Какая файловая система лучше для линукса

Xubuntu-ru.net

Операционная система Windows может быть установлена только на файловую систему NTFS, поэтому обычно у пользователей не возникает вопросов какую ФС лучше использовать. Но Linux очень сильно отличается, здесь в ядро системы встроены и могут использоваться несколько файловых систем, каждая из которых оптимизирована для решения определенных задач и лучше подходит именно для них.

Новые пользователи не всегда понимают что такое раздел жесткого диска и файловая система. В нашей сегодняшней статье мы попытаемся разобраться во всех этих понятиях, рассмотрим что такое файловая система, а также рассмотрим самые распространенные типы файловых систем Linux. Но начнем с самых основ, разделов диска.

Жесткий диск и разделы

Обычно в компьютере используется один жесткий диск, но для удобства все доступное пространство разделяется на разделы, в Windows они известны как диски, в Linux же их принято называть разделами. Чтобы операционная система знала сколько разделов есть на диске и их физические границы используется таблица разделов. Она может быть двух типов — GPT или MBR. В этой статье мы не будем рассматривать ее подробно. Скажу только, что там находится метка раздела, его порядковый номер и адрес начала и конца на жестком диске.

Что такое файловая система?

Дальше больше. Чтобы на каждом разделе можно было работать с файлами и каталогами, необходима файловая система. Мы могли бы писать просто содержимое файлов на диск, но нужно еще где-то хранить данные о папках, имена файлов, их размер, адрес на жестком диске, атрибуты доступа. Всем этим занимается файловая система.

От файловой системы зависит очень многое, скорость работы с файлами, скорость записи и даже размер файлов. Также от стабильности файловой системы будет зависеть сохранность ваших файлов.

Типы файловых систем Linux

Файловые системы в Linux используются не только для работы с файлами на диске, но и для хранения данных в оперативной памяти или доступа к конфигурации ядра во время работы системы. Дальше мы рассмотрим типы файловых систем Linux, включая специальные файловые системы.

Основные файловые системы

Каждый дистрибутив Linux позволяет использовать одну из этих файловых систем, каждая из них имеет свои преимущества и недостатки:

Все они включены в ядро и могут использоваться в качестве корневой файловой системы. Давайте рассмотрим каждую из них более подробно.

Ext2, Ext3, Ext4 или Extended Filesystem — это стандартная файловая система для Linux. Она была разработана еще для Minix. Она самая стабильная из всех существующих, кодовая база изменяется очень редко и эта файловая система содержит больше всего функций. Версия ext2 была разработана уже именно для Linux и получила много улучшений.

В 2001 году вышла ext3, которая добавила еще больше стабильности благодаря использованию журналирования. В 2006 была выпущена версия ext4, которая используется во всех дистрибутивах Linux до сегодняшнего дня. В ней было внесено много улучшений, в том числе увеличен максимальный размер раздела до одного экзабайта.

JFS или Journaled File System была разработана в IBM для AIX UNIX и использовалась в качестве альтернативы для файловых систем ext. Сейчас она используется там, где необходима высокая стабильность и минимальное потребление ресурсов. При разработке файловой системы ставилась цель создать максимально эффективную файловую систему для многопроцессорных компьютеров. Также как и ext, это журналируемая файловая система, но в журнале хранятся только метаданные, что может привести к использованию старых версий файлов после сбоев.

ReiserFS — была разработана намного позже, в качестве альтернативы ext3 с улучшенной производительностью и расширенными возможностями. Она была разработана под руководством Ганса Райзера и поддерживает только Linux. Из особенностей можно отметить динамический размер блока, что позволяет упаковывать несколько небольших файлов в один блок, что предотвращает фрагментацию и улучшает работу с небольшими файлами.

Еще одно преимущество — в возможности изменять размеры разделов на лету. Но минус в некоторой нестабильности и риске потери данных при отключении энергии. Раньше ReiserFS применялась по умолчанию в SUSE Linux, но сейчас разработчики перешли на Btrfs.

