Файловая система xfs windows

Обзор файловых систем: Ext4, Btrfs и Xfs

В операционной системе Linux доступно множество файловых систем на любой вкус. В Linux очень широко используется Ext4, но есть несколько поводов попробовать что-то новое. Например, Btrfs или Xfs.

Давайте рассмотрим самые популярные файловые системы и особенности их работы, а затем займемся их сравнением.

Функции файловых систем

Файловые системы используются для контроля способа записи данных на диск, контроля доступа к этим данным, а также хранения информации и метаданных о файлах. Файловые системы постоянно пересматриваются для предоставления большей функциональности и каждый раз становятся эффективнее.

Зачем разбивать на разделы?

У многих пользователей смутные представления о том, зачем нужны разделы диска. Все операционные системы поддерживают создание и удаление разделов. Linux использует более одного раздела на диске, даже при использовании стандартной процедуры установки. Главная цель разделения дисков на разделы — повышение безопасности в случае возникновения ошибок.

При разбиении жесткого диска на разделы, данные могут быть сгруппированы, а также разделены. При возникновении ошибок, будут потеряны только те, которые находились на поврежденном разделе . В это же время, данные других разделов подвергаются меньшей опасности. Эти принципы датируются днями, когда операционная система Linux не имела журналируемой файловой системы, и любой сбой питания мог привести к катастрофе.

Использование разделов оправдано в целях безопасности и надежности. Нарушение в одной части операционной системы не означает, что весь компьютер подвержен опасности. К примеру, пользователи создают скрипты, программы или веб-приложения, которые начинают заполнять диск. Если диск содержит только один большой раздел, то когда свободное место закончится, система полностью перестанет работать. Но если пользователь хранит данные в отдельных разделах, то переполнение затронет только этот раздел данных, в то время как системные разделы будут продолжать функционировать.

Имейте в виду, что наличие журналируемой файловой системы обеспечит защиту данных только в том случае, если произошел сбой питания или же внезапное отключение запоминающего устройства. Это не защитит данные от битых блоков и логических ошибок в файловой системе. В таких случаях пользователь должен использовать резервный массив нескольких дисков (RAID).

Зачем менять файловые системы?

Файловая система Ext4 — улучшенная версия Ext3, которая, в свою очередь, не что иное, как улучшенная Ext2. Ext4 — очень надежная ФС, которая используется практически во всех дистрибутивах в течение последних нескольких лет. Но её код уже достаточно устарел.

Кроме того, пользователи Linux хотят новых возможностей и функций, которых нет в Еxt4, но они есть в других файловых системах, например, Btrfs и Xfs. Существует программное обеспечение, которое удовлетворяет некоторые из таких потребностей, но поддержка на уровне файловой системы будет работать намного быстрее.

Файловая система Ext4

У Ext4 есть некоторые ограничения, которые впечатляют даже сейчас. Максимальный размер файла составляет 16 тебибайт (что составляет примерно 17,6 терабайт). А это намного больше, чем емкость любого жесткого диска, который может купить обычный пользователь. В то время как наибольший том / раздел, который вы можете сделать с помощью Ext4, составляет 1 эксабайт (что составляет примерно 1152921.5 терабайт).

Известно, что Ext4 работает быстрее, чем Ext3. Как и все современные файловые системы, она журналируемая, а это значит, что Ext4 будет вести журнал расположения файлов на диске, а также записывать туда любые изменения данных. Несмотря на все ее функции, она не поддерживает прозрачное сжатие, дедупликацию данных и прозрачное шифрование. Снимки состояния технически поддерживаются, но это только экспериментальная функция.

Файловая система Btrfs

Это файловая система, которая полностью создана с нуля. Она существует потому, что её разработчик захотел расширить функциональность стандартной файловой системы такими возможностями: снимки состояния, объединение, контрольные суммы и прозрачное сжатие.

Btrfs не зависит от Ext4, но реализует ее лучшие идеи и преимущества, а также свои дополнительные возможности, которые будут очень полезны пользователям, и особенно предприятиям.

Для предприятий, которые используют большие программы с большими базами данных, Btrfs создает непрерывную файловую систему на нескольких жестких дисках, что упрощает консолидацию данных. Дедупликация данных уменьшит фактически занимаемое данными пространство на диске. А зеркалирование данных с Btrfs станет намного проще.

