvm -boot c -hda Windows.img -m 400 -localtime

es posible manipular el estado de la misma en algún punto de su ejecuciónal usar la combinación de teclas:

[Ctrl] + [Alt] + [2]

ya en ella, podemos detener y grabar el estado de la máquina virtual:

(qemu) savevm test.vm(qemu) quit

para que en otro momento, podamos restaurar la máquina virtual talcomo estaba cuando esta se detuvo mediante:

$ kvm -boot c -hda Windows.img -m 400 -localtime n-loadvm test.vm

9.8 Optimización de Imágenes

Las imágenes de disco de KVM/QEMU después de ser generadas � al in-stalar algún sistema operativo o paquetes� , tienen muchos archivos internosdispersos, para optimizar su rendimiento es recomendable convertir la imagendispersa en una que no tenga esta propiedad, mediante:

$ qemu-img convert disk-sparse.img -O qcow2 disk.img

97Es común que un sólo equipo de cómputo cuente con hasta 3 TB de RAM y variosprocesadores por tarjeta madre, donde cada procesador tiene decenas de Cores.



o puede ser compactada y optimizada mediante:

$ qemu-img convert -c disk-sparse.img -O qcow2 disk.img

Para descompactar una imagen se hace mediante:

$ qemu-img convert disk-compact.img -O qcow2 disk.img

9.8.1 Trabajar con una Imagen Virtual sin que se Altere

En algunos casos, es deseable que al trabajar con una máquina virtual, dejarla información de la máquina virtual base intacta y guardar los cambios quese requieran en otro archivo, una forma es hacer una copia y trabajar con lacopia de esta o crear un archivo que almacene por separado los cambios a laimagen, para esto último usar:

$ qemu-img create -b debianStable.img -f qcow2 debian.img

y trabajar con la imagen resultante (para este ejemplo debian.img) comocon cualquier otra imagen, de esta forma, todos los cambios al trabajar seránalmacenados en debian.img dejando intacta la imagen base debianStable.img.

9.8.2 Aumento de Desempeño

La virtualización normalmente es rápida, pero en algunas circunstancias sehace lenta, esto es ajeno a KVM/QEMU y generalmente es por la constantegrabación de pequeños paquetes de datos al disco por parte de la máquinavirtual.Para optimizar el desempeño de la máquina virtual es posible pedirle a

KVM/QEMU que trate de usar un cache y baje lo menos posible a discola información, esto aumentará notablemente el desempeño de la máquinavirtual.Para aumentar el desempeño, en lugar de usar:

$ kvm -boot c -hda Win.img -m 400

Usar:



$ kvm -drive �le=Win.img,cache=writeback,media=disk n-m 400

En el caso de usar un archivo ISO, usar:

$ kvm -drive �le=fedora.iso,cache=writeback,media=cdrom n-m 512

Ejemplo 5 Instalación y uso de una máquina virtual (por ejemplo paraUBUNTU 11.10) usando el cache, en este caso necesitamos:Generar un disco virtual, por ejemplo de 10 GB mediante:$ qemu-img create -f qcow2 disco.img 10G

Instalar la imagen de UBUNTU en un disco virtual:$ kvm -no-reboot -boot d -drive �le=ubuntu-11.10-desktop- ni386.iso,cache=writeback,media=cdrom -drive �le=disco.img, ncache=writeback,media=disk -m 500


$ qemu-img convert -c disco.img -O qcow2 Ubuntu.imgAhora ya podemos utilizar la imagen y hacer uso del cache para acelerar

el desempeño mediante:$ kvm -drive �le=Ubuntu.img,cache=writeback,media=disk -m 500

Mejorando el Desempeño del Vídeo de la Máquina Virtual Poromisión se tiene un tarjeta grá�ca de pobre desempeño en la máquina virtual,si se necesita mayor resolución en la salida grá�ca, una opción es usar laopción -VGA, donde dos de sus posibilidades es STD o VMWARE usándosecomo:

$ kvm -drive �le=fedora.iso,cache=writeback,media=cdrom n-m 512 -vga std

o

$ kvm -drive �le=fedora.iso,cache=writeback,media=cdrom n-m 512 -vga vmware



hay otras opciones que permiten inclusive el uso de GPUs reales o vir-tuales. Para ver detalles, favor de revisar el manual del usuario del proyectoQEMU.

Uso de Tarjeta de Sonido Dentro de KVM/QEMU Por omisión eluso de la tarjeta de audio no esta habilitada, para habilitarla usar en la líneade comandos: -soundhw sb16, es1370, adlib, por ejemplo:

$ kvm -boot c -hda Windows.img -m 400 -localtime n-soundhw sb16,es1370,adlib

hay otras opciones, para ver estas, favor de revisar el manual del usuariodel proyecto QEMU.

Algunas Otras Opciones Lanzar KVM con dos procesadores, 1536 MBde RAM, dispositivo de red e1000, MAC addres98 52:54:00:12:34:50, iniciandoel DHCP99 en la dirección 10.0.2.40 y reenviando la salida del puerto 22 dela máquina virtual al 5555 del equipo huésped, mediante:

$ kvm -smp 2 -drive �le=debianStableTmp.img,cache=writeback,media=disk -m 1536 -device e1000,netdev=user.0,mac=52:54:00:12:34:50 -netdev user,id=user.0,dhcpstart=10.0.2.40,hostfwd=tcp::5555-:22 &

o lanzar kvm con dos procesadores, 1536 MB de RAM, dispositivo de rede1000 y reenviando la salida del puerto 22 de la máquina virtual al 5555 delequipo huésped de la siguiente forma:

98En las redes de computadoras, la dirección MAC (siglas en inglés de Media AccessControl) es un identi�cador de 48 bits (6 bloques de dos caracteres hexadecimales (4 bits))que corresponde de forma única a una tarjeta o dispositivo de red. Se la conoce tambiéncomo dirección física, y es única para cada dispositivo.99Protocolo de con�guración dinámica de host (en inglés: Dynamic Host Con�guration

Protocol, también conocido por sus siglas de DHCP) es un protocolo de red de tipocliente/servidor mediante el cual un servidor DHCP asigna dinámicamente una direcciónIP y otros parámetros de con�guración de red a cada dispositivo en una red para quepuedan comunicarse con otras redes IP.



$ kvm -smp 2 -drive �le=debianStableTmp.img,cache=writeback,media=disk -m 1536 -device e1000,netdev=user.0 -netdev user,id=user.0,hostfwd=tcp::5555-:22 &

el redireccionamiento de puerto puede ser hecho también con:

$ kvm -m 512 -cpu phenom,+svm -hda b.qcow2 -redir tcp:5555:10.0.2.15:22 &

Si se desea usar ssh y scp en la máquina virtual usar:

# apt install openssh-server

acceder usando:

$ ssh -p 5555 root@localhost

hacer copia del equipo huésped a la máquina virtual mediante:

$ scp -P 5555 �le.txt usr@localhost:/tmp

Algunos Problemas Comunes con la Red Por lo general las máquinasvirtuales detectan correctamente la red, pero en el caso de Windows esto nosiempre pasa, por ello es común emular una tarjeta de red lo más genéricaposible, esta puede ser RTl8139, para ello es necesario que al lanzar lamáquina virtual que se indique:

�net nic;model = rtl8139 � net user

por ejemplo mediante:

$ kvm -boot c -hda WindowsXP.img -m 400 -localtime n-net nic,model=rtl8139 -net user

algunas de las otras opciones para la red son: NE2000 PCI, RTL8139,PCNET y NE2000 ISA.



Direcciones de Red Usadas en QEMU/KVM

Gateway/DHCP/TFTP Server: 10:0:2:2DNS Server: 10:0:2:3Samba Server: 10:0:2:4Netmask: 255:255:255:0Guest IP: cualquier dirección superior a 10:0:2:15

9.9 Uso deMáquinas Virtuales de VirtualBox en KVM/QEMU

Virtualbox es un programa desarrollado por Oracle ampliamente usado sobretodo para la plataforma Windows. Se trata de un Software multiplataformacapaz de virtualizar prácticamente la totalidad de sistemas operativos conarquitectura x86/amd64. La base de este Software dispone de una licenciaGPL2 (véase 12.1.1), mientras que el pack de extensiones que añaden fun-cionalidades estan bajo licencia privativa, Virtualbox es gratuito para un usono comercial.VirtualBox (https://www.virtualbox.org/) dispone de diversas imágenes

funcionales listas para descargar y usar varias decenas de distribuciones deLinux (https://virtualboxes.org/images/ y https://www.osboxes.org).

