Btrfs vagy ext4: rendszer áttekintés, teljesítmény, átalakítás

A Linuxban minden egy fájl. A Linuxban a szervezet típusa jó alapot jelent az operációs rendszer biztonságának javításához. A rendszerek egy könyvtárba vannak szerelve, amelynek fájljai alkotják annak tartalmát. Egy ilyen könyvtárat csatolási pontnak hívnak. Amikor a Btrfs és EXT4 fájlrendszer fel van szerelve, a csatolási pont saját fájljait észleli. A Linux ezen figyelemre méltó tulajdonsága lehetővé teszi a különböző fájlrendszerek gyors csatlakoztatását és eltávolítását, illesztőprogramok nélkül. Ez a felhasználók és a fejlesztők számára választási szabadságot biztosít a dokumentumfeldolgozáshoz.

A fájlrendszer fejlesztésének története

Az eredeti Linux kernel írásakor Linus Torvalds-nak új fájlrendszerre volt szüksége, de nem akarta megírni, csak a Minix-et használta, amelyet Andrew írt. Tanenbaum és a UNIX-szerű Minix operációs rendszer része, oktatási célokra írva. Kódja továbbra is szabadon elérhető, és rendelkezik a megfelelő licenccel.

A Minix olyan struktúrákkal rendelkezik, amelyek többsége a partícióban található, ahol a fájlrendszert generálják - ez a rendszerindító szektor a merevlemez első szektorában, ahol telepítve van. A boot blokk tartalmaz egy boot rekordot és egy partíciós táblát.

Az eredeti EXT (Extended) fájlrendszert az R Enterprises Card írta és a Linuxszal együtt adták ki 1992-ben, hogy leküzdjék a Minix méretbeli korlátait. A fő szerkezeti változások befolyásolták a UNIX-alapú operációs rendszer (UFS), más néven FFS metaadatait. Az EXT-nek jelentős problémái voltak, ezért gyorsan felváltotta az EXT2, majd az EXT3.

EXT4 az eredeti fájlrendszer legújabb módosítása. Javítja az operációs rendszer teljesítményét, funkcionalitását és teljesítményét. A biztonság érdekében metaadatok és naplóellenőrző összegek kerültek hozzáadásra. Az időbélyegek javultak, akár nanoszekundumos intervallumok hozzáadásával.

2014-ben jelentős változások történtek - a két legfontosabb professzionális Linux disztribúció, a Red Hat és a SUSE elbúcsúzott a klasszikus EXT fájlrendszertől, és új szabványokat adott ki - BTRFS és XFS. A B-tree egy következő generációs fájlrendszer Linux, kiejtett vaj FS vagy B-fa FS. A BTRFS számos olyan funkcióval rendelkezik, amelyek vonzó megoldást jelentenek a helyi lemez tárolására. A Btrfs vagy az EXT4 végső választása azonban a felhasználótól függ.

Fájltípusok

A Linuxban mindent fájlként kezelnek, még olyan eszközöket is, mint a nyomtatók és a lemezmeghajtók. Mivel az összes adat lényegében bájtfolyam, minden eszköz logikusan fájlként kezelhető.

A megfelelő választás érdekében-BTRFS vagy EXT4, meg kell értenie a fájlrendszer szerkezetét. A Unix összes fájlja 3 típusra osztható, nevezetesen:

• Rendszeres;
• katalógusok;
• eszközök.

Az utolsó kettő nem intuitív módon hasonlít a fájlokhoz, ezért "különlegesnek"tekintik őket. . A fent felsorolt első típus egy közönséges fájl, azaz anélkül "különleges cél". Valamilyen fizikai eszközön tárolt adatfolyamokból (bájtokból) áll. Példák egyszerű szöveges dokumentumok, magas szintű forráskódot tartalmazó alkalmazások, futtatható szöveg és bináris fájlok.

A második típus egy speciális fájl, amelyet könyvtárnak hívnak. Ez a típus működik, mint egy konténer más kategóriák úgynevezett alkönyvtár. Nem tartalmaznak felhasználói értelemben vett adatokat, hanem csak a benne található fájlokra mutató hivatkozásokat tartalmaznak.