XFS — это высокопроизводительная файловая система, разработанная в Silicon Graphics для собственной операционной системы еще в 2001 году. Она изначально была рассчитана на файлы большого размера, и поддерживала диски до 2 Терабайт. Из преимуществ файловой системы можно отметить высокую скорость работы с большими файлами, отложенное выделение места, увеличение разделов на лету и незначительный размер служебной информации.

XFS — журналируемая файловая система, однако в отличие от ext, в журнал записываются только изменения метаданных. Она используется по умолчанию в дистрибутивах на основе Red Hat. Из недостатков — это невозможность уменьшения размера, сложность восстановления данных и риск потери файлов при записи, если будет неожиданное отключение питания, поскольку большинство данных находится в памяти.

Btrfs или B-Tree File System — это совершенно новая файловая система, которая сосредоточена на отказоустойчивости, легкости администрирования и восстановления данных. Файловая система объединяет в себе очень много новых интересных возможностей, таких как размещение на нескольких разделах, поддержка подтомов, изменение размера не лету, создание мгновенных снимков, а также высокая производительность. Но многими пользователями файловая система Btrfs считается нестабильной. Тем не менее, она уже используется как файловая система по умолчанию в OpenSUSE и SUSE Linux.

Другие файловые системы, такие как NTFS, FAT, HFS могут использоваться в Linux, но корневая файловая система linux на них не устанавливается, поскольку они для этого не предназначены.

Специальные файловые системы

Ядро Linux использует специальные файловые системы, чтобы предоставить доступ пользователю и программам к своим настройкам и информации. Наиболее часто вы будете сталкиваться с такими вариантами:

Файловая система tmpfs позволяет размещать любые пользовательские файлы в оперативной памяти компьютера. Достаточно создать блочное устройство нужного размера, затем подключить его к папке, и вы можете писать файлы в оперативную память.

procfs — по умолчанию смонтирована в папку proc и содержит всю информацию о запущенных в системе процессах, а также самом ядре.

sysfs — с помощью этой файловой системы вы можете задавать различные настройки ядра во время выполнения.

Виртуальные файловые системы

Не все файловые системы нужны в ядре. Существуют некоторые решения, которые можно реализовать и в пространстве пользователя. Разработчики ядра создали модуль FUSE ( filesystem in userspace), который позволяет создавать файловые системы в пространстве пользователя. К виртуальным файловым системам можно отнести ФС для шифрования и сетевые файловые системы.

EncFS — файловая система, которая шифрует все файлы и сохраняет их в зашифрованном виде в нужную директорию. Получить доступ к расшифрованным данным можно только примонтировав файловую систему.

Aufs (AnotherUnionFS) — позволяет объединять несколько файловых систем (папок) в одну общую.

NFS (Network Filesystem) — позволяет примонтировать файловую систему удаленного компьютера по сети.

Таких файловых систем очень много, и мы не будем перечислять все их в данной статье. Есть даже очень экзотические варианты, обратите внимание на проект PIfs.

Выводы

В этой статье мы рассмотрели типы файловых систем Linux. Как видите, здесь все намного запутаннее чем в Windows. Но на самом деле все просто. Если вам нужна максимально стабильная файловая система linux — то лучшим решением будет ext4, хотите новых технологий — btrfs, для маленьких файлов — raiser4, для больших — XFS. А какие файловые системы linux предпочитаете вы? Напишите в комментариях!

На завершение видео о том, что такое файловая система и ее структура в linux:

Источник

Выбираем файловую систему независимую от ОС

Всем привет. Недавно я задался вопросом как организовать обмен файлами между операционными системами. Предположим, я хочу установить сразу три основные ос на своём ноутбуке: линукс, виндовз и хакинтош. Каждая ос предназначается для своих задач: Линукс — для работы и программирования, винда — для игр и хак — просто для разных экспериментов.

Поскольку я создаю обучающие видео ролики о линуксе, мне удобнее работать именно на нём. Но монтировать хочется попробовать в «финальном вырезе». Уж очень мне приглянулась идея магнитной ленты времени.

Так вот, задача стоит такая: нужен раздел на системном накопителе, причём с такой файловой системой, которая поддерживается на чтение и запись всеми перечисленными операционками. На этом разделе будут храниться скачанные из интернета файлы и меж-операционные проекты.

