Btrfs ili ext4: pregled sistema, performanse, konverzija

U Linuxu je sve fajl. Tip organizacije u Linuxu je dobra osnova za poboljšanje sigurnosti OS-a. Sistemi se montiraju u direktorij čije datoteke čine njegov sadržaj. Takav direktorij naziva se tačka montiranja. Kada se montira BTRFS i EXT4 sistem datoteka, on će otkriti sopstvene datoteke tačke montiranja. Ova izuzetna karakteristika Linuxa omogućava vam da brzo montirate i deinstalirate različite sisteme datoteka, bez potrebe za drajverima. To korisnicima i programerima daje slobodu izbora za obradu dokumenata.

Istorija razvoja sistema datoteka

Prilikom pisanja originalnog Linux kernela, Linusu Torvaldsu je bio potreban novi sistem datoteka, ali nije želio da ga napiše i samo je koristio Minix, koji je napisao Andrew sa. Tanenbaum i biti dio Unix-like Minix OS, napisan za obrazovne svrhe. Njegov kod je i dalje slobodno dostupan i ima odgovarajuću licencu.

Minix ima strukture, od kojih se većina nalazi na particiji na kojoj se generiše sistem datoteka - ovo je Sektor za pokretanje u prvom sektoru hard diska gde je instaliran. Blok za pokretanje uključuje zapis za pokretanje i particionu tabelu.

Originalni EXT (prošireni) sistem datoteka napisao je Rémy Card i objavljen u saradnji sa Linuxom 1992.godine, kako bi se prevazišla neka ograničenja veličine Minix-a. Glavne strukturne promjene uticale su na metapodatke OS-a (UFS) zasnovanog na Unixu, poznatog i kao FFS. EXT je imao značajnih problema i brzo je zamijenjen EXT2, a zatim EXT3.

EXT4 je najnovija modifikacija originalnog sistema datoteka. Poboljšava performanse, funkcionalnost i protok operativnog sistema. Metapodaci i kontrolni sumi su dodani radi sigurnosti. Vremenske oznake su poboljšane sa dodatkom intervala do nanosekundi.

U 2014. godini dogodile su se značajne promjene - dvije najvažnije profesionalne Linux distribucije Red Hat i SUSE, oprostili su se od klasičnog EXT sistema datoteka i objavili nove standarde-BTRFS i XFS. B-tree je sistem datoteka nove generacije za Linux, izgovara se Butter FS ili B-tree FS. BTRFS ima niz funkcija koje ga čine atraktivnim rješenjem za lokalnu memoriju diska. Međutim, konačni izbor BTRFS-a ili EXT4-a je na korisniku.

Vrste Datoteka

U Linuxu se sve tretira kao fajl, čak i uređaji kao što su štampači i disk jedinice. Pošto su svi podaci u suštini tok bajtova, svaki uređaj se logično može tretirati kao fajl.

Da biste napravili pravi izbor-BTRFS ili EXT4, morate razumjeti strukturu sistema datoteka. Svi fajlovi u Unixu se mogu podijeliti u 3 tipa, i to:

• Redovno;
• katalozi;
• uređaji.

Posljednja dva intuitivno nisu slična fajlovima, pa se smatraju "posebnim". . Prvi gore navedeni tip je običan fajl, odnosno bez "posebna svrha". Sastoji se od tokova podataka (bajtova) pohranjenih na nekom fizičkom uređaju. Primjeri su jednostavni tekstualni dokumenti, aplikacije koje sadrže izvorni kod visokog nivoa, izvršni tekst i binarne datoteke.

Drugi tip je posebna datoteka koja se zove direktorij. Ovaj tip djeluje kao kontejner za druge kategorije koje se nazivaju poddirektorij. Oni ne sadrže podatke u korisničkom smislu, već samo linkove do datoteka sadržanih u njima.

Treća kategorija pomenuta gore je uređaj. Ovo je još jedan poseban tip koji se koristi za opisivanje fizičkog uređaja, kao što je štampač ili prenosni uređaj za skladištenje podataka. U ovom slučaju BTRFS ili EXT4 neće sadržavati nikakve podatke, već jednostavno prikažite informacije koje dolaze na opisani uređaj.

BTRFS: Skaliranje za skladištenje

BTRFS se zasniva na kopiranju krave B-stabla. Prema Chrisu Masonu, autoru BTRFS-a, njegov cilj je bio da dozvoli Linuxu da smanji raspoloživo skladište. Skaliranje nije samo pristup skladištu, već i mogućnost administracije i upravljanja pomoću jednostavnog interfejsa koji omogućava korisnicima da vide šta se koristi, čineći proces pouzdanijim. Stoga izbor BTRFS ili EXT4 ima više prednosti u odnosu na prvi standard.