A fent említett harmadik kategória az eszköz. Ez egy másik speciális típus, amelyet egy fizikai eszköz, például nyomtató vagy hordozható tárolóeszköz leírására használnak. Ebben az esetben a BTRFS vagy az EXT4 nem tartalmaz adatokat, hanem egyszerűen megjeleníti a leírt eszközre érkező információkat.

BTRFS: méretezés tároláshoz

BTRFS alapul copy-on-write tehén B-fa. Chris Mason, a BTRFS szerzője szerint célja az volt, hogy lehetővé tegye a Linux számára a rendelkezésre álló tárhely méretezését. A méretezés nem csak a tárhelyhez való hozzáférést jelenti, hanem az egyszerű felület használatával történő adminisztrációt és kezelést is, amely lehetővé teszi a felhasználók számára, hogy lássák, mit használnak, így a folyamat megbízhatóbbá válik. Ezért a BTRFS vagy az EXT4 választása több előnnyel jár az első szabványhoz képest.

A BTRFS egy kiterjedésalapú tárolórendszer is, mint például az XFS. Ez megment hely kis fájlok és indexelt könyvtárak és támogatja a dinamikus "inode elhelyezés". Több tárolóeszközt kezel, és támogatja a RAID interleaving, mirroring és co-interleaving és tükrözést. Támogatja a flash meghajtókat is, közvetlen Támogatással a TRIM / reset műveletekhez.

A rendszer támogatja a tömörített, írható és hozzáférhető adatokat a pillanatképek olvasásához, valamint a hatékony növekményes biztonsági mentést. Az Epitome lehetővé teszi a fájlrendszer belső gyökereinek elválasztását, valamint a kvóták és a külső deduplikáció végrehajtását. Ezek a funkciók nagyon hasznosak a beágyazott magas rendelkezésre állású rendszerekben.

A BTRFS minimális információt tárol rögzített helyeken. Ez előnye az EXT2/3 / 4 migrációnak, mivel a helyben történő átalakítás lehetséges, feltéve, hogy elegendő szabad hely van. Ezenkívül a szabvány a Ceph, a fürt fájlrendszer tárolási alapja. Ezek az argumentumok elegendőek a felhasználó számára a BTRFS és az EXT4 kiválasztásakor.

Bővített rendszer

Ez a régóta fennálló szabvány egy olyan család, amely magában foglalja az EXT2, EXT3 és EXT4 - et, és még mindig de facto széles körben használják.

Az EXT2-t 1993-ban vezették be, és olyan Linux funkciókat támogatott, mint a szimbolikus linkek és a hosszú fájlnevek, legfeljebb 32 TB méretű köteteket és legfeljebb 2 TB méretű fájlokat kezeltek. A formátumot továbbra is sok flash-alapú tárolóban használják a FAT mellett. Hiányzik belőle az EXT3 és EXT4 szabványokban rejlő naplórendszer. Az EXT2 tárolásához többszintű hierarchiát használnak, amely gyors hozzáférést biztosít a kisebb fájlokhoz. A nagy fájlok egy - és kétszintű linket adnak hozzá, mielőtt elérhetővé válnak.

Az EXT4 számos funkcióval rendelkezik, beleértve a legfeljebb 1 bájt méretű fájlrendszereket és a legfeljebb 16 TB fájlokat. Extents helyettesíti a hagyományos blokk leképezési mechanizmus használt korábbi rokonok. A visszamenőleges kompatibilitás ellenére az EXT4 nem szerelhető fel EXT3-ként, ha az újabb funkciók, például az extents támogatás engedélyezve vannak.

Az EXT4 támogatja az állandó előelosztást-hasznos olyan alkalmazásokhoz, mint például a streaming média, ahol a szekvenciális hozzáférési teljesítmény a legfontosabb. Támogatja a halasztott allokációt, a monoblokk allokátort, a gyors érvényesítést és a naplókat a nagyobb megbízhatóság érdekében.

Következő generációs formátum

A Btrfs a Linux következő generációs szabványa, amelyet nagy fájlokhoz és rendszerekhez terveztek a semmiből, pillanatfelvételek, egyszerűsített adminisztráció, integrált RAID és kötetkezelés.

