Быстрая файловых систем linux

Какую файловую систему следует использовать Ext4 или XFS

Пользователи, которые работают в системе Linux, не обращают внимание на базовую файловую систему. Но во время установки Linux большинство пользователей используют файловую систему по умолчанию. И при этом не изучая другие возможные файловые системы. Для Windows все намного проще, поскольку NTFS является доминирующей файловой системой. В Linux в вашем распоряжении множество файловых систем. К ним относятся Ext4, XFS, ZFS и BTRFS.

Наиболее широко используемыми файловыми системами являются Ext4 и XFS. Последняя является файловой системой по умолчанию в дистрибутивах на основе RHEL. А Ext4 является стандартной файловой системой в дистрибутивах Debian и Ubuntu. При выборе файловой системы необходимо учитывать такие факторы, как масштабируемость, стабильность и целостность данных.

В этой статье мы рассмотрим файловые системы Ext4 и XFS и попытаемся понять различия между ними.

Файловая система Ext4

Начнем с файловой системы Ext4 (Расширенная Файловая Система) является четвертым поколением семейства файловых систем Ext, происхождение которого можно проследить с операционной системы Minix. Которая была впервые представлена в 1987 году. Файловая система Ext является первой файловой системой, лежащей в основе ядра Linux. Когда она была представлена в 1992 году. Файловая система Ext4 появилась в 2008 году с Linux 2.6.28. сменив своего предшественника ext3.

Ext4 прекрасно управляет большим количеством небольших файлов и гарантирует правильную запись метаданных, даже если кэш записи теряет мощность.

Основные характеристики включают в себя:

• Поддержка больших размеров файлов — Ext4 поддерживает размер одного файла до 16 КБ ( Тебибайт), в то время как XFS поддерживает максимальный размер файла до 8 эксбибайт.
• Оптимизация задержек для более быстрого распределения файлов.
• Обратная совместимость — Еще одним преимуществом использования файловой системы Ext4 является ее обратная совместимость с системами Ext3 и Ext2. Это повышает производительность и гибкость FS. Так как некоторые функции Ext4 могут быть реализованы в файловых системах Ext3 и Ext2. И так же файловые системы Ext3 и Ext2 могут быть смонтированы как Ext4.
• Улучшенное распределение — блоки хранения более эффективно распределяются файловой системой Ext4 перед записью на диск. Это значительно повышает производительность чтения и записи.
• Контрольные суммы журнала — Файловая система Ext4 использует параметр контрольной суммы для минимизации риска повреждения файлов. Опция контрольной суммы выполняет частые проверки для выявления ошибок в объеме блока. Таким образом, сокращается время ведения журнала и повышается производительность.
• Более быстрая проверка файловой системы — В дополнение к контрольным суммам журнала, Ext4 обеспечивает более быструю проверку файловой системы. Например, команда fsckбудет выполняться быстрее и выдаст результаты за более короткое время. По сравнению с более ранними версиями, такими как Ext3 и Ext2.
• Улучшенные временные метки — в Ext4 реализованы временные метки, измеряемые в наносекундах, что является улучшением по сравнению с детализацией временных меток на основе секунд. Так как метки в секундах считаются недостаточными. Кроме того к отметке времени было добавлено еще 408 лет, чтобы преодолеть установленный лимит 2038 года.
• Неограниченное количество подкаталогов — Файловая система Ext4 не ограничивает количество подкаталогов, которые могут быть созданы в одном каталоге, за исключением самого размера каталога. В Ext3 каталог может содержать не более 32 000 подкаталогов. Ext4 представила функцию HTreeindices для увеличения количества записей, которые могут храниться в каталоге.
• Прозрачное шифрование — Поддержка прозрачного шифрования была реализована для файловой системы Ext4 в ядре Linux 4.1.

Файловая система XFS

Система XFS разработана компанией Silicon Graphics в 1993 году. Файловая система XFS является стабильной и высокопроизводительной 64-разрядной системой ведения журнала. XFS была создана для поддержки больших файловых систем объемом до 18 экзабайт и очень больших файлов. Данная файловая система предназначена для систем с большими дисковыми массивами. Особенно подойдет тем кто нуждаются в хранении больших файлов.

