Name: الأساس الحديدي — الأسبوع 7 — التخزين وأنظمة الملفات
Author: Amine RAITI

الأساس الحديدي · دعامة الدرس · الأسبوع 7

◆◆◆

التخزين وأنظمة
الملفات
الأسبوع 7 من 26 · الوحدة 4 — أنظمة الملفات
10 ساعات نظرية · 25 ساعة تطبيقية

◆

◆ الأهداف التعليمية للأسبوع

1. فهم البنية الفيزيائية لقرص (قطاعات، أقسام)
2. التمييز بين أنظمة الملفات الرئيسية (ext4، NTFS، ZFS) واستخداماتها
3. فهم مبادئ RAID ومستوياته الشائعة
4. إنشاء أقسام وتهيئة قرص
5. تحقيق واستعادة واستغلال صورة قرص كاملة

◆◆◆

ملاحظة استخدام للمكوِّن

يختتم هذا الأسبوع الوحدة 1 الأساسية قبل الدخول في الوحدة الكبرى لأنظمة التشغيل (الأسبوع 8-16). للتمرين التطبيقي المتعلق باسترجاع البيانات قيمة تعليمية كبيرة لترسيخ مفهوم النسخ الاحتياطي قبل الممارسة المكثفة لأنظمة التشغيل.

◆

Amine RAITI · مهندس بنية تحتية وSRE
وثيقة عمومية · CC BY-NC-SA 4.0 · AI Powered by Amine
عملية ديندون

خطة الدرس · 10 ساعات

الخيط النظري الناظم

◆

7.1 · البنية الفيزيائية لقرصساعتان

— القطاعات (الوحدة الفيزيائية الدنيا، تاريخيًا 512 بايت، اليوم غالبًا 4096 — صلة بمفهوم البايت من الأسبوع 2)
— جدول الأقسام (MBR التاريخي مقابل GPT الحديث) — دور وحدود كل منهما
— الفرق بين القرص الميكانيكي (HDD) وقرص الذاكرة الفلاشية (SSD) — الأثر على الأداء والموثوقية

7.2 · أنظمة الملفات3 ساعات

— دور نظام الملفات: تنظيم البيانات على القطاعات الفيزيائية، إدارة البيانات الوصفية (الاسم، الصلاحيات، التواريخ)
— ext4 (معيار Linux)، NTFS (معيار Windows)، ZFS (متقدم، سلامة البيانات، Snapshots) — مقارنة موجزة
— مفهوم السجلّة (journaling) لمقاومة انقطاعات التيار الكهربائي

7.3 · مبادئ RAID3 ساعات

— هدف RAID: الأداء و/أو التكرار بالجمع بين عدة أقراص
— RAID 0 (توزيع، أداء، بلا تكرار)، RAID 1 (مرآة، تكرار بسيط)، RAID 5/6 (تكافؤ موزَّع، توازن بين الأداء/التكرار/التكلفة)
— نقطة انتباه: يحمي RAID من عطل القرص، وليس من الخطأ البشري أو الفساد المنطقي — إنه ليس نسخة احتياطية

7.4 · صورة القرص والنسخ الاحتياطيساعتان

— الفرق بين نسخ الملفات وصورة قرص كاملة (قطاعًا بقطاع، شاملة بنية الأقسام)
— حالات استخدام صورة القرص: ترحيل جهاز، الاستعادة بعد عطل كامل، الأرشفة

مثال يُطوَّر على السبورة

يوفر RAID 1 (مرآة) على قرصين بسعة 1 تيرابايت مساحة قابلة للاستخدام تبلغ 1 تيرابايت (وليس 2 تيرابايت) لأن كل قرص نسخة طبق الأصل عن الآخر — تكلفة التكرار هي نصف السعة الخام الإجمالية.

التمرين التطبيقي 1 · إنشاء الأقسام والتهيئة · 8 ساعات

المعدات: جهاز اختبار أو آلة افتراضية بقرص مخصص فارغ (20 جيجابايت على الأقل)، أدوات سطر أوامر (fdisk/parted تحت Linux، diskpart تحت Windows إن توفر).

(ساعة ونصف) تحديد القرص الهدف بالأوامر المناسبة (lsblk أو ما يعادلها)، التحقق من أنه فعلًا قرص الاختبار وليس قرص النظام.

(ساعتان) إنشاء جدول أقسام GPT و3 أقسام بأحجام مختلفة (مثلًا 5 جيجا، 5 جيجا، بقية المساحة).