A BTRFS-nek előnyei vannak az EXT4-hez képest:

1. Beépített adatintegritás-ellenőrző összegek és metaadatok.
2. Felderítése és megszüntetése az adatok a korrupció, javítja az általános megbízhatóságát a fájlrendszer.
3. Fájlok vagy teljes könyvtárszerkezetek könnyű másolatainak és klónjainak létrehozása minimális további lemezterület-igény mellett. Ez a funkció különösen hasznos a virtualizációs technológiákkal kombinálva, például, , tárolásra virtuális gépek és Linux konténerek képei.
4. Gyorsan megtalálja a legújabb fájlváltozásokat.
5. Javítja a biztonsági mentési műveleteket, ahelyett, hogy megkerülné a módosított fájlok teljes könyvtárszerkezetét, a fájlrendszer közvetlenül megadhatja ezeket az információkat.
6. Elvetés és vágás támogatás.
7. Optimalizált támogatás a szilárdtestalapú (Flash) tárolóeszközökhöz, lehetővé téve számukra a törölt fájlok szektorainak helyreállítását a jövőbeni írási műveletekhez.
8. Pillanatképek integrálása a yum Csomagkezeléssel.
9. Lehetővé teszi a szoftver és az operációs rendszer frissítéseinek gyors visszaállítását, vagy a régebbi patch szintre történő gyors indítást.
10. Online töredezettségmentesítés. Megakadályozza a töredezettséget, amikor sok kis fájlt hoznak létre és törölnek gyorsan egymás után, és ezáltal javítja a fájlrendszer általános teljesítményét a lemezelérések számának csökkentésével.
11. Tisztítás hibajavítással. Keresés és javítás fájl rendszer korrupció automatikusan.
12. Online adattömörítés. Növeli a tárolókapacitást és csökkenti az I / O műveletek számát.
13. Integrált támogatás több eszközhöz. Lehetővé teszi, hogy egyetlen fájlrendszert több lemezen lefedjen külön kötetkezelő nélkül, és RAID funkciókat biztosít a redundancia vagy a teljesítmény növelése érdekében.

Összehasonlítás: BTRFS vs EXT4

Nem is olyan régen a Linux felhasználók még mindig olyan fájlrendszerekkel dolgoztak, amelyek a Unix napja óta alig változtak, például az EXT3. A szabvány blokkmutatókat használ, a központi adatstruktúra minden fájljának indexét, amely tartalmazza a fájlra vonatkozó összes információt, valamint az egyes blokkokhoz tartozó mutatók listáját.

A későbbi EXT4 szabványok mutatókat használnak a "kiterjesztésekhez". Mindegyik összefüggő blokkok csoportját képviseli. Mivel az adatok kiterjedésen alapuló folyamatos tárolásával dolgoznak, ami jelentősen csökkenti a fájlterület kezelésének költségeit.

A BTRFS kiterjesztéseket is használ, de jelentősen különböznek a többi Linux operációs rendszertől, és képesek másolni a COW írásakor. Amikor az EXT4-ben felülírja az adatokat, az új adatok a tárolóeszközön meglévő adatok tetejére kerülnek, megsemmisítve a régi példányt. A BTRFS áthelyezi a felülírt blokkokat egy másik helyre, majd újakat ír oda, a régi példányt a helyén hagyva.

A BTRFS másik fontos funkciója a beépített kezelő. A BTRF-EK több fizikai eszközt is lefedhetnek számos RAID-konfigurációban. Bármely kötet egy sor egy vagy több több fizikai lemezre is fel lehet osztani "felvonók", amelyeket független rendszereknek tekintünk, amelyek egyetlen fizikai kötetet osztanak meg. Így a BTRFS lehetővé teszi, hogy a tároló egy részét vagy egészét egy nagy készletbe csoportosítsa, majd ezt a készletet felosztja egy fájlrendszer-készlet között, amelyek mindegyikének megvannak a maga korlátai.

A BTRFS számos olyan funkciót kínál, amelyeket más Linux fájlszabványok nem támogatnak. Mind az adatok, mind a metaadatok teljes ellenőrző összegét elvégezheti, ami megbízhatóvá teszi a hardver esetleges adatsérülése előtt. A teljes ellenőrző összeg drága, ezért csak kis számú telepítésben fogják használni.