XFS широко известна своей высокой масштабируемостью потоков ввода-вывода и высокой производительностью при обработке больших файлов.

Файловая система XFS является файловой системой по умолчанию в операционных системах RHEL, CentOS и других дистрибутивах таких как Oracle Linux, Rocky Linux и AlmaLinux.

Основные функции файловой системы XFS:

• Поддержка файловой системы большего размера — XfS поддерживает размер файловой системы до 1PiB, в то время как Ext4 поддерживает до 50TiB. Поддерживаемый размер файловой системы может варьироваться в зависимости от версий дистрибутива Linux.
• Отложенное распределение — Используйте методы отложенной оценки для распределения файлов. Выделение блоков происходит только тогда когда данные окончательно сбрасываются на диск. Это помогает уменьшить фрагментацию и повысить производительность.
• Сложные алгоритмы упреждающего считывания метаданных
• Ведение журнала метаданных -это функция, которая гарантирует согласованность файловой системы в случае внезапной потери питания или сбоя системы.
• Поддержка расширенных атрибутов — Это позволяет системе связать несколько дополнительных пар имя/значение для каждого файла.
• Ведение журнала квот — данная функция устраняет необходимость в длительных проверках согласованности квот после сбоя системы.
• Дефрагментация и расширение — вы можете дефрагментировать и увеличивать файловую систему во время ее работы.
• Масштабируемость хранилища — Файловая система XFS делает все возможное для поддержки больших файловых систем, больших каталогов и огромного объема файлов емкостью до эксабайт.
• Управление дисковым пространством — XFS также обеспечивает масштабируемость для эффективного управления дисковым пространством благодаря индексации B-дерева.

Заключение

Выбрать подходящую файловую систему для вашей задачи это очень важное решение. При его принятии необходимо учитывать ожидаемую нагрузку ввода-вывода, пропускную способность задержку, размер файлов, возможное время простоя приложения и многое другое.

Это был обзор файловых систем XFS и Ext. Мы подробно описали преимущества, которые предлагает каждая файловая система. Зная эту информацию, вы можете принять решение, какую файловую систему выбрать для своей операционной системы.

Источник

Какую файловую систему выбрать для Linux

Если вы только переходите с Windows, то, наверное, уже привыкли, что вам доступна только одна файловая система — NTFS и выбирать просто нет из чего. Но в Linux ситуация совсем другая. Здесь существует огромное множество файловых систем и постоянно создаются новые.

В сегодняшней небольшой статье мы постараемся разобраться какую файловую систему выбрать для Linux, и какие вообще доступны варианты.

Выбор файловой системы для Linux

Все файловые системы можно разделить на два типа: это обычные файловые системы и файловые системы следующего поколения. К обычным файловым системам относится используемая в большинстве дистрибутивов Ext4, она имеет все необходимые для полноценной работы возможности, но не более того.

Файловые системы следующего поколения — это BtrFS, ZFS и другие им подобные. Кроме стандартных возможностей они добавляют такие интересные вещи как дедупликация данных, управление томами, размещение файловой системы на нескольких физических дисках, контрольные суммы для данных, прозрачное сжатие и шифрование, снимки состояния, а также многое другое. Несмотря на все эти преимущества, новые файловые системы ещё не всегда стабильны и не поддерживаются не во всех дистрибутивах, а многие из их возможностей просто не нужны обычным пользователям.

Если кратко отвечать на вопрос, какую файловую систему выбрать для Linux — то ответ — Ext4. Она разработана очень давно, но зато очень стабильна и проверена временем. Она используется по умолчанию во многих дистрибутивов, а её лимитов хватит с головой, как для домашних пользователей, так и для большинства серверов. Но эта файловая система относится к обычным. Если вы не хотите её использовать дальше мы рассмотрим несколько альтернатив, доступных для выбора в установщике Ubuntu.