(ساعتان) تهيئة كل قسم بنظام ملفات مختلف (ext4 للأول، NTFS للثاني إن توفرت الأداة، ext4 للثالث بتغيير حجم الكتلة).

(ساعة ونصف) تركيب الأقسام، كتابة ملفات اختبار، التحقق من المساحة المستخدمة والمتاحة.

(ساعة) حذف وإعادة إنشاء قسم للتحقق من فهم العملية الكاملة.

تصحيح التمرين التطبيقي 1

نقطة يقظة حرجة يجب التحقق منها قبل أي معالجة: اطلب من كل ثنائي التأكيد الصريح، قبل أي أمر تدميري، على المعرِّف الدقيق لقرص الاختبار (مثال: /dev/sdb وليس /dev/sda الذي قد يحتوي على النظام). هذا هو الخطأ الأخطر الممكن في هذه المرحلة من التكوين.

النتيجة المتوقَّعة بعد التهيئة: يجب أن يظهر كل قسم مركَّبًا بنظام الملفات المطلوب (يمكن التحقق بأمر mount أو lsblk -f)، ويجب أن تطابق المساحة الإجمالية للأقسام الثلاثة حجم القرص ناقص تكلفة إضافية طفيفة مرتبطة بالبيانات الوصفية لكل نظام ملفات.

التمرين التطبيقي 2 · صورة القرص، الاستعادة والاسترجاع · 17 ساعة

المعدات: قرص الاختبار من التمرين 1 (ببيانات مكتوبة مسبقًا)، مساحة تخزين خارجية للصورة، أدوات dd و/أو Clonezilla، دعامة إقلاع Clonezilla إن استُخدمت.

(3 ساعات) تحقيق صورة قرص كاملة لقرص الاختبار بأمر dd (أو Clonezilla)، نحو ملف صورة على دعامة خارجية، مع قياس الوقت اللازم وحجم الملف المحصَّل عليه.

(ساعتان) التحقق من سلامة الصورة (مجموع تحقق، أو تركيب الصورة للتحقق من محتواها).

(ساعتان) حذف طوعي ومتحكَّم فيه لبيانات قرص الاختبار (تهيئة كاملة) لمحاكاة فقدان تام.

(3 ساعات) استعادة كاملة للقرص انطلاقًا من الصورة المُحقَّقة سابقًا، التحقق من أن جميع البيانات وبنية الأقسام مطابقة للحالة الأولية.

(4 ساعات) تمرين استرجاع بيانات على قرص متضرر جزئيًا (سيناريو مُوفَّر بنظام ملفات تالف عمدًا) باستخدام أدوات استرجاع أساسية (testdisk، photorec أو ما يعادلهما).

(3 ساعات) كتابة إجراء موجز يوثّق خطوات النسخ الاحتياطي/الاستعادة المُنجَزة، للاحتفاظ به كمرجع شخصي.

تصحيح التمرين التطبيقي 2

أمر dd المتوقَّع (مثال): dd if=/dev/sdb of=/mnt/externe/image_disque.img bs=4M status=progress — الخيار bs=4M يسرّع النقل مقارنة بالكتلة الافتراضية، وstatus=progress يسمح بمتابعة التقدم، نقطة مهمة للتأكيد عليها للصور كبيرة الحجم.

التحقق من الاستعادة: بعد الاستعادة، قارن مجموع التحقق (md5sum أو sha256sum) للقرص المُستعاد بذلك الخاص بالصورة المصدر — التطابق التام يُثبت استعادة صحيحة بتًا بتًا.

النقطة التعليمية المحورية لهذا الأسبوع: التأكيد على أن صورة القرص لا تكون مفيدة إلا إذا اختُبرت في الاستعادة مرة واحدة على الأقل — نسخة احتياطية لم تُستعَد أبدًا ليست نسخة احتياطية موثوقة، بل مجرد افتراض.

◆ بطاقة تجميع — التقييم الذاتي للأسبوع 7

1. أستطيع شرح البنية الفيزيائية لقرص (قطاعات، أقسام، جدول GPT).

2. أستطيع مقارنة ext4 وNTFS وZFS من حيث استخداماتها.

3. أستطيع شرح مستويات RAID 0 و1 و5 والتوازنات الخاصة بكل منها.

4. أعرف أن RAID ليس نسخة احتياطية.

5. أستطيع إنشاء أقسام وتهيئة قرص بأمان.

6. أستطيع تحقيق صورة قرص كاملة بـdd أو أداة معادلة.

7. أستطيع استعادة قرص انطلاقًا من صورة والتحقق من سلامته.

8. أستطيع استخدام أداة استرجاع بيانات أساسية على قرص تالف.