Interacción de VirtualBox en KVM/QEMU Ya que VirtualBox esampliamente usado, KVM/QEMU ha desarrollado formas de usar, convertiry migrar máquinas de VirtualBox y otros manejadores de máquinas virtualescon un mínimo esfuerzo, ejemplo de ello es que se puede descargar cualquierimagen VDI de VirtualBox y usarla directamente en KVM usando la mismasintaxis que con sus propias máquinas virtuales.Para mostrar esto, descargar de:

https : ==virtualboxes:org=images=lubuntu=

la imagen de LUBUNTU 12.10:

http : ==sourceforge:net=projects=virtualboximage=files=

Lubuntu=12:10=lubuntu1210:7z=download

y descomprimir el archivo lubuntu1210.7z, esto dejará una imagen de Virtu-alBox de LUBUNTU cuyo nombre es lubuntu1210.vdi. Entonces esta imagenla usaremos directamente en KVM/QEMU, mediante:


https://www.virtualbox.org/



https://virtualboxes.org/images/lubuntu/



o

$ qemu-system-x86_64 -enable-kvm -m 2000 -hda lubuntu1210.vdi


Algunas veces es necesario montar y extraer el contenido de un disco vir-tual, supongamos que tenemos una máquina virtual de VirtualBox y quere-mos ver su contenido, para ello usamos:

$ qemu-img convert diskname.vmdk -O qcow2 diskname.qcow2

o para el formato RAW:

$ qemu-img convert diskname.vmdk -O raw diskname.raw

Instalar nbd-client:

# apt install nbd-client

después:

# qemu-nbd �connect=/dev/nbd0 /mnt/kvm/diskname.qcow2# fdisk /dev/nbd0 -l# sudo mount /dev/nbd0p1 /mnt/somepoint/# umount /mnt/somepoint/

9.10 Conversión deMáquinas Virtuales a KVM/QEMU

Es posible convertir máquinas virtuales de los proyectos de virtualización:

� VMware ESXi

� OVA exported from VMware

� VMX from VMware

� RHEL 5 Xen



� SUSE Xen

� Citrix Xen

� Hyper-V

a KVM/QEMU, mediante el comando virt-v2v, este convierte un hiper-visor de estos proyectos para ser ejecutado en KVM/QEMU. Puede leermáquinas virtuales de dichos proyectos de ambientes Linux y Windows que seejecutan en VMware, Xen, Hyper-V y algunos otros hipervisores, y conver-tirlos a KVM administrado por libvirt, OpenStack, oVirt, Red Hat Virtua-lization (RHV) u otros objetivos.También hay un Front-End100 complementario llamado virt-p2v que se

presenta como una imagen ISO, CD o PXE 101 que se puede iniciar en máquinasfísicas para virtualizar esas máquinas (de físico a virtual o p2v).

Ejemplos:

Convertir de VMware vCenter a un servidor libvirt local si setiene una imagen de VMware vCenter server llamada vcenter.example.com,en un centro de datos llamado Datacenter, y un ESXi102 hipervisor llamadoesxi. Entonces podemos convertir el invitado llamado vmware_guest a unamáquina virtual para libvirt de la siguiente manera:

$ virt-v2v -ic vpx://vcenter.example.com/Datacenter/esxi nvmware_guest

100En diseño de Software el Front-End es la parte del Software que interactúa con losusuarios101Preboot eXecution Environment (PXE) (Entorno de ejecución de prearranque), es unentorno para arrancar e instalar el sistema operativo en computadoras a través de unared, de manera independiente de los dispositivos de almacenamiento de datos disponibles(como discos duros) o de los sistemas operativos instalados.102VMware ESXi (anteriormente VMware ESX) es una plataforma de virtualización anivel de centro de datos producido por VMware, Inc.. Es el componente de su productoVMware Infraestructure que se encuentra al nivel inferior de la capa de virtualización, elhipervisor, aunque posee herramientas y servicios de gestión autónomos e independientes.



en este caso es necesario ejecutar el comando en modo root, ya que nece-sita comunicación con el demonio103 libvirt y copiar localmente en:/var/lib/libvirt/images.

Convertir de VMware a RHV104/oVirt105 este ejemplo es similaral anterior, excepto que se quiere enviar el huésped a RHV Data Domainusando RHV REST API. La interfaz de red del huésped debe ser conectadacon la red del objetivo llamada ovirtmgmt, entonces:

$ virt-v2v -ic vpx://vcenter.example.com/Datacenter/esxi nvmware_guest -o rhv-upload -oc https://ovirt-engine.examnple.com/ovirt-engine/api -os ovirt-data -op /tmp/ovirt-adnmin-password -of raw -oo rhv-ca�le=/tmp/ca.pem -oo nrhv-direct �bridge ovirtmgmt

en este caso el host106 ejecutando virt-v2v actúa como un servidor deconversión.

Convertir de ESXi hipervisor sobre SSH a libvirt local Si setiene un hipervisor ESXi llamado esxi.example.com con acceso habilitadocon SSH, entonces se puede convertir de VMFS107 almacenamiento VMFSsobre el servidor a un archivo local de la siguiente forma:

103En sistemas UNIX/LINUX se conoce como demonio o daemon (Disk And ExecutionMonitor) a un proceso que se ejecuta en segundo plano del sistema operativo, se ejecutaen todo momento y no posee interacción directa con el usuario, también se le conocegenericamente como servicio o proceso, del cual no percibimos su ejecución. Un demoniorealiza una operación especí�ca en tiempos prede�nidos o en respuesta a ciertos eventosdel sistema.104Red Hat Virtualization REST Application105oVirt is an open-source distributed Virtualization solution106El término host o an�trión se usa en informática para referirse a las computadorasu otros dispositivos conectados a una red que proveen y utilizan servicios de ella. Losusuarios deben utilizar an�triones para tener acceso a la red. En general, los an�triones sonmáquinas monousuario o multiusuario que ofrecen servicios de transferencia de archivos,conexión remota, servidores de base de datos, servidores Web, etc.107VMware VMFS es el sistema de archivos en clúster de VMware, Inc. utilizado por elpaquete de virtualización de servidores insignia de la compañía, vSphere. Fue desarrolladopara almacenar imágenes de disco de la máquina virtual, incluidas instantáneas.



$ virt-v2v n-i vmx -it ssh n"ssh://[email protected]/vmfs/volumes/datastore1n/guest/guest.vmx" -o local -os /var/tmp

El huésped no debe estar corriendo y virt-v2v no necesita ser ejecutadopor root.

Convertir imagen de disco a OpenStack Glance108 dada una ima-gen en disco se puede convertir a otro hipervisor ejecutandose sobre Open-Stack (sólo imágenes basadas en OpenStack sobre KVM son soportadas),para ello hacemos:

$ virt-v2v -i disk disk.img -o glance

Convertir imagen de disco a imagen de disco dada una imagende disco de otro hipervisor que se quiera convertir a KVM/QEMU tenemosdos opciones:

$ virt-v2v -i disk disk.img -o local -os /var/tmp

el otro método más complejo es escribir un libvirt XML que describael invitado a convertir (si se puede usar el hipervisor de origen para queproporcione el libvirt XML es mejor), entonces hacemos:

$ virt-v2v -i libvirtxml guest-domain.xml -o local -os /var/tmp

dado que guest-domain.xml contiene la(s) ruta(s) de las imágen(es) deldisco invitado, no es necesario especi�car el nombre de la imagen del discoen la línea de comandos.Para convertir una imagen de disco local e inmediatamente iniciarla en

QEMU local, hacemos lo siguiente:

$ virt-v2v -i disk disk.img -o qemu -os /var/tmp �qemu-boot

108OpenStack es un proyecto de computación en la nube para proporcionar una in-fraestructura como servicio (IaaS).



9.11 Comunicación de las Máquinas Virtuales con elSistema An�trión e Internet

Para tener comunicación de las máquinas virtuales y el sistema an�trión eInternet, existen varias maneras de hacer esto, a saber:a) Mediante el uso de algún navegador Web, se puede acceder a su cuenta

de correo electrónico y al almacenamiento en la nube como Google Drive,Dropbox, HubiC, pCloud, MediaFire, FlipDrive, Mega, entre otros.b) En el sistema operativo Linux, se puede acceder a cualquier servidor

de internet mediante los protocolos SSH, SAMBA109 o montar un sistema dearchivos mediante SSHFS110, NFS111, entre otros.1) Por ejemplo con PCManFM, Dolphin, Nautilus, Thunar, Konqueror,

entre otros, podemos acceder a una máquina que tenga un servidor:

A) Acceder a un servidor SAMBA, escribir la ruta de archivos enel manejador de archivos:

smb://[email protected]/estud/

B) Acceder a un servidor SSH, escribir la ruta de archivos en elmanejador de archivos:

sftp://[email protected]/home/usuario/

2) En línea de comandos, podemos:

A) Montar con SSHFS un directorio de otra máquina con servidorSSH :

109Samba es una implementación libre del protocolo de archivos compartidos de MicrosoftWindows (antiguamente llamado SMB, renombrado recientemente a CIFS) para sistemasde tipo UNIX. De esta forma, es posible que computadoras con GNU/Linux, Mac OS Xo Unix en general se vean como servidores o actúen como clientes en redes de Windows.110Secure SHell FileSystem (SSHFS) es un sistema de archivos para Linux (y otros sis-temas operativos con una implementación FUSE, tal como en Mac OS X), que opera sobrearchivos en una computadora remota usando un entorno seguro de acceso. En la com-putadora local donde se monta SSHFS, la implementación hace uso del módulo del kernelFUSE.111El sistema de archivos de red (Network File System) es una aplicación cliente/servidorque permite al usuario ver y opcionalmente almacenar y actualizar archivos en un equiporemoto como si estuvieran en el propio equipo del usuario.