Пользователь может выбрать создание нескольких разделов, чтобы не нужно было выполнять зеркалирование. Учитывая, что Btrfs может охватывать несколько жестких дисков, очень хорошо, что система может поддерживать в 16 раз больше места на жестком диске, чем Ext4. Максимальный размер раздела файловой системы Btrfs составляет 16 эксабайт, столько же составляет максимальный размер файла.

Файловая система XFS

XFS считается расширенной файловой системой. XFS — это высокопроизводительная файловая система с 64-разрядными журналами. Поддержка XFS была включена в ядро Linux примерно в 2002 году. XFS поддерживает максимальный размер файловой системы, равный 8 эксабайт для 64-битной файловой системы.

Но у XFS существуют некоторые ограничения. Например, раздел этой файловой системы не может быть уменьшен, а также наблюдается низкая производительность при работе с большим количеством файлов. RHEL 7.0 использует XFS в качестве файловой системы по умолчанию.

Итак, что лучше использовать? До сих пор Ext4 является наилучшим выбором, несмотря на идентичную производительность с XFS. Но почему? Удобство и «вездесущность» — основные причины. Ext4 — отличная файловая система для настольных или рабочих станций. Она предоставляется по умолчанию, поэтому пользователь может установить на ней операционную систему. Кроме того, Ext4 поддерживает тома до 1 Exabyte и файлы размером до 16 терабайт.

Btrfs предлагает большие объемы до 16 экзабайт как для разделов, так и для файлов, а также повышение отказоустойчивости. Но она до сих пор позиционируется как надстройка над файловой системой, а не интегрирована в операционную систему ФС. Например, чтобы отформатировать раздел в Btrfs необходимо, чтобы был установлен набор инструментов Btrfs.

Несмотря на то, что скорость передачи данных так важна, в Btrfs она выше в самой системе, чем непосредственно при передаче файлов. Btrfs имеет множество полезных функций, таких как Copy-on-Write (CoW), расширенные контрольные суммы, моментальные снимки, самовосстановление данных, дедупликация, а также улучшения, которые обеспечивают целостность данных. У Btrfs нет функций RAID-Z для ZFS, поэтому RAID все еще находится в экспериментальном состоянии с Btrfs. Тем не менее, для чистого хранения данных Btrfs лучше.

На данный момент Ext4 — лучший выбор, так как она распространяется как файловая система по умолчанию, а также она быстрее Btrfs при передаче файлов. Btrfs, безусловно, стоит попробовать, но полностью заменять Ext4 еще рано, это можно будет сделать лишь через несколько лет.

Спасибо за уделенное время на прочтение статьи!

Если возникли вопросы, задавайте их в комментариях.

Подписывайтесь на обновления нашего блога и оставайтесь в курсе новостей мира инфокоммуникаций!

Чтобы знать больше и выделяться знаниями среди толпы IT-шников, записывайтесь на курсы Cisco от Академии Cisco, курсы Linux от Linux Professional Institute на платформе SEDICOMM University.

Источник

Национальная библиотека им. Н. Э. Баумана
Bauman National Library

Персональные инструменты

XFS — это 64-битовая высокопроизводительная журналируемая файловая система, созданная компанией Silicon Graphics, полностью основанная на уже проверенной временем технологии B-деревьев для собственной операционной системы IRIX. 1 мая 2001 года Silicon Graphics выпустила XFS под GNU General Public License. [1]

XFS отличается от других файловых систем тем, что она изначально была рассчитана для использования на дисках большого объёма (более 2 терабайт, см. например, RAID-массивы). Поддержка XFS была включена в ядро Linux версий 2.4 (начиная с 2.4.25, когда Марчело Тозатти (Marcelo Tosatti) посчитал её достаточно стабильной) и 2.6, и, таким образом, она стала довольно универсальной для Linux-систем. Инсталляторы дистрибутивов openSUSE, Gentoo, Mandriva, Slackware, Ubuntu, Fedora и Debian предлагают XFS как вариант файловой системы для установки. FreeBSD стала поддерживать XFS в режиме чтения в декабре 2005 года, с июня 2006 была представлена экспериментальная поддержка записи. Несмотря на это, её предполагалось использовать только для облегчения миграции с Linux, но не основной файловой системы. Поддержка XFS была удалена в FreeBSD 10. Дополнительным условием эффективности XFS является наличие качественного питания (внезапные отключения достаточно неприятны для неё) и больших объемов оперативной памяти на сервере, что позволяет раскрыть весь потенциал механизма отложенного размещения и прочих «ленивых» техник обильно реализованных в XFS. Сильная многопользовательская нагрузка на хранилище — позволяет продемонстрировать XFS свой инновационный механизм параллельной записи и низкую ресурсоемкость.