Как такая задача решалась мной раньше? Раньше я использовал только винду с линуксом, поэтому задачи обмена с apple os не возникало. Конечно, хотелось использовать открытую и родную фс для линукса — ext4. Но на винде её смонтировать непросто. Нужно устанавливать бесплатный (но проприетарный) Paragon ExtFS for Windows. И ладно, если бы это работало, но к сожалению данное ПО повреждает вам раздел с линуксом. Напоролся пару раз, и всякое желание пользоваться этим по пропало.

А вот виндовая фс под линуксом читается и пишется без проблем. Нужно всего лишь установить ntfs-3g драйвер. Он работает в юзерспейсе. Файловая система проприетарная, но решение работает.

Теперь же я хочу использовать ещё и хакинтош, и хочется разобраться какие ещё есть варианты для решения этой задачи, кроме ntfs.

На самом деле вариантов немного. Давайте разберёмся, какие есть файловые системы, и какие из них являются более или менее универсальными.

Fat32 — всем известная древняя фс, является самой универсальной в плане переносимости, но и самой убогой в плане ограничений. Была разработана давно, не поддерживает файлы размером более 4 Гб. Проприетарная. Для моих задач не подходит.

Ntfs — родная фс для винды, проприетарщина. Линукс, как я уже писал выше, её поддерживает с помощью стороннего драйвера (ntfs-3g). Мак нативно её не понимает, хотя можно доустановить соответствующее по. Есть несколько вариантов, как платных, так и бесплатных. Ни один из них мне не нравится. ntfs-3g работает в userspace (с медленной скоростью), а платные решения — платные.

Hfs+ — одна из худших фс, когда либо созданных. Родная для мак ос, но нисколько не универсальная. Можно примонтировать на линуксе, а для винды опять же есть платные решения — в пролёте.

Ext4 — одна из правильных фс, родная для линукс. Но в плане монтирования в неродных ос — опять проблемы. За платные решения для хакинтоша и для винды опять просят денег. Есть и бесплатные решения, к примеру ext2fsd, но этот драйвер не умеет писать в ext4. В пролёте.

Udf — одна из правильных фс, поддерживается нативно всеми ос. Эта фс была бы лучшим вариантом, если бы не компания apple. Изначально udf создавалась для оптических носителей, но она может быть спокойно использована на обычном жёстком магнитном диске. НО! Из-за того, что яблочники не реализовали поддержку этой фс с раздела, вся задумка отменяется. Даже последняя мак ос Х поддерживает данную фс только если всё блочное устройство не имеет таблицы разделов. На гитхабе есть скрипт format-udf, который может подготовить носитель специальным образом: в начальном блоке данных прописывается mbr, говорящий что раздел начинается прямо там же где и сам mbr. Т.е. накопитель как бы одновременно и с таблицей разделов (то что понимает винда), и вроде как и без таблицы разделов. Этот способ предполагает что носитель будет внешний, а мне нужно сделать exchange раздел именно на внутреннем накопителе. Так что данный вариант тоже в пролёте.

exFat — проприетарщина, но нативно работает как в винде, так и в маке. Это очень хорошо. А что в линуксе?

Спрашивается, а почему тогда данный драйвер не поддерживается из коробки? Потому что его нет в ядре. Мердж этого кода (пусть и gpl-ного) в mainline — это по сути троян от мелких (из-за патентов). Торвальдс это понимает, и, понятное дело, ядро не отравит.

В линуксе монтировать exfat можно либо с помощью exfat-fuse драйвера, либо с помощью exfat-nofuse. Конечно, лучше nofuse, так как он будет работать быстрее. Но его придётся собирать каждый раз при обновлении ядра. Благо, для автоматизации этой задачи есть механизм dkms.

Я останавливаюсь на exfat. Да, проприетарщина, но ничего не поделаешь. Зато всё нативно работает, и “танцы с бубном” отсутствуют: во всех трех операционных системах есть нативная поддержка и возможность поставить эту фс именно на раздел. Ограничения в 4 Гб нет. И в целом, это решение достаточно простое.