$ sshfs [email protected]:/home/usuario/ /home/algun/lugar

B) Montar con mount un directorio de otra máquina con servidorNFS :

# mount 10.0.2.2:/directorio /home/algun/lugar

C) Usar SCP y SFTP de SSH para transferir archivos:

para copiar un archivo, usamos:

$ scp archivo.dat [email protected]:~/Datos/

para copiar un subdirectorio, usamos:

$ scp -r Directorio [email protected]:.

para copiar un archivo de una máquina remota a nuestra máquina,usamos:

$ scp [email protected]:/home/usuario/archivo .

c) En cualquier sistema operativo podemos usar algún navegador grá�code FTP, FTPS o SFTP como FileZilla, WinSCP, PSCP, PSFTP, FireFTP,CoreFTP, entre muchos otros, para transportar archivos y carpetas.d) Se puede usar FSDEV de KVM/QEMU que monta un recurso local

mediante las siguientes indicaciones:

$kvm [...]-fsdev local,id=fs1,path=$HOME/code/linux,security_model=none-device virtio-9p-pci,fsdev=fs1,mount_tag=host-code

Donde $HOME/code/linux es la ruta a compartir, y host-code es el iden-ti�cador para el montaje, en la MV se puede usar:

$ mkdir -p /mnt/host

Donde /mnt/host es el directorio de montaje (checar que se den los per-misos pertinentes), para ahora hacer:

# mount host-code -t 9p /mnt/host



Para desmontar usar:

# umount /mnt/host

e) Mediante el uso de la línea de comandos (véase 3.2) usando el comandoscp o rsync (véase 3.6) y sí así se requiere, comprimiendo archivos para sufácil traslado (véase 3.5) ó bien mediante programas que posean una interfazgrá�ca de usuario para SSH o SCP.f) Leer un dispositivo USB montado en el sistema an�trión desde la

máquina virtual, para ello el dispositivo USB deberá estar conectado en lamáquina an�trión y deberá ser accedido directamente en la máquina virtual.KVM/QEMU necesita parámetros adicionales, el parámetro -usb activa elsoporte en la máquina virtual de dispositivos USB. La emulación de IntelSB82371 UHCI-Controller tiene 8-puertos en el USB hub. Si se busca teneracceso a uno de los dispositivos físicos, se requiere encontrar los parámetrosVendor-ID y Product-ID. Esta información se obtiene examinando la salidadel comando:

# /sbin/lsusb

o

$ cat /proc/bus/usb/devices

Entonces es posible decirle a KVM/QEMU los datos de VendorID y Pro-ductID a través de la línea de comandos (véase 3.2):

$ qemu -usb -usbdevice host:<VendorID>:<ProductID> ...

o iniciar KVM/QEMU con soporte para dispositivos USB activados me-diante:

$ qemu -usb ...

después de iniciar la máquina virtual, cambiar al sistema de monitoreode la máquina virtual presionando:

[Ctrl]+[Alt]+[2] e introducir el siguiente comando:usb_add host:<VendorID>:<ProductID>



cuando se retorne al ambiente grá�co al teclear [Ctrl]+[Alt]+[1] se vera elmensaje de reconocimiento del dispositivo USB. Por ejemplo si se tiene unaimpresora HP Scanjet 3300C conectada en el puerto USB de la computadora,la salida del comando lsub es:

# lsusbBus 003 Device 002: ID 03f0:0205 ScanJet 3300C

así, el comando en KVM/QEMU para dejar accesible el dispositivo es:

$ qemu -usb -usbdevice host:03f0:0205 ...

g) Usar la impresora conectada en el puerto paralelo, pera ello al invocarla ejecución de la máquina virtual usar:

$ qemu -parallel /dev/parport0 ...

h) Montar el contenido de un disco virtual y poder intercambiar infor-mación entre la máquina virtual y la huésped, primero convertir el disco aformato accesible a Linux:

$ qemu-img convert disco.img -O raw tmp.img

montar la imagen en Linux como root:

# mkdir disk# mount -o loop,o¤set=32256 tmp.img disk

trabajar con la imagen montada y al terminar desmontar esta:

# umount ./disk

y puede ser regresada al formato original mediante:

$ qemu-img convert -c tmp.img -O qcow2 disco.img



9.12 Signi�cado de las Banderas de /proc/cpuinfo

Recordemos que para revisar si hay soporte en Hardware para la virtua-lización, usamos:

$ egrep "vmxjsvm" /proc/cpuinfo

si soporta la virtualización por Hardware, aparecerá la bandera:

Procesadores INTEL: vmxProcesadores AMD: svm

Hay una gran variedad de banderas que informan sobre el Hardware delque se dispone y las opciones que pueden usarse en KVM/QEMU que son so-portadas por Hardware � como la virtualización dentro de una virtualización�, en esta sección veremos parte de ellas para poder usarlas si son necesariaspara un proyecto en particular.

Intel Advanced Vector Extensions Programming Referencefpu: Onboard FPU (�oating point support)vme: Virtual Mode Extensions (8086 mode)de: Debugging Extensions (CR4.DE)pse: Page Size Extensions (4MB memory pages)tsc: Time Stamp Counter (RDTSC)msr: Model-Speci�c Registers (RDMSR, WRMSR)pae: Physical Address Extensions (support for more than 4GB of RAM)mce: Machine Check Exceptioncx8: CMPXCHG8 instruction (64-bit compare-and-swap)apic: Onboard APICsep: SYSENTER/SYSEXITmtrr: Memory Type Range Registerspge: Page Global Enable (global bit in PDEs and PTEs)mca: Machine Check Architecturecmov: CMOV instructions (conditional move) (also FCMOV)pat: Page Attribute Tablepse36: 36-bit PSEs (huge pages)pn: Processor serial numbercl�ush: Cache Line Flush instructiondts: Debug Store (bu¤er for debugging and pro�ling instructions)



acpi: ACPI via MSR (temperature monitoring and clock speed modula-tion)mmx: Multimedia Extensionsfxsr: FXSAVE/FXRSTOR, CR4.OSFXSRsse: Intel SSE vector instructionssse2: SSE2ss: CPU self snoopht: Hyper-Threadingtm: Automatic clock control (Thermal Monitor)ia64: Intel Itanium Architecture 64-bit (not to be confused with Intel�s64-bit x86 architecture with �ag x86-64 or AMD64 bit indicated by�ag lm)pbe: Pending Break Enable (PBE# pin) wakeup support

AMD-de�ned CPU features, CPUID level 0x80000001syscall: SYSCALL (Fast System Call) and SYSRET (Return From FastSystem Call)mp: Multiprocessing Capable.nx: Execute Disablemmxext: AMD MMX extensionsfxsr_opt: FXSAVE/FXRSTOR optimizationspdpe1gb: One GB pages (allows hugepagesz=1G)rdtscp: Read Time-Stamp Counter and Processor IDlm: Long Mode (x86-64: amd64, also known as Intel 64, i.e. 64-bitcapable)3dnowext: AMD 3DNow! extensions3dnow: 3DNow! (AMD vector instructions, competing with Intel�sSSE1)

Transmeta-de�ned CPU features, CPUID level 0x80860001recovery: CPU in recovery modelongrun: Longrun power controllrti: LongRun table interface



Other features, Linux-de�ned mappingcxmmx: Cyrix MMX extensionsk6_mtrr: AMD K6 nonstandard MTRRscyrix_arr: Cyrix ARRs (= MTRRs)centaur_mcr: Centaur MCRs (= MTRRs)constant_tsc: TSC ticks at a constant rateup: smp kernel running on uparch_perfmon: Intel Architectural PerfMonpebs: Precise-Event Based Samplingbts: Branch Trace Storerep_good: rep microcode works wellnopl: The NOPL (0F 1F) instructionsxtopology: cpu topology enum extensionstsc_reliable: TSC is known to be reliablenonstop_tsc: TSC does not stop in C statesextd_apicid: has extended APICID (8 bits)amd_dcm: multi-node processoraperfmperf : APERFMPERFeagerfpu: Non lazy FPU restorenonstop_tsc_s3: TSC doesn�t stop in S3 state

Intel-de�ned CPU features, CPUID level 0x00000001 (ecx)pni: SSE-3 (Prescott New Instructions)pclmulqdq: Perform a Carry-Less Multiplication of Quadword instruc-tion �accelerator for GCM)dtes64: 64-bit Debug Storemonitor: Monitor/Mwait support (Intel SSE3 supplements)ds_cpl: CPL Qual. Debug Storevmx: Hardware virtualization: Intel VMXsmx: Safer mode: TXT (TPM support)est: Enhanced SpeedSteptm2: Thermal Monitor 2ssse3: Supplemental SSE-3cid: Context IDfma: Fused multiply-addcx16: CMPXCHG16Bxtpr: Send Task Priority Messages



pdcm: Performance Capabilitiespcid: Process Context Identi�ersdca: Direct Cache Accesssse4_1: SSE-4.1sse4_2: SSE-4.2x2apic: x2APICmovbe: Move Data After Swapping Bytes instructionpopcnt: Return the Count of Number of Bits Set to 1 instruction(Hamming weight, i.e. bit count)tsc_deadline_timer: Tsc deadline timeraes/aes-ni: Advanced Encryption Standard (New Instructions)xsave: Save Processor Extended States: also provides XGETBY,XRSTOR,XSETBYavx: Advanced Vector Extensionsf16c: 16-bit fp conversions (CVT16)rdrand: Read Random Number from Hardware random numbergenerator instructionhypervisor: Running on a hypervisor