BTRFS je takođe sistem skladištenja zasnovan na obimu, kao što je XFS. To spašava prostor za male datoteke i indeksirani direktoriji i podržava dinamiku "inode plasman". Ona upravlja više uređaja za pohranu i pruža podršku za RAID interleaving, mirroring, i co-interleaving i mirroring. Takođe ima podršku za fleš diskove sa direktnom podrškom za TRIM/reset operacije.

Sistem podržava komprimirane, upisive i dostupne podatke za čitanje snimaka, kao i efikasnu inkrementalnu sigurnosnu kopiju. Epitome vam omogućava da odvojite unutrašnje korijene sistema datoteka, kao i implementaciju kvota i eksternu deduplikaciju. Ove karakteristike su veoma korisne u ugrađenim sistemima visoke dostupnosti.

BTRFS ima minimalne informacije pohranjene na fiksnim lokacijama. Ovo je prednost za EXT2/3 / 4 migraciju, jer je moguća konverzija na mjestu pod uslovom da ima dovoljno slobodnog prostora. Pored toga, standard je baza za skladištenje za Ceph, sistem datoteka klastera. Ovi argumenti su dovoljni za korisnika prilikom odabira BTRFS i EXT4.

Prošireni sistem

Ovaj dugogodišnji standard je porodica koja uključuje EXT2, EXT3 i EXT4 i još uvijek se de facto široko koristi.

EXT2 je predstavljen 1993. godine i podržavao je Linux funkcije kao što su simboličke veze i duga imena datoteka, obrađeni volumeni do 32 TB i datoteke veličine do 2 TB. Format se i dalje koristi u mnogim skladištima zasnovanim na flash-u zajedno sa masnoćom. Nedostaje mu sistem dnevnika svojstven EXT3 i EXT4 standardima. Hijerarhija na više nivoa koristi se za hostovanje EXT2, koji omogućava brz pristup manjim fajlovima. Velike datoteke dodaju vezu na jedan i dva nivoa prije nego što postanu dostupne.

EXT4 ima brojne funkcije, uključujući sisteme datoteka veličine do 1 bajta i datoteke do 16 TB. Ekstenti zamjenjuju tradicionalni mehanizam za mapiranje blokova koji se koristio kod ranijih srodnika. Uprkos kompatibilnosti sa unazad, EXT4 se ne može montirati kao EXT3 ako su omogućene novije funkcije kao što je extents podrška.

EXT4 podržava konstantnu pre-alokaciju-korisno za aplikacije kao što su streaming medija gdje su performanse sekvencijalnog pristupa najvažnije. Takođe podržava odloženu alokaciju, monoblok alokator, brzu validaciju i dnevnike za povećanu pouzdanost.

Format sljedeće generacije

BTRFS je standard sljedeće generacije za Linux, dizajniran za velike datoteke i sistem od nule, snimke, pojednostavljenu administraciju, integrirano RAID i upravljanje volumenom.

BTRFS ima prednosti u odnosu na EXT4:

1. Ugrađeni integritet podataka-sume i metapodaci.
2. Otkrivanje i uklanjanje oštećenja podataka, poboljšava ukupnu pouzdanost sistema datoteka.
3. Stvaranje laganih kopija i klonova datoteka ili čitavih struktura direktorija sa minimalnim dodatnim zahtjevima za prostorom na disku. Ova funkcija je posebno korisna u kombinaciji sa tehnologijama virtuelizacije, na primjer, , za čuvanje slike virtuelnih mašina i Linux kontejnera.
4. Brzo pronalazi najnovije promjene fajla.
5. Poboljšava sigurnosne kopije, umjesto da mora zaobići cijelu strukturu direktorija za datoteke koje su modificirane, sistem datoteka može direktno pružiti ove informacije.
6. Odbacite i TRIM podrška.
7. Optimizirana podrška za SSD (Flash) uređaje za pohranu, omogućavajući im oporavak sektora iz izbrisanih datoteka za buduće operacije pisanja.
8. Integracija snimaka sa upravljanjem Yum paketima.
9. Omogućava vam da brzo vratite ažuriranja softvera i OS-a ili brzo pokrenete sistem na stariji nivo zakrpe.
10. Online Defragmentacija. Sprečava fragmentaciju kada se mnogo malih datoteka kreira i briše brzo i na taj način poboljšava ukupne performanse sistema datoteka smanjenjem broja pristupa disku.
11. Čišćenje sa ispravkom greške. Pronalazi i popravlja datoteka oštećenje sistema automatski.
12. Kompresija podataka na mreži. Povećava skladišni kapacitet i smanjuje broj I / o operacija.
13. Integrisana podrška za više uređaja. Omogućava vam da pokrijete jedan sistem datoteka na više diskova bez zasebnog Upravitelja volumena i pruža RAID funkciju za povećanje redundantnosti ili performansi.