Надеюсь, вы узнали что-то новое для себя и выберите подходящий вариант исходя из ваших нужд.

Апдейт 4 февраля 2020:
Оказывается раздел с exfat невозможно ни растянуть, ни сжать. Причём даже на самой винде. Не учёл этот момент при выборе решения. Если нужно изменить размер раздела — придётся только бекапить данные в другое место и пересоздавать раздел уже с нужным размером.
С UDF в этом плане дела не лучше. Вот здесь лежит табличка, описывающая возможности по работе с разделами в gparted.

Источник

Файловые системы Linux в 2020 году: плюсы, минусы, подводные камни

Как вы знаете, перед установкой любой операционной системы Linux вам нужно отформатировать жесткий диск и выбрать наиболее предпочтительную файловую систему. Тут у нас, в 2020, в фаворитах ходит EXT4, и она кажется лучшим вариантом из возможных, но давайте рассмотрим альтернативы, прежде чем слепо отказываться от них?

«Fourth Extended Filesystem», что дословно переводится как «Четвертая расширенная файловая система» полностью обратно совместима с EXT2 и EXT3 и считается стандартом для большинства дистрибутивов Linux, оставаясь такой же популярной, как и ее предшественники.

На сегодняшний день это один из самых безопасных и стабильных вариантов, поскольку он поддерживает ведение журнала, предотвращая (насколько это возможно) потерю данных после сбоя системы или потери питания.

Двумя мощнейшими функциями EXT4 являются так называемые «экстенты» и «отложенное распределение», которые разумно управляют тем, как данные записываются на носитель, для повышения производительности и уменьшения фрагментации.

BtrFS

«b-tree file system» изначально была разработана Oracle и продолжает расти в популярности, так что многие считают ее истинным преемником династии EXT.

Btrfs поставляется с расширенными функциями, такими как автоматическая дефрагментация и прозрачное сжатие. Он следует принципу копирования при записи, сохраняя новые итерации данных и метаданных вместо того, чтобы воздействовать на существующие («теневое копирование»). Это также позволяет делать снимки различных состояний файловой системы, а также легко реплицировать, переносить и инкрементировать резервные копии. Оперативные и автономные проверки файловой системы еще больше снижают вероятность потери данных.

Отдельно стоит отметить, что BtrFS весьма SSD-френдли, поскольку она автоматически отключает свои функции, которые полезны для механических жестких дисков, но могут изнашивать SSD.

XFS была создана Silicon Graphics почти три десятилетия назад для их графических рабочих станций, специализирующихся на рендеринге 3D-графики.

Вот почему XFS остается одним из лучших вариантов для систем, которые постоянно читают и записывают данные. Благодаря использованию «групп размещения» — частей файловой системы, которые содержат свои собственные индексные дескрипторы и свободное пространство — возможно параллельное чтение и запись данных несколькими потоками одновременно. Поддержка отложенного размещения, динамически распределяемых инодов и усовершенствованных алгоритмов упреждающего чтения помогает достичь превосходной производительности, особенно в больших пулах хранения размером до сотен терабайт.

Однако, её поддержка журналирования ограничена, особенно если сравнивать с более современными альтернативами, и, возможно, она более склонна к потере данных. Также плохо масштабируется для более типичных повседневных и, в основном, однопоточных сценариев, например, при удалении нескольких фотографий из папки «Изображения». Другими словами, это история про настройку собственного дата-центра, а не обычной домашней машины.

Одна из (относительно) более новых файловых систем, «Flash-Friendly File System», как следует из самого названия, является одним из лучших вариантов для использования с хранилищем на основе флешь-памяти.

Изначально созданный для этой цели компанией Samsung, F2FS разбивает носитель на более мелкие части, которые в свою очередь делит на еще более мелкие части, которые в свою очередь делит, ну вы поняли. А дальше она старается использовать множество этих зон вместо повторного использования одних и тех же. В сочетании с поддержкой TRIM / FITRIM это делает её более удобной для флешь-носителей с ограниченным числом операций записи.

