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 fsck будет 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.