1. Ext

Про семейство файловых систем Ext я больше не буду говорить в этой статье. Про всё можно подробно прочитать в статье Файловая система Ext4. Там рассказана история развития этой файловой системы, а также её плюсы и минусы. Для установки Linux лучше всего подойдёт файловая система Ext4 из-за её стабильности и огромному количеству руководств по настройке в интернете.

2. XFS

Файловая система XFS разработана в Silicon Graphics в 1994 году для операционной системы SGI IRX. Расшифровывается как eXtended File System. Для Linux она была портирована в 2001 и немного позже её начали использовать в Red Hat Enterprice Linux в качестве файловой системы по умолчанию. Хотя эту файловую можно отнести к обычным, она изначально была рассчитана на работу с большими дисками. Она очень похожа на Ext4, тоже поддерживает журналирование и не подвержена фрагментации, но её можно только увеличить, уменьшить раздел с этой файловой системой нельзя. Ещё XFS показывает хорошую производительность при работе с большими файлами, но медленее работает с большим количеством маленьких файлов по сравнению с другими файловыми системами.

3. JFS

Файловая система JFS или Journaled File System разработана компанией IBM для системы IBM AIX в 1990 году, а чуть позже она была портирована и для Linux. В отличие от Ext3, в которой был добавлен журнал для сохранения целостности файловой системы, JFS была изначально журналируемой. В журнале сохраняются только метаданные. Файловая система одинаково быстро работает с как с большими, так и с маленькими файлами, а ещё её также как и XFS нельзя уменьшить, только увеличить. Несмотря на то, что эта файловая система доступна в большинстве дистрибутивов, её редко используют, а значит и её разработка и выявление багов идет медленнее.

4. BtrFS

Мы добрались к первой файловой системе следующего поколения. Это B—Tree File System. Её разработал Крис Масон во время своей работы в компании Oracle в 2006 году. Она поддерживает множество интересных возможностей, таких как управление томами, снимки состояния, прозрачное сжатие и дефрагментацию в реальном времени. Файловая система разрабатывалась как качественная и новая альтернатива для файловых систем семейства Ext. Даже основной разработчик Ext4 Теодор Цо считает, что за Btrfs или подобной ей файловой системой будущее, а Ext4 рано или поздно останется в прошлом. Сейчас BtrFS используется по умолчанию в SUSE Linux, как в серверной, так и обычной редакции. Она уже считается стабильной, но многие всё ещё боятся её использовать.

5. ReiserFS

Файловую систему ReiserFS разработал Ганс Рейзер специально для Linux в 2001 году. В неё было включено множество возможностей недоступных для Ext4. Как и в Ext4 здесь есть журналирование либо только метаданных, либо вместе с данными. Поддерживается управление томами, есть возможность добавить кэширующий быстрый диск. ReiserFS — очень быстрая и умеет упаковывать несколько файлов в один блок, чтобы уменьшить использование памяти. Однако, разработка этой файловой системы была заброшена после того, как Ганс Райзер сел в тюрьму в 2008. Версия файловой системы Raiser4 всё ещё не попала в ядро, поэтому для использования на перспективу лучше выбрать Btrfs.

6. ZFS

ZFS была разработана для Solaris компанией Sun Microsystems и сейчас она принадлежит Oracle в 2005 году. Немного позже она была портирована для Linux и начиная с Ubuntu 16.04 доступна в установщике для использования в качестве корневой файловой системы. Она похожа на BtrFS, потому что поддерживает управление томами, контрольные суммы для всех данных, прозрачное сжатия и прозрачное шифрование. Её тоже можно отнести к файловым системам следующего поколения. По архитектуре, это 128 битная файловая система, в то же время как Ext4 — 64 битная. Поэтому лимиты у неё очень большие и в обозримом будущем мы к ним даже не приблизимся. Но Линус Торвальдс, создатель ядра Linux не советует использовать ZFS.