Нет смысла углубляться в возможности F2FS, потому что, если речь идет об использовании с обычными носителями, она – абсолютно заурядная заурядность, не выделяющаяся ни в отношении скорости, ни в отношении безопасности, и любая другая файловая система предложит вам набор функций получше. Хотя, стоит отметить, что дискуссия принимает совершенно другой оборот, когда речь заходит за флешь-хранилища, для которых она и разрабатывалась.

OpenZFS/ZFS

OpenZFS — это ветвь файловой системы Zettabyte (ZFS), которая изначально появилась в Solaris от Sun. До 2010 года ZFS можно было использовать в Linux в основном через FUSE из-за проблем с лицензированием. После 2010 года началась разработка опенсорсной версии, а уже к 2016 году Ubuntu включила ее поддержку по умолчанию. С тех пор, когда люди ссылаются на «ZFS», они обычно имеют ввиду именно эту ветку, вместо Solaris ZFS — который также продолжает развиваться, но идет по параллельному пути.

ZFS отличается от всех альтернатив тем, что сочетает файловую систему с менеджером томов. По этой причине он управляет не только файлами и каталогами, но и физическими носителями, на которых они находятся. Благодаря этому каждое устройство хранения может быть назначено пулу, который обрабатывается как один ресурс. Если вам не хватает места, вы можете добавить новое хранилище в этот пул, чтобы расширить его, позволяя ZFS позаботиться о деталях.

ZFS также следует принципу copy-on-write, так называемого, копирования при записи, где вместо изменения существующих данных он сохраняет только изменения («дельты») между старой и новой версиями. Это обеспечивает прозрачное, интеллектуальное хранение нескольких копий данных, не занимая много места, которое может работать как резервное копирование или снэпшоты. Пользователь может откатиться к предыдущим состояниям файловой системы, отменить изменения или наоборот: перенести все изменения в клоны существующих данных.

Это некоторые из функций, которые помогают практически исключить любую возможность потери данных — по крайней мере, в теории.

Журналируемая файловая система от IBM была одной из первых файловых систем, которая поддерживала журналирование, что привело к снижению вероятности потери данных. Она использует экстенты, как и многие другие современные альтернативы, а также группы размещения, такие как XFS, с целью обеспечения высокой производительности чтения / записи.

Не отдавая предпочтения какой-либо одной функции, она отлично подходит для различных задач при разных нагрузках.

К сожалению, это также означает, что она не является превосходной ни в одной. Кроме того, есть кое-какие проблемы, которые негативно влияют на оценку пользователей при выборе файловой системы для своего хранилища. Например, она может отложить обновление своего журнала на неопределенное время, увеличивая вероятность потери данных и почти сводя на нет тот факт, что это файловая система журналирования. Лучше параллельные записи, которые наиболее полезны для серверов и больших баз данных, но работают хуже, чем EXT4 в более популярных сценариях использования настольных компьютеров.

Это, вероятно, причины, по которым она не так популярна, как другие файловые системы, которые либо быстрее работают, либо лучше защищают данные от потери.

Что вам стоит использовать?

Существует причина, по которой EXT4 является дефолтным выбором для большинства дистрибутивов Linux. Она проверена, протестирована, стабильна, отлично работает и широко поддерживается. Если вы ищете стабильность, EXT4 — лучшая файловая система Linux для вас.

Если вы не боитесь иметь дело с несколько менее зрелой экосистемой, вам стоит также рассмотреть BtrFS.

Для использования на сервере, где вы хотите полностью исключить любую возможность потери данных, там, где стабильность – второе имя, вам стоит попробовать ZFS. Впрочем, чтобы смочь использовать ее на всю катушку, вам придется уйти в чтение с головой.

Для флэш-носителей F2FS является лучшим вариантом, это даже не обсуждается.

Какую бы файловую систему вы ни выбрали, не забудьте заранее полностью стереть ваш жесткий диск, если вы хотите сделать его существующий контент практически не восстанавливаемым.

Не забывайте использовать комментарии, чтобы высказать ваше ценное мнение по поводу файловых систем и статьи в общем.

Источник