VIA/Cyrix/Centaur-de�ned CPU features, CPUID level 0xC0000001rng: Random Number Generator present (xstore)rng_en: Random Number Generator enabledace: on-CPU crypto (xcrypt)ace_en: on-CPU crypto enabledace2: Advanced Cryptography Engine v2ace2_en: ACE v2 enabledphe: PadLock Hash Enginephe_en: PHE enabledpmm: PadLock Montgomery Multiplierpmm_en: PMM enabled

More extended AMD �ags: CPUID level 0x80000001, ecxlahf_lm: Load AH from Flags (LAHF) and Store AH into Flags(SAHF) in long modecmp_legacy: If yes HyperThreading not validsvm: Secure virtual machine: AMD-V



extapic: Extended APIC spacecr8_legacy: CR8 in 32-bit modeabm: Advanced Bit Manipulationsse4a: SSE-4Amisalignsse: Misaligned SSE mode3dnowprefetch: 3DNow prefetch instructionsosvw: OS Visible Workaroundibs: Instruction Based Samplingxop: extended AVX instructionsskinit: SKINIT/STGI instructionswdt: Watchdog timerlwp: Light Weight Pro�lingfma4: 4 operands MAC instructionstce: translation cache extensionnodeid_msr: NodeId MSRtbm: Trailing Bit Manipulationtopoext: Topology Extensions CPUID leafsperfctr_Core: Core Performance Counter Extensionsperfctr_nb: NB Performance Counter Extensionsperfctr_l2: L2 Performance Counter Extensions

Auxiliary �ags: Linux de�ned - For features scattered in various CPUIDlevelsida: Intel Dynamic Accelerationarat: Always Running APIC Timercpb: AMD Core Performance Boostepb: IA32_ENERGY_PERF_BIAS supportxsaveopt: Optimized Xsavepln: Intel Power Limit Noti�cationpts: Intel Package Thermal Statusdts: Digital Thermal Sensorhw_pstate: AMD HW-PStateproc_feedback: AMD ProcFeedbackInterfaceintel_pt: Intel Processor Tracing



Virtualization �ags: Linux de�nedtpr_shadow: Intel TPR Shadowvnmi: Intel Virtual NMI�expriority: Intel FlexPriorityept: Intel Extended Page Tablevpid: Intel Virtual Processor IDnpt: AMD Nested Page Table supportlbrv: AMD LBR Virtualization supportsvm_lock: AMD SVM locking MSRnrip_save: AMD SVM next_rip savetsc_scale: AMD TSC scaling supportvmcb_clean: AMD VMCB clean bits support�ushbyasid: AMD �ush-by-ASID supportdecodeassists: AMD Decode Assists supportpause�lter: AMD �ltered pause interceptpfthreshold: AMD pause �lter threshold

Intel-de�ned CPU features, CPUID level 0x00000007:0 (ebx)fsgsbase: {RD/WR}{FS/GS}BASE instructionsbmi1: 1st group bit manipulation extensionshle: Hardware Lock Elisionavx2: AVX2 instructionssmep: Supervisor Mode Execution Protectionbmi2: 2nd group bit manipulation extensionserms: Enhanced REP MOVSB/STOSBinvpcid: Invalidate Processor Context IDrtm: Restricted Transactional Memorympx: Memory Protection Extensionrdseed: The RDSEED instructionadx: The ADCX and ADOX instructionssmap: Supervisor Mode Access Prevention



10 Consideraciones y Comentarios Finales

Los paquetes comerciales � de Software propietario� en general proveen unambiente integrado de trabajo que puede ser usado en la preparación deestudiantes para aplicar sus conocimientos al egresar en las diversas áreasde las carreras que imparte la UNAM, esto les permite laborar en empre-sas pequeñas, medianas y grandes con un mínimo de capacitación técnicaadicional.Además, en un mercado tan competitivo como el actual, las organiza-

ciones actuales focalizan sus recursos en las estrategias más adecuadas paraconducir a la compañía hacia el éxito. Los paquetes propietarios y los inci-pientes paquetes de Software libre pueden ayudar a conseguir este objetivo,completando la inversión ya realizada en sistemas operacionales.Pero el hecho de que las organizaciones actuales, manejan una gran can-

tidad de información, la cual puede o no estar dispersa en sus múltiplessistemas operacionales, requiere usar paquetes propietarios que tengan inte-grado el manejo de las grandes bases de datos distribuidas o centralizadas,esta integración ofrece bene�cios adicionales.

Por otro lado, notemos que, una vez que un producto de Software libreha empezado a circular, rápidamente esta disponible a un costo muy bajo.Al mismo tiempo, su utilidad no decrece. El Software, en general, podríaser considerado un bien de uso inagotable, tomando en cuenta que su costomarginal es pequeño y que no es un bien sujeto a rivalidad (la posesión delbien por un agente económico no impide que otro lo posea).Puesto que el Software libre permite el libre uso, modi�cación y redis-

tribución, a menudo encuentra un hogar entre usuarios para los cuales elcoste del Software no libre es a veces prohibitivo, o como alternativa a lapiratería (véase 12.3). También es sencillo modi�carlo localmente, lo quepermite que sean posibles los esfuerzos de traducción a idiomas que no sonnecesariamente rentables comercialmente.La mayoría del Software libre se produce por equipos internacionales que

cooperan a través de la libre asociación. Los equipos estan típicamente com-puestos por individuos con una amplia variedad de motivaciones, y puedenprovenir tanto del sector privado, del sector voluntario o del sector público.En México el Software libre nació en las Universidades y los Centros de

Investigación. Es por eso que, desde hace tres décadas, los estudiantes y losprofesores usan Software libre para �nes didácticos y de investigación. Las



universidades suelen optar por el uso de Software libre en vez de utilizarSoftware privativo porque satisface de una mejor manera sus necesidades decómputo, dada su naturaleza de apertura del código y la libertad de compartirlos resultados obtenidos. De forma colateral, no se tienen gastos adicionalesderivados del pago de licenciamientos.

10.1 Integración del Cómputo en las Carreras de Cien-cias

El uso de programas de cómputo esta integrado a las carreras de la Facul-tad de Ciencias desde hace mucho tiempo, pero la gran mayoría se realizacon productos propietarios, lo cual no representa ningún problema técnico,pero si un problema para la institución y estudiantes, ya que las versionesactualmente usadas, no son del todo compatibles entre sí, ello implica quese requiere o tener la última versión del producto o diferentes versiones delmismo para trabajos cotidianos en una misma computadora.El uso de programas de cómputo de Software libre esta cada día más

integrado al uso cotidiano que hacen profesores, ayudantes y estudiantes en laFacultad de Ciencias, pero todavía para el Sistema OperativoWindows (véase[3]), así como para paquetes de uso común, no ha sido posible encontrar unadecuado reemplazo, los más comunes son MATLAB, Mathematica, Maple,SPSS, SAS y Microsoft O¢ ce.Para la Facultad de Ciencias y para la Universidad, el contar con las

licencias necesarias para que cada máquina a la que los alumnos tienen acce-so cuente con una, es en extremo prohibitivo por el costo. Esto mismosucede en el caso de los estudiantes, pues el costo de una sola licencia parauso académicos es onerosa más si consideramos la diversidad de programasrequeridos para una sola meteria y esto pasa con cada uno de los cursos dela Facultad.Es por ello que el uso de herramientas de Software libre se visualiza como

un reemplazo natural a los paquetes propietarios, pero la realidad dista deser tan simple. Ya que, actualmente no es posible obtener las característicasmínimas en Software libre para que puedan ser un reemplazo real de lospaquetes de propietarios. Este hecho ha ocasionado que existe un uso cadavez más generalizado entre profesores y alumnos a usar Software sin la licenciarespectiva (véase 12.3).

En la UNAM, a través de la Dirección General de Cómputo y de Téc-



nologías de la Información y Comunicación se dispone de un restringidonúmero de paquetes y versiones que son puestos a disposición de la comu-nidad universitaria para usar en los equipos personales sin aparente costopara el usuario �nal � pero el costo de dichos paquetes son deducidos por laempresa como una donación, lo cual sí implica un costo real que se deduceen el ejercicio �scal de la empresa donante y éste repercute en los ingresosque el gobierno no recaudará por motivo de impuestos� .

10.2 Ventajas, Desventajas y Carencias del SoftwareLibre

Notemos que la ventaja de tener múltiples herramientas para realizar opera-ciones elementales y avanzadas de paquetes de cálculo numérico, simbólico,estadístico y o�mático es en sí misma una gran ventaja. Para los centrosuniversitarios y usuarios ocasionales, las herramientas de Software libre sonuna herramienta invaluable, en el caso de empresas que requieren usar op-ciones avanzadas o generadas por terceros, los paquetes propietarios destacancomo herramientas de trabajo óptimas. Pero para todos los casos, hay quedestacar:

� Funcionalidades básicas: Todos los paquetes implementan las funciona-lidades básicas, ya que todos los paquetes llevan años desarrollándose.

� Funcionalidades avanzadas: Por mucho, los paquetes propietarios tienenimplementadas cientos de funciones avanzadas que pueden ser muyútiles para usuarios avanzados, pero rara vez son usados por los usua-rios noveles o cotidianos.