При этом важно понимать, что идеала не существует, и узким местом именно этой ФС являются операции над большим количество мелких файлов или удаление развесистых деревьев каталогов, — в этом случае, вы вряд ли увидите ту производительность, на которую рассчитывали. Что касается конкретных реализаций, то XFS прекрасно чувствует себя как на Linux, так и на FreeBSD, поэтому выбрать платформу для хранилища здесь есть из чего. [2]

Содержание

Особенности XFS

• 64-битная файловая система.
• Журналирование только метаданных (если не задать иное параметрами).
• Выделение места экстентами (Extent — указатель на начало и число последовательных блоков). В экстентах выделяется место для хранения файлов, а также экстентами хранятся свободные блоки.
• B-tree индексы активно используются для хранения различных данных файловой системы: для списка блоков с inode-ами, списка экстентов с содержимым файла, каталогов файлов, списков экстентов свободных блоков (свободные блоки проиндексированы и по размеру блока, и по расположению). Однако использование b-tree индексов не догма — небольшой файл или каталог может быть размещен прямо внутри inode.
• Отложенное выделение места (Delayed allocation). При записи файла для него выделяется место в памяти, а на диске выделяется место только при записи файла на диск. Таким образом под файл оптимально выделяется место на диске, что уменьшает фрагментацию.
• Изменение размера «на лету» (только увеличение).
• Размещение в нескольких линейных областях (по умолчанию — 4 шт.) т. н. «allocation groups» (увеличивает производительность путём выравнивания активности запросов как к разным дискам на RAID-массивах типа «stripe», так и при асинхронном обращении к файловой системе на обычном диске.)
• Дефрагментация «на лету».
• API ввода-вывода реального времени (для приложений жёсткого или мягкого реального времени, например, для работы с потоковым видео).
• Интерфейс (DMAPI) для поддержки иерархического управления носителями (HSM).
• Инструменты резервного копирования и восстановления (xfsdump и xfsrestore).
• «Индексные блоки» inode выделяются динамически (по мере надобности) и неиспользуемые inode могут освобождаться (высвобождая место для хранения данных).
• Малые «накладные расходы» — размер служебных структур данных. На вновь созданной файловой системе XFS на служебные нужды тратится порядка 0,54 %. Это достигается малым количеством заголовков для групп (allocation groups), а также за счет динамического выделения inode.

Преимущества

• Реализована поддержка очень больших файлов;
• Не смотря на то, что официально XFS везде позиционируется как настоящая 64-битная ФС, стратегия дискового драйвера реализована так, что он везде, где это только возможно, избегает использования 64-битного режима адресации, используя обычную 32-битную адресацию, для чего активно используются AGs (allocation group, AG);
• XFS официально — журналируемая файловая система, — но опять же, с той лишь оговоркой, что фиксируются лишь изменения метаданных, включая операции с суперблоком, AGs, inodes, каталогами и свободным пространством. При этом XFS вообще никак не журналирует пользовательские данные;
• Нужно отметить ярко выраженное следствие применения механизма отложенного размещения, о котором мы упомянули выше: его эффективность прямо пропорциональна имеющейся величине оперативной памяти (RAM), что опять-таки очень выгодно при современных тенденциях серверного оборудования;

Недостатки

• Невозможно уменьшить размер существующей файловой системы.
• Восстановление удалённых файлов в XFS — очень сложный процесс, поэтому на данный момент для этого существует всего лишь несколько программных продуктов, например «Raise Data Recovery for XFS» для ОС Windows.
• Возможность потери данных во время записи при сбое питания, так как большое количество буферов данных хранится в памяти при том что метаданные записываются в журнал (на диск) оперативно. Это характерно и для других файловых систем с журналированием метаданных.
• Сравнительно низкая скорость создания и удаления каталогов.

Создание файловой системы XFS

Чтобы создать файловую систему XFS, используйте команду . Все параметры по умолчанию являются оптимальными для общего пользования. При использовании на блочном устройстве, содержащем существующую файловую систему, используйте опцию , чтобы принудительно перезаписать файловую систему.После того, как создана файловая система XFS, её размер уже не может быть уменьшен. Тем не менее, он может быть увеличен с помощью команды xfs_growfs ⁠ Пример 6.1. команда вывода Ниже приведен пример команды :

Источник