Выводы

Ещё в списке файловых систем установщика есть Swap и FAT, но обе эти файловые системы нельзя использовать для корневого раздела Linux. Первая используется для раздела подкачки и не предназначена для хранения файлов, а вторая — это старая файловая система от Microsoft, не поддерживающая многих необходимых атрибутов и возможностей.

Есть и другие файловые системы, например F2FS, разработанная специально для SSD, но они используются ещё реже. Для себя я вижу два варианта — это либо Btrfs, потому что она активно развивается, разработана для Linux и разработчики SUSE ей доверяют, а также Ext4, потому что очень стабильна и проверена временем. А какую файловую систему для Linux используете вы? Какие лучшие файловые системы Linux? Напишите в комментариях!

Источник

Сравнение файловых систем Linux: Btrfs и Ext4

Давно меня интересует вопрос о файловых системах. Их много, есть фавориты. Периодически натыкаюсь на упоминании, сравнения, разговоры, но сам плаваю в вопросе. Так что же лучше и почему, что выбрать ? . . Тут я попытался ответить на этот вопрос.

Btrfs

Файловая система, которая активно использует метаданные в своей работе, что ускоряет процесс, но при утере метаданных теряются и сами данные.

При копировании данные не записываются целиком, записи подлежит лишь изменённая часть.

Из-за принципа работы хорошо подходит для создания снимков.

Управление томами и сжатие данных уже содержатся в ФС, поэтому не требуется установка дополнительного ПО.

Сама ФС была разработана в 07 году с прицелом на современные устройства, содержит оптимизации для работы с SSD, процессы обнаружения и исправления ошибок, поддерживается дефрагментация и дедупликация в реальном времени (Дедупликация — процесс сжатия за счет удаления неиспользуемых дубликатов файлов).

Формат хранения данных уже заморожен, а это основа ФС, но кодовая база разрабатывается. Периодически улучшения появляются и в самом ядре, над улучшением работают различные крупные компании. Файловая система Btrfs очень интересная и перспективная.

Пожалуй, самая известная и часто встречаемая ФС, которая используется по умолчанию в большинстве дистрибутивов. Наиболее стабильна, так как развитие положено ещё в прошлом веке, планомерное развитие из Ext > Ext2 > Ext3.

Использует в своей работе журналирование, что даёт большую надёжность для файлов, но снижает скорость. Если появляется ошибка, то ФС возвращается к предыдущей версии из журнала. Благодаря журналу, даже при сбое записи ФС остаётся в безопасности.

В Ext4 была добавлена дефрагментация в реальном времени.

Не смотря на почтенный возраст, всё ещё разрабатывается. Разработчики планируют заставить ФС работать с контрольными суммами а автоматическом режиме и улучшить квоты, переложить их на ядро, это улучшит производительность.

Получила в своё распоряжение различные современные механизмы для улучшения производительности, включая работу с SSD, но структура устарела.

Журнал, который используется в работе и часто встречается в описании — принцип работы, при котором транзакции записываются сначала в журнал, а изменение/запись происходят уже после.

Другие

В этом материале я не упомянул о таких вариантах как ZFS, ReiserFS, JFS и F2FS.

ZFS изначально была открытой, развивалась в Sun Microsystems, но потом выкуплена Oracle, её код закрыт, а форк последней доступной версии выпущен как OpenZFS. Официально в ядре отсутствует, потому что её лицензия конфликтует с GPL, а Л. Торвальдс высказывается против. Но разработчики дистрибутивов могут обеспечить её поддержку через слой совместимости. По ряду параметров схожа с Btrfs, которая распространяется под свободной лицензией и официально поддерживается в ядре.

Все они либо не лучше, либо хуже по каким-либо параметрам, чем вышеупомянутые. Такое разнообразные ФС создаёт «Проблему выбора», на практике отличия между ними не заметны. Поэтому для меня вывод остался прежним: Ext4 для дисков — старой технологии записи, Btrfs для SSD — более современных устройств.

В комментариях оставлю ссылку на скриншот из программы GParted. Там наглядно видно, что другие ФС не имеют такой широкой поддержки одной из самых известных и распространённых программ для работы с разделами.

Источник