� Fiabilidad: En los paquetes en desarrollo son comunes las caídas delprograma, pero en los de Software propietario se destaca por ser más�able que los demás.

� Información: El Software propietario son paquetes con una abundantebibliografía y la propia ayuda del programa.

� Facilidad de Manejo: Ninguno de los programas presenta grandes di�-cultades a la hora de su uso. Pero en menor o mayor medida, todos lospaquetes del Software libre presentan entornos de desarrollo funcional,pero perfectible.



� Costo: El costo de las diversas versiones de Software propietario sueleser prohibitivo para instituciones educativas y usuarios ocasionales, enel caso del Software libre, los paquetes se pueden descargar de la red sinmás costo que el acceso a Internet y los medios de instalación cuandoson requeridos.

El Software libre es aún joven, en los miles de proyectos actuales se estatrabajando a diario en mejorar la parte computacional de los algoritmosinvolucrados en el paquete, haciendo y puliendo interfaces grá�cas, generandoayuda en línea así como la documentación necesaria para que usuarios novelesy avanzados usen la mayor cantidad de opciones programadas en los paquetes.Para muestra de este maravilloso avance, tomemos el proyecto del Ker-

nel de Linux y su uso en los sistemas operativos Android, Ubuntu, DebianGNU/Linux, que actualmente se ejecuta en millones de equipos y contienemiles de aplicaciones y estan soportados por una gran cantidad de usuarios yempresas comerciales. Estos han logrado desplazar a muchos de sus competi-dores por sus múltiples bondades y bajo costo de desarrollo, al reusar milesde aplicaciones ya existentes que usan Software libre y permitir desarrollarotro tanto de aplicaciones bajo una plataforma que se ejecutan en los másdiversos procesadores.Así también, en los últimos años, muchos proyectos han pasados de ser

simples programas en línea de comandos a complejas aplicaciones multi-plataforma � ejecutan en distintos sistemas operativos como son Windows,Linux y Mac� con ambientes grá�cos multimedia que en muchos casos hansuperado a sus contrapartes comerciales, por ejemplo los navegadores Webtipo FireFox y la suite o�mática tipo Libre O¢ ce, entre muchos otros.

10.3 Comentarios Finales

A diferencia de otros paquetes, SPSS, SAS, Microsoft O¢ ce, etc. ofrecensoluciones en forma de una suite completa para la gestión de información paraencontrar el llamado poder del conocimiento, pero el costo de las versionescompletas y aún las educativas es prohibitivo para la gran mayoría de lasinstituciones educativas, en particular para la UNAM. Por ello, el resto de lospaquetes propietarios y libres ofrecen una ventaja competitiva, al permitirleal profesor y sus estudiantes contar con versiones completas y funcionalesen las que pueden ser aplicados los conocimientos adquiridos en los diversoscursos de la carrera.



Por otro lado, para reforzar la apropiación del Software libre por partede la comunidad de la Facultad de Ciencias de la UNAM, es necesario pro-porcionar a la comunidad demostraciones y cursos cortos de las herramientasde Software libre, iniciando con mostrar el uso de sistemas operativos libresbasados en Linux. Ello es posible haciendo uso de los sistemas llamados"Live", ya que cada alumno puede probar y usar el sistema operativo enconjunto con cientos de herramientas libres, sin la necesidad de instalar Soft-ware en la máquina que utilice para practicar. Cuando el alumno se sientacómodo con el sistema, es posible ayudarlo a instalar mediante tutoriales enlínea y/o presenciales el sistema en su equipo de cómputo.Lo mismo es posible hacer, al preparar demostraciones del Software que

puede reemplazar paquetes muy difundidos en la comunidad como son: MAT-LAB, Mathematica, Maple, SPSS, SAS y Microsoft O¢ ce. Estos cursos nonecesariamente se centrarían en las similitudes o diferencias entre paqueteslibres y propietarios, más bien, para cautivar a usuarios noveles y futurosayudantes a dar cursos completos de las herramientas libres mostrando suaplicabilidad en diferentes ramas de las matemáticas aplicadas.Para realizar dichos cursos, se cuenta con todos los recursos necesarios.

Por un lado, se dispone de laboratorios y talleres con Software libre instaladoen los equipos de cómputo, además, se pueden usar los sistemas "Live" quepueden ser proporcionados en DVDs o en unidades �ash USB. Estas últimas,proporcionan mejor rendimiento, pueden ser actualizadas y reutilizados tan-tas veces como sea necesario para conocer uno o más sistemas operativos.Estos sistemas "Live" pueden ser generados por el propio usuario, usando lasdecenas de paquetes disponibles en Windows o Linux que generan sistemas"Live" a partir de las imágenes ISO bajadas de la red � por ejemplo, desistemas operativos como Knoppix (véase [100])� .De esta forma, se puede coadyvar a que alumnos, ayudantes y profesores

conozcan el mundo del Software libre, para que con el tiempo se adoptesu uso, sin dejar de lado, el proporcionar cuando sea necesario, cursos deSoftware privativo pero siempre teniendo en cuenta que se puede � en medidade lo posible� trabajar con paquetes alternativos, como los que proporcionael Software libre.Además, el Software libre ofrece una ventaja competitiva, al permitirle

al profesor y sus estudiantes contar con versiones completas y funcionales enlas que pueden ser aplicados los conocimientos adquiridos en los diversos cur-sos de las carreras de Ciencias, dejando el manejo especializado de paquetesa cursos avanzados o para cuando el educando realice sus prácticas profe-



sionales. De esta forma se pueden preparar a los estudiantes para aplicarsus conocimientos al egresar en diversas áreas de la carreras de Ciencias ycon pocos conocimientos técnicos adicionales puedan laborar en pequeñas,medianas y grandes empresas.



11 Apéndice A: El Cómputo en InstitucionesEducativas

Hace algunos años la disposición de un equipo de cómputo por cada estu-diante era algo difícil de satisfacer para las instituciones educativas. Ahora,las cosas son distintas, cada vez más estudiantes disponen y tienen acceso adispositivos de cómputo � computadoras de escritorio, portátiles, tabletas, yteléfonos inteligentes� que en principio pareciera que permitirían satisfacerla creciente demanda de recursos computacionales de los estudiantes.Pero una computadora requiere de un sistema operativo además de los

diversos paquetes de Software � que esten disponibles para esa versión delsistema operativo� que permitan resolver los problemas para los cuales usa elequipo de cómputo. Aquí es donde empiezan los problemas para los usuariosde equipos de cómputo, puesto que hay una gran cantidad de equipos decómputo con diversas tecnologías y recursos que soportan alguna versión desistema operativo acorde a los recursos computacionales del equipo adquiridoque no necesariamente soportan a todos y cada uno de los programas decómputo que el usuario requiere.Ante la creciente necesidad de programas de cómputo podríamos pensar

en que cada usuario que requiera hacer uso de ellos tenga acceso a un equipode cómputo adecuado, conjuntamente con el sistema operativo que lo soporte.Pero esto dista mucho de la realidad, puesto que la gran mayoría de losusuarios no pueden hacer esos gastos y menos una institución educativa.

¿Entonces que opciones tenemos para satisfacer la creciente de-manda de recursos computacionales?

� Por un lado, si ya disponemos de un equipo de cómputo con su respec-tivo sistema operativo, entonces hacer uso de sólo aquellos programasde cómputo que nuestro equipo soporte, teniendo cuidado de no instalarprogramas de cómputo antagonistas.

� Otra opción es, si ya disponemos de un equipo de cómputo, entoncestener dos o más versiones de sistema operativo que permitan instalaruna mayor diversidad de programas de cómputo y tener el cuidado deno instalar programas de cómputo incompatibles. Así, dependiendo denuestras necesidades podemos hacer uso de uno u otro sistema opera-tivo y sus respectivos programas.



� La opción más viable, es una que conjugue las dos anteriores. Peroademás, podríamos emular Hardware del que no disponemos medianteel uso de máquinas virtuales (véase 8) que nos permitirían en un sóloequipo de cómputo usar simultáneamente diversos sistemas operativospara distintas arquitecturas y sus respectivos programas que ahora esposible instalar en las máquinas virtuales programas de cómputo in-compatibles de forma aislada unos de otros.

Usando esta última opción es posible satisfacer en un sólo equipo de cóm-puto una gran variedad de necesidades computacionales. Esto permite quea nivel de usuario (estudiante, ayudante y profesor) o institución educativa,el equipo de cómputo usando Software de virtualización pueda proporcionarun marco que permita satisfacer las diversas y crecientes necesidades com-putacionales. Pero hay que notar que aún esta opción no esta exenta deproblemas legales y técnicos, pero en principio es una opción viable para lagran mayoría de los usuarios y la institución educativa.Tomando esto en cuenta, es viable tener una cantidad adecuada de paque-

tes de cómputo, que permitieran satisfacer las necesidades especializadas dela gran mayoría de los cursos y estos estar instalados en aquellos espacios enlos cuales se asignarían los cursos, además de las áreas comunes de cómputoen la que los estudiantes requiriesen hacer uso de dichos paquetes. Además,de proporcionar un mecanismo para que los profesores y ayudantes que re-quieran enseñar algo con alguna versión privativa que no se disponga, seaimplementada � en medida de lo posible� en los paquetes disponibles. Perohay que hacer notar, que no todas aquellas funciones que hace una versiónparticular de un paquete, es posible hacerlas con otras versiones o paquetesalternativos. Esto es muy común con ciertas actividades especia-lizadas �al hacer cálculo simbólico, cálculo numérico, manejo de datos y trabajar enentornos de desarrollo� . Ello implicaría, por un lado restringir el Softwareinstalado en los equipos de cómputo o por el otro instalar todas y cada unade las solicitudes de Software, aún cuando se requiera más de una versión deun paquete particular.El restringir el Software instalado, impediría al profesor � que así lo re-

quiera por la libertad de cátedra� enseñar aquello que considera que es nece-sario � en particular el manejo de uno o más paquetes especializados decómputo� para proporcionar las herramientas básicas a sus alumnos y queestos deben de dominar para aprobar su curso.



