Convertir GiB a KiB

Un gibibyte son 1.073.741.824 bytes, alrededor de un 7 % más que un gigabyte. Windows mide en gibibytes pero los etiqueta «GB», y en eso consiste todo el misterio del espacio que desaparece.

Un kibibyte son exactamente 1.024 bytes. El nombre se introdujo en 1998 para que «kilobyte» pudiera volver a significar 1.000, aunque la costumbre nunca llegó a imponerse del todo.

En este sentido la cuenta es una multiplicación, y por un número entero: un gibibyte son 1.048.576 kibibytes, exactamente, y 1.048.576 es la definición, no una medición que se quedó cerca.

Eso convierte esta en una de las pocas conversiones que merece la pena hacer de cabeza, y hace que el resultado se pueda comprobar: divide de vuelta y tienes que caer en el número de partida, exacto y sin resto que justificar.

Un GiB son 1.024 de la unidad de debajo; un GB, 1.000. En esta página eso es la diferencia entre 1048576 KiB y 976562,5 KiB —un 7,4 %—, y la distancia crece en cada escalón: por eso es un redondeo despreciable en una foto y un trozo visible de un disco duro.

En eso consiste entero el misterio del espacio que falta, y en esta página vale un 7,4 %. Un disco vendido en GB tiene exactamente lo que dice la etiqueta; lo que pasa después es que Windows divide entre 1.024 en vez de entre 1.000, conserva el nombre decimal y muestra 976562,5 KiB donde la caja ponía 1048576 KiB. macOS cuenta estas cifras en unidades decimales desde 10.6, y por eso el mismo disco puede parecer de dos tamaños en dos ordenadores: no falta nada ni redondea nadie, son los mismos bytes con dos nombres.

Una tabla de particiones guarda el inicio y la longitud en sectores. LVM reparte el disco en extents físicos. mdadm define el tamaño de chunk en kibibytes. mkfs pide un número de bloques. Ninguna de ellas habla en gibibytes, así que cualquier planificación de disco pasa por convertir el tamaño que se tiene pensado al menos una vez, y normalmente a dos unidades distintas dentro de la misma sesión de trabajo.

Las tres cifras que conviene tener a mano son 1.048.576 KiB, 2.097.152 sectores de 512 bytes y 262.144 bloques de 4 KiB por gibibyte. Las tres son potencias de dos exactas, lo que es cómodo y también el motivo por el que un error de un factor de dos pasa desapercibido: sigue dando un número redondo, y solo se nota al compararlo con la capacidad total del disco.

Durante años la primera partición de un disco de PC empezaba en el sector 63, herencia de una geometría de cilindros que ya no existía en el hardware real. Sesenta y tres es impar, así que cada límite calculado a partir de él también lo era, y cuando los discos pasaron a sectores físicos de 4 KiB manteniendo sectores lógicos de 512 bytes, cada bloque del sistema de archivos quedaba a caballo entre dos sectores físicos.

Empezar en el sector 2048 —exactamente un mebibyte— resuelve el problema porque ese desplazamiento es múltiplo de todas las granularidades habituales: sectores físicos de 4 KiB, páginas flash de 8 KiB o más, chunks de RAID de 512 KiB, extents de LVM de 4 MiB. El coste es un mebibyte de disco, que a escala de gibibytes es insignificante, y prácticamente todas las herramientas actuales lo aplican por defecto.

La penalización se llama read-modify-write y afecta a la escritura, no a la lectura. Un disco con sectores físicos de 4 KiB no puede escribir menos que uno entero, así que un bloque de 4 KiB que cae a caballo entre dos obliga a la unidad a leer ambos, fusionar los datos nuevos y volver a escribir los dos. En SSD el equivalente es el bloque de borrado, y la amplificación es mayor porque el controlador tiene que reubicar y borrar mucho más de lo que se escribió.

Nada de esto aparece en la capacidad del disco ni en un df: el volumen funciona y muestra el tamaño correcto. Se manifiesta como un rendimiento de escritura aleatoria muy por debajo del que promete el fabricante y como un desgaste prematuro del SSD. Comprobarlo es rápido: parted /dev/sda align-check optimal 1 responde directamente.

LVM asigna por extents físicos de 4 MiB por defecto, así que un volumen lógico de 100 GiB son 25.600 extents, y cualquier tamaño que no sea múltiplo de 4.096 KiB se redondea hacia arriba hasta serlo. Por eso lvcreate -L 10G y lvcreate -L 10GiB pueden dar volúmenes de tamaños distintos: uno interpreta gigabytes decimales y el otro gibibytes, y solo el segundo coincide con lo que suele querer un administrador.

mdadm añade otra capa: el chunk por defecto son 512 KiB, y una franja sobre n discos de datos ocupa n chunks, así que un RAID 5 de cinco discos tiene una franja de 2 MiB. mkfs.ext4 acepta stride y stripe-width en bloques del sistema de archivos, y ajustarlos bien permite que una escritura de franja completa evite la lectura de paridad.

La costumbre que evita errores es escribir la unidad y dejar que la herramienta haga la conversión. parted acepta KiB, MiB, GiB y TiB explícitamente, y con -a optimal coloca el límite en la granularidad adecuada sin que se le indique. sfdisk acepta sufijos K, M y G, que son binarios. mkfs.ext4, en cambio, pide un número de bloques, así que un tamaño en gibibytes hay que convertirlo a 262.144 bloques por GiB, y equivocarse en esa cifra produce un sistema de archivos que cabe en la partición y no la llena.

Donde el número entero es inevitable, conviene dejar la cifra en gibibytes anotada al lado, en un comentario o en el mensaje de commit. Un script de particionado lleno de números como 2097152 o 209715200 es correcto y completamente opaco, y la próxima persona que lo toque convertirá uno de ellos y se olvidará del otro.

Una partición de 100 GiB son 104.857.600 KiB, y un ext4 recién creado sobre ella informará de bastante menos. El journal ocupa una cantidad fija, habitualmente 128 MiB en un volumen de este tamaño. Las tablas de inodos se reservan por adelantado a razón de un inodo cada 16 KiB por defecto, unos 256 bytes cada uno —cerca de 1,6 GiB en un volumen de 100 GiB—. Y un 5 % queda reservado para root por defecto, algo que tune2fs -m puede reducir en un volumen de datos donde nadie necesita esa reserva.

Son casi siete gibibytes contabilizados antes de escribir un solo byte, y nada de eso es pérdida: son las estructuras que hacen funcionar el sistema de archivos, más un margen para que un disco lleno no se vuelva irrecuperable. En un volumen destinado a pocos ficheros grandes, mkfs.ext4 -T largefile reduce mucho el número de inodos y devuelve la mayor parte de esa tabla.