Poređenje: BTRFS vs EXT4

Ne tako davno, korisnici Linuxa su i dalje radili sa sistemima datoteka koji su se malo promijenili od dana Unixa, na primjer, EXT3. Standard koristi pokazivače blokova, indeks svake datoteke centralne strukture podataka koji sadrži sve informacije o datoteci i listu pokazivača za svaki pojedinačni blok.

Kasniji EXT4 standardi koriste pokazivače za "extents". Svaki predstavlja grupu susjednih blokova. Zato što rade sa stalnim skladištenjem podataka na osnovu opsega, što značajno smanjuje troškove upravljanja prostorom datoteka.

BTRFS takođe koristi ekstente, ali oni se značajno razlikuju od ostalih Linux OS-a i mogu kopirati prilikom pisanja krave. Kada se podaci prepisuju u EXT4, novi podaci se pišu na postojećim podacima na uređaju za pohranu, uništavajući staru kopiju. BTRFS premješta prepisane blokove na drugu lokaciju i tamo piše nove, ostavljajući staru kopiju na mjestu.

Druga važna funkcija BTRFS-a je ugrađeni menadžer. BTRFS može obuhvatiti više fizičkih uređaja u brojnim RAID konfiguracijama. Bilo koji obim je skup jedan ili više više fizičkih diskova se takođe može podeliti na "liftove", koji se smatraju nezavisnim sistemima koji dele jedan skup fizičkih volumena. Dakle, BTRFS vam omogućava da grupišete deo ili sve skladište u veliki bazen, a zatim podelite ovaj bazen između skupa sistema datoteka, od kojih svaki ima svoja ograničenja.

BTRFS nudi širok spektar drugih funkcija koje nisu podržane drugim standardima Linux datoteka. Može izvršiti potpunu provjeru i podataka i metapodataka, što ga čini pouzdanim prije mogućeg oštećenja podataka na hardveru. Puna kontrolna suma je skupa, tako da će se koristiti samo u malom broju instalacija.

Podaci se mogu pohraniti na disk u komprimiranom obliku. Funkcija primanja/prijenosa koristi se kao dio dodatnih sigurnosnih šema. Operativni mehanizam za defragmentaciju ispravlja fragmentirane datoteke u pokrenutom sistemu. U jezgru 3.12 dodata je funkcija deduplikacije van mreže koja skenira blokove koji sadrže duplicirane podatke i urušava ih u jednu zajedničku kopiju.

Uprkos činjenici da Poređenje EXT4 i BTRFS ide u prilog potonjem standardu, velika nova funkcionalnost BTRFS-a nije besplatna. U mnogim slučajevima, administratori mogu odlučiti da su troškovi povezani sa BTRFS nadmašuju prednosti. Čim postane općeprihvaćeno da je BTRFS spreman za javnu upotrebu u stvarnom svijetu, postoji šansa da će se standard pojaviti u mnogim sistemima.

Odabir modela za SSD

Prilikom postavljanja nove Linux instalacije sa SSD-om, mnogi korisnici ne znaju sa kojim sistemom datoteka da rade. Ovo je razumljivo, jer kada korisnici instaliraju Linux, često biraju podrazumevane postavke.

SSD-BTRFS ima mnogo protivnika. Kažu da je nestabilan, a čini se da je to tačno, jer je još uvijek u teškom faza razvoja. Međutim, to je zapravo prilično solidan sistem datoteka za osnovnu aplikaciju, posebno za SSD uređaje.

BTRFS ne vodi dnevnik za razliku od ostali sistemi, spremanje dragocjenog prostora za SSD. Takođe podržava TRIM, važnu značajku za vlasnike čvrstih pogona. TRIM vam omogućava da izbrišete neiskorištene blokove, što je izuzetno važno za održavanje zdravlja takvog diska u Linuxu.

SSD-EXT4 je najkorišćeniji i najpouzdaniji sistem u Linuxu danas. Koristi se u velikim centrima podataka i u proizvodnji, na svim vrstama čvrstih diskova, uključujući SSD uređaje.

Konverzija Datoteka

Tokom pokretanja sa Live USBumount-a, potrebno je da konvertujete root particiju direktorijuma EXT4 u BTRFS. U suprotnom, nećete moći izvršiti naredbu BTRFS-convert kada se to od vas zatraži:/dev / sda1 se montira.

Algoritam izvršenja:

1. Prijavite se za APP> Ubuntu softverski centar iz menija uredi> Softverski Izvori.
2. Provjerite cijelu listu: pokušajte ponovo apt-get install BTRFS-alati. Preporučuje se korištenje ažuriranog verzija BTRFS-alati. Na primjer, nabavite BTRFS-tools_0.19+20100601-3ubuntu3_amd64.deb i registar: sudo dpkg-i BTRFS-alati v0.19+20100601-3ubuntu3 _amd64.deb
3. Bez ovog ažuriranog alata ne možete izbrisati snimak iz BTRFS-a.
4. Ako je bilo moguće pretvoriti EXT4 u BTRFS i izvrši se funkcija BTRFS-convert, Prikazat će se sljedeće poruke.