En el caso de dar �exibilidad, para que cada profesor solicite la insta-lación del paquete o los paquetes que requiera para sus cursos, implica queel Software solicitado puede o no contar con licencia adecuada de uso. Así,se estaría permitiendo que se tenga instalado Software del que se viola lalicencia de uso (véase 12.3).En cuanto a tener la lista de�nitiva de Software que usaran todos y cada

uno de los profesores o ayudantes de los cursos asignados a un espacio es difíciltener antes del inicio del curso � por la costante evolución del Software y lascambiantes necesidades de la enseñanza� , además de depender de la formade asignación de estos en los laboratorios y talleres de cómputo. En cuantoa la solicitud para hacer la instalación correspondiente, se requiere tenercerteza de en que espacio serán asignados todos y cada uno de los cursos.

Por ello se han buscado opciones112 � no siempre las más adecuadas olícitas (véase 12.3)� para que sin importar en que espacio sea asignado elcurso � siempre y cuando el equipo de cómputo lo soporte� se tenga desdelos primeros días de uso del espacio el paquete solicitado y en casos excep-cionales el tiempo de espera sea menor a unos horas o días sin importar laplataforma �Windows o Linux� o el tipo de Software solicitado � libreo privativo� , se ha optado por la virtualización113, usando como sistemaoperativo base a Debian GNU/Linux estable, instalando como paquete devitualización a KVM/QEMU. Aquí, se montan las múltiples máquinas vir-tuales que son ejecutadas según las necesidades del usuario. Para controlarla actualización de las máquinas virtuales sin que se requiera intervención delusuario, se usa RSYNC tunelizado mediante SSH que sincroniza las máquinasvirtuales y la con�guración del equipo base de forma remota.Para tener la �exibilidad anteriormente comentada, es necesario poder

contar con distintas versiones de sistemas operativos, de cada una de las ver-siones � en caso de Windows, tener independientemente los Service Pack� .

112En el caso que el equipo sólo tenga un sistema operativo sin virtualización, es necesarioesperar a que las asignaciones de los cursos y sus respectivas peticiones de uso de paquetesde cómputo estén completas, para entonces proceder a realizar instalación del Software queno sean antagónicos. Nótese que, por lo general, los cursos requieren el uso de los equiposde cómputo y el Software solicitado de forma inmediata, por lo cual esperar tiempo (días)para tener acceso al mismo no es una opción viable.113Una vez creada la máquina virtual, esta es un archivo que puede ser copiado o descar-gado de la red, por ello el usuario � estudiante, ayudante o profesor� puede llevarse lamáquina virtual para hacer uso de ella en el equipo al que tenga acceso, teniendo comoúnico requisito tener instalado el programa de virtualización.



De tal forma que sea posible instalar cada versión de Software solicitada en laplataforma adecuada, teniendo en cuenta que muchas versiones del Softwareson mutuamente excluyentes para ser instaladas en una misma versión delsistema operativo simultáneamente.

Por todo lo anterior, el uso de máquinas virtuales � que permiten tenermúltiples versiones de sistemas operativos independientemente, así como deuna versión particular tener por separado cada una de ellas con los respec-tivos Service Pack� es una opción viable para proporcionar el servicio deinstalación centralizada de los diversos paquetes de cómputo solicitados porlos profesores de las diversas carreras de la Facultad de Ciencias. Esta op-ción minimiza los tiempos de espera para la instalación de un paquete enparticular y agiliza las prestaciones a todos y cada uno de los grupos quese atienden semestralmente en los cientos de equipos en los laboratorios ytalleres de cómputo.



12 Apéndice B: Software Libre y Propietario

Hoy en día los usuarios disponemos de dos grandes opciones para adquirir yusar el Software necesario para que nuestra computadora funcione, a saber:

� Por un lado, podemos emplear programas comerciales, de los cuales nosomos dueños del Software, sólo concesionarios al adquirir una licenciade uso del Software y nos proporcionan un instalable del programaadquirido. La licencia respectiva es en la gran mayoría de los casosmuy restrictiva, ya que restringe su uso a una sola máquina y/o usuariosimultáneamente.

� Por otro lado, existe el Software libre, desarrollados por usuarios y parausuarios que, entre otras cosas, comparten los códigos fuente, el pro-grama ejecutable y dan libertades para estudiar, adaptar y redistribuira quien así lo requiera el programa y todos sus derivados.

12.1 Software Libre

La de�nición de Software libre (véase [19], [20], [12], [13], [11] y [15]) estipulalos criterios que se tienen que cumplir para que un programa sea consideradolibre. De vez en cuando se modi�ca esta de�nición para clari�carla o pararesolver problemas sobre cuestiones delicadas. «Software libre» signi�ca queel Software respeta la libertad de los usuarios y la comunidad. En térmi-nos generales, los usuarios tienen la libertad de copiar, distribuir, estudiar,modi�car y mejorar el Software. Con estas libertades, los usuarios � tantoindividualmente como en forma colectiva� controlan el programa y lo quehace.Cuando los usuarios no controlan el programa, el programa controla a los

usuarios. Los programadores controlan el programa y, a través del programa,controlan a los usuarios. Un programa que no es libre, llamado «privativoo propietario» , y es considerado por muchos como un instrumento de poderinjusto.El Software libre es la denominación del Software que respeta la liber-

tad de todos los usuarios que adquirieron el producto y, por tanto, una vezobtenido el mismo puede ser usado, copiado, estudiado, modi�cado, y re-distribuido libremente de varias formas. Según la Free Software Foundation



(véase [19]), el Software libre se re�ere a la libertad de los usuarios para eje-cutar, copiar, distribuir, y estudiar el mismo, e incluso modi�car el Softwarey distribuirlo modi�cado.Un programa es Software libre si los usuarios tienen las cuatro libertades

esenciales:

0. La libertad de usar el programa, con cualquier propósito.

1. La libertad de estudiar cómo funciona el programa y modi�carlo, adap-tándolo a tus necesidades.

2. La libertad de distribuir copias del programa, con lo cual puedes ayudara tu prójimo.

3. La libertad de mejorar el programa y hacer públicas esas mejoras a losdemás, de modo que toda la comunidad se bene�cie.

Un programa es Software libre si los usuarios tienen todas esas libertades.Por tanto, el usuario debe ser libre de redistribuir copias, tanto con, comosin modi�caciones, ya sea gratuitamente o cobrando una tarifa por la dis-tribución, a cualquiera en cualquier parte. El ser libre de hacer estas cosassigni�ca, entre otras cosas, que no tiene que pedir ni pagar el permiso.También debe tener la libertad de hacer modi�caciones y usarlas en pri-

vado para su propio trabajo o pasatiempo, sin siquiera mencionar que exis-ten. Si publica sus cambios, no debe estar obligado a noti�carlo a nadie enparticular, ni de ninguna manera en particular.La libertad de ejecutar el programa signi�ca que cualquier tipo de persona

u organización es libre de usarlo en cualquier tipo de sistema de computación,para cualquier tipo de trabajo y �nalidad, sin que exista obligación algunade comunicarlo al programador ni a ninguna otra entidad especí�ca. Enesta libertad, lo que importa es el propósito de los usuarios, no el de losprogramadores. El usuario es libre de ejecutar el programa para alcanzarsus propósitos, y si lo distribuye a otra persona, también esa persona serálibre de ejecutarlo para lo que necesite; nadie tiene derecho a imponerle suspropios objetivos.La libertad de redistribuir copias debe incluir las formas binarias o eje-

cutables del programa, así como el código fuente, tanto para las versionesmodi�cadas como para las que no lo esten. Distribuir programas en formade ejecutables es necesario para que los sistemas operativos libres se puedan



instalar fácilmente. Resulta aceptable si no existe un modo de producir unformato binario o ejecutable para un programa especí�co, dado que algunoslenguajes no incorporan esa característica, pero debe tener la libertad de re-distribuir dichos formatos si encontrara o programara una forma de hacerlo.Para que la libertad 1 y 3 de realizar cambios y publicar las versiones

modi�cadas tenga sentido, el usuario debe tener acceso al código fuente delprograma. Por consiguiente, el acceso al código fuente es una condiciónnecesaria para el Software libre. El «código fuente» compilado no es códigofuente real, y no cuenta como código fuente.La libertad 1 incluye la libertad de usar su versión modi�cada en lugar