Az adatok tömörített formában tárolhatók a lemezen. A vételi / átviteli funkciót további biztonsági mentési sémák részeként használják. Az operatív töredezettségmentesítési mechanizmus kijavítja a töredezett fájlokat egy futó rendszerben. A core 3-ban.12 hozzáadott egy offline deduplikációs funkciót, amely beolvassa a duplikált adatokat tartalmazó blokkokat, majd egy megosztott példányba összeomlik.

Annak ellenére, hogy az EXT4 és a BTRFS összehasonlítása az utóbbi szabvány mellett szól, a Btrfs nagyszerű új funkciói nem ingyenesek. Sok esetben az adminisztrátorok dönthetnek úgy, hogy a BTRF-ekkel kapcsolatos költségek meghaladják az előnyöket. Amint általánosan elfogadottá válik, hogy a BTRFS készen áll a nyilvános használatra a Való Világban, fennáll annak a lehetősége, hogy a szabvány sok rendszerben megjelenik.

Modell kiválasztása az SSD-hez

Amikor új Linux telepítést állít be SSD-vel, sok felhasználó nem tudja, melyik fájlrendszerrel kell dolgozni. Ez érthető, mert amikor a felhasználók telepítik a Linuxot, gyakran választják az alapértelmezett beállításokat.

Az SSD-BTRFS-nek sok ellenfele van. Azt mondják, hogy instabil, és ez igaznak tűnik, mivel még mindig nehéz helyzetben van fejlődési szakasz. Ez azonban valójában egy elég szilárd fájlrendszer egy alapalkalmazáshoz, különösen a szilárdtestalapú meghajtókhoz.

A BTRFS nem vezet naplót, ellentétben egyéb rendszerek, értékes hely megtakarítása az SSD számára. Támogatja a TRIM-et is, amely fontos jellemzője a szilárdtestalapú meghajtók tulajdonosainak. A TRIM lehetővé teszi a fel nem használt blokkok törlését, ami rendkívül fontos egy ilyen lemez egészségének fenntartásához Linuxban.

SSD-EXT4 a leggyakrabban használt és megbízható rendszer Linux ma. Nagy adatközpontokban és gyártásban használják, minden típusú merevlemezen, beleértve a szilárdtestalapú meghajtókat is.

Fájlkonverzió

Az élő USBumount-ból történő indítás során az EXT4 könyvtár gyökérpartícióját BTRFS-re kell konvertálni. Ellenkező esetben nem tudja végrehajtani a BTRFS-convert parancsot, amikor a rendszer kéri: /dev / sda1 fel van szerelve.

Végrehajtási algoritmus:

1. Jelentkezzen be az alkalmazásba> Ubuntu Szoftverközpont a Szerkesztés menüből> Szoftver Források.
2. Ellenőrizze a teljes listát: próbálja újra az apt-get install BTRFS-tools programot. Javasoljuk, hogy használja a frissített a BTRFS-eszközök verziója. Például kap BTRFS-tools_0.19 + 20100601-3ubuntu3_amd64.deb és regisztráció: sudo dpkg-i BTRFS-tools v0.19 + 20100601-3ubuntu3 _amd64.deb
3. E frissített eszköz nélkül nem törölheti a pillanatképet a BTRFS-ből.
4. Ha lehetséges volt az EXT4 konvertálása BTRFS-re, és a BTRFS-convert funkció végrehajtásra került, a következő üzenetek jelennek meg.

Ezután módosítsa az UUID-t a menüben.lst fájl. A Grub Legacy használatával meg kell változtatnia a root=UUID értéket a menüben.LST fájl a BTRFS partícióhoz manuálisan. Ehhez használja a következő sorokat a Grub menüjéhez.lst fájl. Mivel a parancsfájlok és az elfogások hozzáadódnak az initramfs-hez, az initrd-hez, a rendszerindító könyvtárban lévő képeket frissíteni kell.

Lemezpartíció konvertálása

A root fájlrendszer átalakításának végrehajtása előtt az operációs rendszer teljes biztonsági mentése előre megtörténik a lehetséges jövőbeni helyreállításhoz.