Zatim promijenite UUID u meniju.LST datoteka. Sa Grub Legacy, morate promijeniti vrijednost root=UUID u meniju.LST datoteka za BTRFS particiju ručno. Da biste to učinili, upotrijebite sljedeće redove za Grub-ov meni.LST datoteka. Budući da se skripte i presretanja dodaju u initramfs, initrd, slike u direktoriju za pokretanje moraju se ažurirati.

Pretvaranje particije diska

Prije izvođenja konverzije korijenskog sistema datoteka, unaprijed se vrši potpuna sigurnosna kopija OS-a, za mogući budući oporavak.

Proces pretvaranja EXT2, EXT3 ili EXT4 u BTRFS root datoteke:

1. Izvršite naredbu mount da odredite uređaj koji je montiran kao root i tip sistema datoteka.
2. Pomoću naredbe ls-l odredite da li mapirani uređaj odgovara / dev / vg hostol6/lv_root, a root fajl sistem odgovara particiji diska / dev / sda2.
3. Isključite računar.
4. Preuzeto sa Oracle Linux CD-a za pokretanje, DVD-a ili ISO-a.
5. U meniju instalacija izaberite Rescue instalirani sistem. Kada se to od vas zatraži, odaberite jezik i tastaturu, Lokalni CD/DVD kao instalacijski medij, a zatim "ne" da zaobiđete pokretanje mrežnog interfejsa.
6. Odaberite" Preskoči " da zaobiđete odabir okruženja za oporavak.
7. Odaberite Start shell da dobijete Bash shell prompt (bash-4.1#) na dnu ekrana.
8. Ako je postojeći korijenov sistem konfiguriran kao LVM volumen, upotrijebite sljedeću naredbu za pokretanje grupe volumena: vg_hostol6.
9. Pokrenite ispravnu verziju fsck-a, na primjer, fsck.ext3 ili fsck. ext4, za provjeru i popravljanje integriteta sistema.
10. Pretvorite sistem u BTRFS.
11. Kreirajte tačku montiranja (/mnt 1) za transformirani korijenski sistem.
12. Upotrijebite naredbu za uređivanje datoteke/mnt1/etc / fstab i promjenu tipa BTRFS korijenskog sistema.
13. Kreirajte datoteku sa automatskim oznakama .u korijenu montiranog sistema.
14. Prisustvo .datoteke autorelabel upućuje se Linux da ponovo kreira sigurnosne atribute za sve datoteke u sistemu.
15. Demontirajte konvertovani root sistem.
16. Izvucite CD, DVD ili ISO za pokretanje i ponovo pokrenite sistem.

Synology: SSD optimizacija

BTRFS se pojavio relativno nedavno na syno-u, već se smatra stabilnim rješenjem i nudi se kao standard u većini distribucija. Odabir sistema datoteka za SSD-BTRFS i EXT4, na osnovu sljedećih argumenata.

BTRFS je multi - root sistem datoteka ugrađen u Linux kernel 2013. godine i proglašen stabilnim. Može pohraniti zapreminu od 16 miliona TB (16 Eo) i pruža mnoge funkcije:

1. Automatsko SSD otkrivanje i optimizacija. Diskovi bez ploča imaju koristi od određenih optimizacija i ovo je razvojni problem. SF se inicijalno smatra, posebno u EXT4, ako je potrebno da se onemogući određene opcije tokom uređivanje, kao što je vrijeme snimanja datoteke.
2. Linear RAID je koristan kada korisnik ima različite i raznovrsne nosioce podataka koje je potrebno kombinovati za obradu, na primer, NAS dodavanjem NFS servera. To nije moguće sa RAID karticom, sa MDADM ili sa LVM. BTRFS JBOD nudi više šanse za spremanje podataka, posebno s malim brojem diskova, tako da izbor standarda za Synology - BTRFS i EXT4, ostaje za prvi tip.
3. Nakon početne pune rezervne kopije samo za čitanje, BTRFS može izvršiti inkrementalne rezervne kopije sa rotacijom, na primer, čuvati jednu rezervnu kopiju dnevno, zatim jednu mesečno, a zatim jednu godišnje. Prenos snimaka se takođe dešava postepeno, lakše i brže nego korišćenje "rsync", jer sistem može razlikovati brisanje datoteke i jednostavno preimenovanje stabla.

BTRFS je Linux sistem datoteka sljedeće generacije i mijenja preferencije korisnika u pogledu izbora. Ovo je pravi mobilni alat za koji je potrebna obuka kako rastu zahtjevi potrošača.