de la original. Si el programa se entrega con un producto diseñado para eje-cutar versiones modi�cadas de terceros, pero rechaza ejecutar las suyas, unapráctica conocida como «tivoización» o «arranque seguro» [«Lockdown» ]la libertad 1 se convierte más en una �cción teórica que en una libertad prác-tica. Esto no es su�ciente. En otras palabras, estos binarios no son Softwarelibre, incluso si se compilaron desde un código fuente que es libre.Una manera importante de modi�car el programa es agregándole subruti-

nas y módulos libres ya disponibles. Si la licencia del programa especi�ca queno se pueden añadir módulos que ya existen y que estan bajo una licenciaapropiada, por ejemplo si requiere que usted sea el titular de los derechos deautor del código que desea añadir, entonces se trata de una licencia demasia-do restrictiva como para considerarla libre.La libertad 3 incluye la libertad de publicar sus versiones modi�cadas

como Software libre. Una licencia libre también puede permitir otras formasde publicarlas; en otras palabras, no tiene que ser una licencia de Copyleft.No obstante, una licencia que requiera que las versiones modi�cadas no seanlibres, no se puede considerar libre.«Software libre» no signi�ca que «no es comercial» . Un programa libre

debe estar disponible para el uso comercial, la programación comercial y ladistribución comercial. La programación comercial de Software libre ya noes inusual; tal Software libre comercial es muy importante, ejemplo de elloes la empresa RedHat. Puede haber pagado dinero para obtener copias deSoftware libre, o puede haber obtenido copias sin costo. Pero sin tener encuenta cómo obtuvo sus copias, siempre tiene la libertad de copiar y modi�carel Software, incluso de vender copias.El término Software no libre se emplea para referirse al Software dis-

tribuido bajo una licencia de Software más restrictiva que no garantiza estascuatro libertades. Las leyes de la propiedad intelectual reservan la mayoría de



los derechos de modi�cación, duplicación y redistribución para el dueño delCopyright; el Software dispuesto bajo una licencia de Software libre rescindeespecí�camente la mayoría de estos derechos reservados.Los manuales de Software deben ser libres por las mismas razones que

el Software debe ser libre, y porque de hecho los manuales son parte delSoftware. También tiene sentido aplicar los mismos argumentos a otros tiposde obras de uso práctico; es decir, obras que incorporen conocimiento útil, talcomo publicaciones educativas y de referencia. La Wikipedia es el ejemplomás conocido.Tanto la Open Source Initiative como la Free Software Foundation mantie-

nen en sus páginas Web (véase [19], [20], y [15]) o�ciales listados de laslicencias de Software libre que aprueban.

12.1.1 Tipos de Licencias

Una licencia es aquella autorización formal con carácter contractual que unautor de un Software da a un interesado para ejercer "actos de explotaciónlegales". Pueden existir tantas licencias como acuerdos concretos se den entreel autor y el licenciatario. Desde el punto de vista del Software libre, existendistintas variantes del concepto o grupos de licencias:

Licencias GPL Una de las más utilizadas es la Licencia Pública Generalde GNU ( GNU GPL). El autor conserva los derechos de autor (Copyright),y permite la redistribución y modi�cación bajo términos diseñados para ase-gurarse de que todas las versiones modi�cadas del Software permanecen bajolos términos más restrictivos de la propia GNU GPL. Esto hace que sea im-posible crear un producto con partes no licenciadas GPL, el conjunto tieneque ser GPL.En la práctica, esto hace que las licencias de Software libre se dividan en

dos grandes grupos, aquellas que pueden ser mezcladas con código licenciadobajo GNU GPL (y que inevitablemente desaparecerán en el proceso, al serel código resultante licenciado bajo GNU GPL) y las que no lo permiten alincluir mayores u otros requisitos que no contemplan ni admiten la GNUGPL y que por lo tanto no pueden ser enlazadas ni mezcladas con códigogobernado por la licencia GNU GPL.

Licencias estilo BSD Llamadas así porque se utilizan en gran cantidad deSoftware distribuido junto a los sistemas operativos BSD. El autor, bajo tales



https://es.wikipedia.org/wiki/GNU_General_Public_License


licencias, mantiene la protección de Copyright únicamente para la renunciade garantía y para requerir la adecuada atribución de la autoría en traba-jos derivados, pero permite la libre redistribución y modi�cación, incluso sidichos trabajos tienen propietario. Son muy permisivas, tanto que son fácil-mente absorbidas al ser mezcladas con la licencia GNU GPL con quienes soncompatibles. Puede argumentarse que esta licencia asegura "verdadero" Soft-ware libre, en el sentido que el usuario tiene libertad ilimitada con respectoal Software, y que puede decidir incluso redistribuirlo como no libre.

Copyleft Hay que hacer constar que el titular de los derechos de autor(Copyright) de un Software bajo licencia Copyleft puede también realizaruna versión modi�cada bajo su Copyright original, y venderla bajo cualquierlicencia que desee, además de distribuir la versión original como Softwarelibre. Esta técnica ha sido usada como un modelo de negocio por una seriede empresas que realizan Software libre (por ejemplo MySQL); esta prácticano restringe ninguno de los derechos otorgados a los usuarios de la versiónCopyleft.

Comparación con el Software de Código Abierto Aunque en la prác-tica el Software de código abierto y el Software libre comparten muchas de suslicencias, la Free Software Foundation opina que el movimiento del Softwarede código abierto es �losó�camente diferente del movimiento del Softwarelibre. Los defensores del término «código abierto (Open Source)» , a�rmanque éste evita la ambigüedad del término en ese idioma que es «Free» en«Free Software» .Mucha gente reconoce el bene�cio cualitativo del proceso de desarrollo de

Software cuando los desarrolladores pueden usar, modi�car y redistribuir elcódigo fuente de un programa. El movimiento del Software libre hace especialénfasis en los aspectos morales o éticos del Software, viendo la excelenciatécnica como un producto secundario de su estandar ético. El movimientode código abierto ve la excelencia técnica como el objetivo prioritario, siendoel compartir el código fuente un medio para dicho �n. Por dicho motivo, laFSF se distancia tanto del movimiento de código abierto como del término«código abierto (Open Source)» .Puesto que la «iniciativa de Software libre Open Source Initiative (OSI)»

sólo aprueba las licencias que se ajustan a la «de�nición de código abierto(Open Source De�nition)» , la mayoría de la gente lo interpreta como un es-



quema de distribución, e intercambia libremente "código abierto" con "Soft-ware libre". Aún cuando existen importantes diferencias �losó�cas entreambos términos, especialmente en términos de las motivaciones para el de-sarrollo y el uso de tal Software, raramente suelen tener impacto en el procesode colaboración.Aunque el término "código abierto" elimina la ambigüedad de libertad

frente a precio (en el caso del inglés), introduce una nueva: entre los progra-mas que se ajustan a la de�nición de código abierto, que dan a los usuariosla libertad de mejorarlos, y los programas que simplemente tienen el códigofuente disponible, posiblemente con fuertes restricciones sobre el uso de dichocódigo fuente. Mucha gente cree que cualquier Software que tenga el códigofuente disponible es de código abierto, puesto que lo pueden manipular. Sinembargo, mucho de este Software no da a sus usuarios la libertad de dis-tribuir sus modi�caciones, restringe el uso comercial, o en general restringelos derechos de los usuarios.

12.2 Software Propietario

No existe consenso sobre el término a utilizar para referirse al opuesto delSoftware libre. La expresión «Software propietario (Proprietary Software)»(véase [14]), en la lengua anglosajona, "Proprietary" signi�ca «poseído ocontrolado privadamente (Privately Owned and Controlled)» , que destacala manutención de la reserva de derechos sobre el uso, modi�cación o redis-tribución del Software. Inicialmente utilizado, pero con el inconveniente quela acepción proviene de una traducción literal del inglés, no correspondiendosu uso como adjetivo en el español, de manera que puede ser consideradocomo un barbarismo.El término "propietario" en español resultaría inadecuado, pues signi�ca

que «tiene derecho de propiedad sobre una cosa» , por lo que no podría cali�-carse de "propietario" al Software, porque éste no tiene propiedad sobre nada(es decir, no es dueño de nada) y, además, no podría serlo (porque es una cosay no una persona). Así mismo, la expresión "Software propietario" podríaser interpretada como "Software sujeto a propiedad" (derechos o titularidad)y su opuesto, el Software libre, también esta sujeto al derecho de autor. Otrainterpretación es que contrariamente al uso popular del término, se puedea�rmar de que "todo Software es propietario", por lo que la forma correctade referirse al Software con restricciones de uso, estudio, copia o mejora esla de Software privativo, según esta interpretación el término "propietario"



podría aplicarse tanto para Software libre como Software privativo, ya quela diferencia entre uno y otro esta en que el dueño del Software privativo lolicencia como propiedad privada y el de Software libre como propiedad social.Con la intención de corregir el defecto de la expresión "Software propie-

tario" aparece el llamado "Software con propietario", sin embargo se ar-gumenta contra del término "con propietario" justamente su similitud conProprietary en inglés, que sólo haría referencia a un aspecto del Softwareque no es libre, manteniendo una de las principales críticas a éste (de "Soft-ware sujeto a derechos" o "propiedad"). Adicionalmente, si "propietario"se re�ere al titular de los derechos de autor � y esta claro que no se puedereferir al usuario, en tanto éste es simplemente un cesionario� , no resuelvela contradicción: todo el Software libre tiene también titulares de derechosde autor.La expresión Software no libre (en inglés Non-Free Software) es usado

por la FSF para agrupar todo el Software que no es libre, es decir, incluye alllamado en inglés "Semi-Free Software" (Software semilibre) y al "PropietarySoftware". Asimismo, es frecuentemente utilizado para referirse al Softwareque no cumple con las Directrices de Software libre de Debian GNU/Linux,las cuales siguen la misma idea básica de libertad en el Software, propugnadapor la FSF, y sobre las cuales esta basada la de�nición de código abierto dela Open Source Initiative.Adicionalmente el Software de código cerrado nace como antónimo de