Az EXT2, EXT3 vagy EXT4 konvertálásának folyamata BTRFS gyökérfájlokká:

1. A mount paranccsal határozza meg a rootként csatlakoztatott eszközt és a fájlrendszer típusát.
2. Az ls-l paranccsal állapítható meg, hogy a leképezett eszköz megfelel-e a /dev/vg hostol6/lv_root, a gyökér fájlrendszer pedig a /dev/sda2 lemezpartíciónak.
3. Kapcsolja ki a számítógépet.
4. Letölthető egy Oracle Linux rendszerindító CD - ről, DVD-ről vagy ISO-ról.
5. A telepítés menüben válassza a telepített rendszer mentése lehetőséget. Amikor a rendszer kéri, válassza ki a nyelvet és a billentyűzetet, a helyi CD/DVD-t telepítési adathordozóként, majd a" Nem " lehetőséget a hálózati interfész elindításának megkerüléséhez.
6. Válassza a" Skip " lehetőséget a helyreállítási környezet kiválasztásának megkerüléséhez.
7. Válassza a Start shell parancsot, hogy megkapja a bash shell parancsot (bash-4.1#) A képernyő alján.
8. Ha a meglévő gyökérrendszer LVM kötetként van konfigurálva, a következő paranccsal indítsa el a kötetcsoportot: vg_hostol6.
9. Futtassa az fsck megfelelő verzióját, például az fsck-t.ext3 vagy fsck. ext4, Hogy ellenőrizze és rögzítse a rendszer integritását.
10. Konvertálja a rendszert BTRFS-re.
11. Csatolási pont (/mnt 1) létrehozása a transzformált gyökérrendszer számára.
12. A paranccsal szerkeszthetjük az / mnt1 / etc / fstab fájlt, és módosíthatjuk a Btrfs gyökérrendszer típusát.
13. Hozzon létre egy autorelabel fájlt .a szerelt rendszer gyökerében.
14. A jelenlét .egy autorelabel fájl utasítja SE Linux újra biztonsági attribútumok minden fájlok a rendszerben.
15. Szerelje le az átalakított gyökérrendszert.
16. Bontsa ki a rendszerindító CD-t, DVD-t vagy ISO-t, majd indítsa újra a rendszert.

Synology: SSD optimalizálás

A BTRFS viszonylag nemrégiben jelent meg a syno-n, és már stabil megoldásnak számít, és a legtöbb disztribúcióban szabványként kínálják. Az SSD - BTRFS és EXT4 fájlrendszer kiválasztása a következő argumentumok alapján.

A BTRFS egy 2013-ban a Linux kernelbe épített többgyökeres fájlrendszer, amelyet stabilnak nyilvánítottak. 16 millió TB térfogatot (16 Eo) képes tárolni, és számos funkciót biztosít:

1. Automatikus SSD észlelés és optimalizálás. A lemezek nélküli lemezek bizonyos optimalizációkban részesülnek, és ez egy fejlesztési probléma. Az SF-et kezdetben figyelembe veszik, különösen az EXT4-ben, ha a Szerkesztés során bizonyos opciókat le kell tiltani, például a fájl rögzítési idejét.
2. A lineáris RAID akkor hasznos, ha a felhasználónak különféle adathordozói vannak, amelyeket kombinálni kell a feldolgozáshoz, például egy NAS-t NFS-kiszolgáló hozzáadásával. Ez nem lehetséges RAID kártyával, MDADM-mel vagy LVM-mel. A BTRFS JBOD több lehetőséget kínál az adatok mentésére, különösen kis számú lemez esetén, így a Synology - BTRFS és EXT4 szabvány kiválasztása az első típusnál marad.
3. A kezdeti teljes, csak olvasható biztonsági mentés után a BTRFS inkrementális biztonsági mentéseket hajthat végre forgatással, például naponta egy, majd havonta egy, majd évente egy biztonsági másolatot tárolhat. A pillanatképek átvitele fokozatosan, könnyebben és gyorsabban történik, mint az "rsync" használata, mivel a rendszer különbséget tud tenni egy fájl törlése és egy fa átnevezése között.

A BTRFS a következő generációs Linux fájlrendszer, amely megváltoztatja a felhasználók preferenciáit a választás tekintetében. Ez egy igazi mobil eszköz, amely képzést igényel a fogyasztói igények növekedésével.