Software de código abierto y por lo tanto se centra más en el aspecto deausencia de acceso al código que en los derechos sobre el mismo. éste sere�ere sólo a la ausencia de una sola libertad por lo que su uso debe enfocarsesólo a este tipo de Software y aunque siempre signi�que que es un Softwareque no es libre, no tiene que ser Software de código cerrado.La expresión Software privado es usada por la relación entre los conceptos

de tener y ser privado. Este término sería inadecuado debido a que, en una desus acepciones, la palabra "privado" se entiende como antónimo de "público",es decir, que «no es de propiedad pública o estatal, sino que pertenece a par-ticulares» , provocando que esta categoría se interpretará como no referenteal Estado, lo que produciría la exclusión del Software no libre generado porel aparato estatal. Además, el "Software público" se asocia generalmente conSoftware de dominio público.



12.3 Implicaciones Económico-Políticas

Una vez que un producto de Software libre ha empezado a circular, rápida-mente esta disponible a un costo muy bajo. Al mismo tiempo, su utilidad nodecrece. El Software, en general, podría ser considerado un bien de uso in-agotable, tomando en cuenta que su costo marginal es pequeñísimo y que noes un bien sujeto a rivalidad � la posesión del bien por un agente económicono impide que otro lo posea� .Puesto que el Software libre permite el libre uso, modi�cación y redis-

tribución, a menudo encuentra un hogar entre usuarios para los cuales elcoste del Software no libre es a veces prohibitivo, o como alternativa a la pi-ratería. También es sencillo modi�carlo localmente, lo que permite que seanposibles los esfuerzos de traducción a idiomas que no son necesariamenterentables comercialmente.La mayoría del Software libre se produce por equipos internacionales que

cooperan a través de la libre asociación. Los equipos estan típicamente com-puestos por individuos con una amplia variedad de motivaciones, y puedenprovenir tanto del sector privado, del sector voluntario o del sector público.En México el Software libre nació en las Universidades y los Centros de

Investigación. Es por eso que, desde hace tres décadas, los estudiantes y losprofesores usan Software libre para �nes didácticos y de investigación. Lasuniversidades suelen optar por el uso de Software libre en vez de utilizarSoftware privativo porque satisface de una mejor manera sus necesidades decómputo, dada su naturaleza de apertura del código y la libertad de compartirlos resultados obtenidos. De forma colateral, no se tienen gastos adicionalesderivados del pago de licenciamientos.Computólogos, físicos, químicos, matemáticos y otros profesionistas y

cientí�cos utilizan Software libre como herramienta de investigación y creación.Un claro ejemplo de ello es la llamada Delta Metropolitana, que es una redde supercomputadoras que estan en varios puntos de la Ciudad de México,en el CINESTAV, el IPN, la UAM y la UNAM. Esa red de supercómputo uti-liza Software libre para consolidar sus recursos, hacer investigación y generarconocimiento.Por otro lado, dadas las características del Software de código cerrado, un

usuario común ignora absolutamente el contenido del mismo y por tanto siexiste dentro de las líneas del código alguna amenaza contra su equipo o suinformación, además el usuario no sólo tiene prohibido el intentar eliminar ocambiar esa parte del código sino que puede ser perseguido por la ley por el



hecho de intentar conocer si existe tal amenaza en dicho Software.Además, en una sociedad de la información, el Software se ha convertido

en una herramienta importante de productividad, y una licencia de Softwareprivativo constituye un acuerdo o contrato entre dos sujetos jurídicos que vo-luntariamente acuerdan las condiciones de uso de un programa, pero el costoeconómico de dicha licencia es cada vez más alto y en el caso de institucioneseducativas, gubernamentales y sociedades civiles es en la mayoría de los casos� por decir lo menos�prohibitivo.

Ya hace un tiempo, se anunció en varios periódicos de circulación nacional(véase [102]) que:

El Instituto Mexicano de la Propiedad Industrial (IMPI) anuncióque en las próximas semanas dará inicio una serie de clausuras anegocios que utilicen Software licenciado de manera ilegal; estocomo parte del acuerdo que tiene la dependencia con The SoftwareAlliance (BSA) desde el 2002, el cual busca fomentar el uso deprogramas informáticos legales y disminuir el índice de pirateríaen el país.

De acuerdo a la BSA, el porcentaje de Software ilegal utilizadoen el territorio aún se ubica en un 56 por ciento, cifra considera-blemente menor a lo visto en el 2005, cuando el número ascendíaa más del 65 por ciento. Sin embargo, México continúa siendouno de los mayores compradores de piratería a nivel mundial, ylo que se busca con este tipo de acciones en el 2013 es disminuir,al menos, un punto porcentual.

"Si como consecuencia de una visita de inspección completa seencuentra la existencia de Software ilegal, se procede a la sanción.En el 2012 incrementaron hasta un 200% las sanciones por eluso ilegal de Software", dijo Kiyoshi Tsuru, director general enMéxico de la BSA.

Aquí es donde algunos se preguntarán, ¿y qué autoridad tieneThe Software Alliance para ejecutar estas determinaciones? Pesea que cuenta con el apoyo de empresas como Microsoft, Apple,Autodesk, Adobe, Aveva, AVG, CISCO, Dell, Hewlett Packard,IBM, SAP y Symntec, lo cierto es que la BSA no puede clausurarlegalmente ningún negocio. La verdadera autoridad llega en su



acuerdo con el IMPI, el cual sí tiene las facultades para aplicarsanciones.

Además, la UNAM, desde junio 9 del 2009 �rmo un acuerdo (véase [103]):

Con el objetivo de fomentar la cultura de la legalidad en lo quese re�ere al uso del Software entre los estudiantes, la UniversidadNacional Autónoma de México y la Business Software Alliance(BSA) �rmaron un convenio general de colaboración.

Mediante este acuerdo, se promoverá el uso ético de las tec-nologías de la información y comunicación, y se compartirán cono-cimientos en materia de propiedad intelectual y Software, a �nde apoyar el desarrollo y explotación de bienes digitales en laUNAM, así como de�nir programas para contribuir al avance deun mundo digital seguro, informaron ambas organizaciones en uncomunicado.

El secretario general de la máxima casa de estudios, Sergio M.Alcocer Martínez de Castro, reconoció que la UNAM necesitahacer un esfuerzo en el ámbito institucional y en cada una delas entidades que la conforman, para brindar educación a susalumnos, profesores y trabajadores en este campo.

�Se pretende�, destacó, �que el convenio sea operativo y que sedesarrolle en cada una de las entidades con la impartición decursos y capacitación y en una rendición de cuentas para que elSoftware que se utilice sea legal�.

El funcionario reconoció a los miembros de Business SoftwareAllianceen Latinoamérica, y apuntó que la Universidad Nacionalhará lo necesario para facilitar el uso responsable, ético y segurodel Software.

Informó también que ambas partes se reunirán seis meses des-pués del inicio de este convenio de colaboración para analizar losavances.

En tanto, el director General de BSA-México, Kiyoshi Tsuru Al-berú, resaltó que con la �rma de este convenio podrán impulsarun plan conjunto relacionado con alta tecnología, ética y legalidad�Estamos seguros que en el mediano plazo se tendrán resultadosimportantes y se podrá hacer la diferencia�, señaló.



Por su parte, el abogado general, Luis Raúl González Pérez, co-mentó que la UNAM busca difundir estos valores entre su co-munidad, y llegar especialmente a los estudiantes que inician elbachillerato, porque desde edad temprana es importante fomentarla cultura de la legalidad.

Ante este escenario, una alternativa viable podría ser optar por el Soft-ware libre, aunque, pese a su incipiente desarrollo es seguro que en un futuropodría alcanzar a suplir todas las necesidades básicas de los usuarios, dejandola adquisición de paquetes especializados sólo para los cursos avanzados quejusti�que el uso de Software privativo.



13 Bibliografía

Este texto es una recopilación demúltiples fuentes, nues-tra aportación � si es que podemos llamarla así� esplasmarlo en este documento, en el que tratamos de darcoherencia a nuestra visión de los temas desarrollados.

En la realización de este texto se han revisado � enla mayoría de los casos indicamos la referencia, peropudimos omitir varias de ellas, por lo cual pedimos unadisculpa� múltiples páginas Web, artículos técnicos, li-bros, entre otros materiales bibliográ�cos, los más repre-sentativos y de libre acceso los ponemos a su disposiciónen la siguiente liga:

http://132.248.182.159/acl/Herramientas/

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herramientas computacionales en linux - ciencia mater

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