Btrfs alebo ext4: prehľad systému, výkon, konverzia

V Linuxe je všetko súbor. Typ organizácie v Linuxe je dobrým základom pre zlepšenie bezpečnosti OS. Systémy sú pripojené do adresára, ktorého súbory tvoria jeho obsah. Takýto adresár sa nazýva bod pripojenia. Keď je pripojený súborový systém BTRFS a EXT4, zistia sa ním vlastné súbory bodu pripojenia. Táto pozoruhodná vlastnosť systému Linux vám umožňuje rýchlo pripojiť a odinštalovať rôzne súborové systémy bez potreby ovládačov. To dáva používateľom a vývojárom slobodu rozhodnúť sa spracovávať dokumenty.

História vývoja súborového systému

Pri písaní pôvodného linuxového jadra potreboval Linus Torvalds nový súborový systém, ale nechcel ho napísať a použil iba Minix, ktorý napísal Andrew s. Tanenbaum a byť súčasťou Unixového Minix OS, napísaného na vzdelávacie účely. Jeho kód je stále voľne dostupný a má príslušnú licenciu.

Minix má štruktúry, z ktorých väčšina je umiestnená v oddiele, kde je generovaný súborový systém - Toto je zavádzací sektor v prvom sektore pevného disku, kde je nainštalovaný. Zavádzací blok obsahuje zavádzací záznam a tabuľku oddielov.

Pôvodný súborový systém EXT (Extended) napísal Rémy Card a bol vydaný v spojení s Linuxom v roku 1992, aby prekonal niektoré obmedzenia veľkosti Minix. Hlavné štrukturálne zmeny ovplyvnili metadáta operačného systému založeného na Unixe (UFS), známeho tiež ako FFS. EXT mal značné problémy a bol rýchlo nahradený EXT2 a potom EXT3.

EXT4 je najnovšia úprava pôvodného súborového systému. Zlepšuje výkon, funkčnosť a priepustnosť operačného systému. Pre bezpečnosť boli pridané metadáta a kontrolné súčty protokolov. Časové značky boli vylepšené pridaním intervalov až do nanosekúnd.

V roku 2014 došlo k významným zmenám - dve najdôležitejšie profesionálne distribúcie Linuxu Red Hat a SUSE sa rozlúčili s klasickým súborovým systémom EXT a vydali nové štandardy-BTRFS a XFS. B-tree je súborový systém novej generácie pre Linux, vyslovuje sa maslo FS alebo B-tree FS. BTRFS má množstvo funkcií, vďaka ktorým je atraktívnym riešením pre lokálne ukladanie na disk. Konečný výber BTRFS alebo EXT4 je však na používateľovi.

Typy Súborov

V Linuxe sa so všetkým zaobchádza ako so súborom, dokonca aj so zariadeniami, ako sú tlačiarne a diskové jednotky. Pretože všetky údaje sú v podstate prúdom bajtov, s každým zariadením sa dá logicky zaobchádzať ako so súborom.

Aby ste sa mohli správne rozhodnúť-BTRFS alebo EXT4, musíte pochopiť štruktúru súborového systému. Všetky súbory v systéme Unix možno rozdeliť do 3 typov, a to:

• Pravidelný;
• katalóg;
• prístroj.

Posledné dva nie sú intuitívne podobné súborom, takže sa považujú za "špeciálne". . Prvý typ uvedený vyššie je obyčajný súbor, to znamená bez "špeciálny účel". Pozostáva z dátových tokov (bajtov) uložených na nejakom fyzickom zariadení. Príkladmi sú jednoduché textové dokumenty, aplikácie obsahujúce zdrojový kód na vysokej úrovni, spustiteľný text a binárne súbory.

Druhým typom je špeciálny súbor nazývaný adresár. Tento typ funguje ako kontajner pre ďalšie kategórie nazývané podadresár. Neobsahujú údaje v užívateľskom zmysle, ale iba odkazy na súbory v nich obsiahnuté.

Tretia kategória uvedená vyššie je zariadenie. Toto je ďalší špeciálny typ, ktorý sa používa na opis fyzického zariadenia, ako je tlačiareň alebo prenosné úložné zariadenie. V tomto prípade BTRFS alebo EXT4 nebudú obsahovať žiadne údaje, ale jednoducho zobrazia informácie prichádzajúce do opísaného zariadenia.

BTRFS: škálovanie pre ukladanie

BTRFS je založený na copy-on-write krava B-strom. Podľa Chrisa Masona, autora btrfs, jeho cieľom bolo umožniť Linuxu škálovať dostupné úložisko. Škálovanie nie je len prístup k úložisku, ale aj schopnosť spravovať a spravovať pomocou jednoduchého rozhrania, ktoré umožňuje používateľom vidieť, čo sa používa, čím sa proces stáva spoľahlivejším. Preto má výber BTRFS alebo EXT4 viac výhod oproti prvému štandardu.

BTRFS je tiež úložný systém založený na rozsahu, ako napr XFS. Šetrí to priestor pre malé súbory a indexované adresáre a podporuje dynamické "inode umiestnenie". Spracováva viac úložných zariadení a poskytuje podporu pre vkladanie RAID, zrkadlenie a spoločné vkladanie a zrkadlenie. Má tiež podporu pre flash disky s priamou podporou pre operácie TRIM / reset.

Systém podporuje komprimované, zapisovateľné a prístupné údaje na čítanie snímok, ako aj efektívne prírastkové zálohovanie. Epitome vám umožňuje oddeliť interné korene súborového systému, ako aj implementáciu kvót a externú deduplikáciu. Tieto funkcie sú veľmi užitočné v zabudovaných systémoch s vysokou dostupnosťou.

BTRFS má minimálne informácie uložené na pevných miestach. To je výhoda pre migráciu EXT2 / 3 / 4, pretože je možná konverzia na mieste za predpokladu dostatočného voľného miesta. Okrem toho je štandardom úložná základňa pre Ceph, Klastrový súborový systém. Tieto argumenty sú pre používateľa dostatočné pri výbere BTRFS a EXT4.

Rozšírený systém

Tento dlhodobý štandard je rodina, ktorá zahŕňa EXT2, EXT3 a EXT4 a je stále de facto široko používaný.

EXT2 bol predstavený v roku 1993 a podporoval funkcie Linuxu, ako sú symbolické odkazy a dlhé názvy súborov, spracovával zväzky do 32 TB a súbory do veľkosti 2 TB. Formát sa stále používa v mnohých úložiskách založených na flash spolu s FAT. Chýba mu logovací systém vlastný štandardom EXT3 a EXT4. Na hosťovanie EXT2 sa používa viacúrovňová hierarchia, ktorá poskytuje rýchly prístup k menším súborom. Veľké súbory pridávajú jednoúrovňový a Dvojúrovňový odkaz skôr, ako budú k dispozícii.

EXT4 má množstvo funkcií, vrátane súborových systémov do veľkosti 1 bajtu a súborov do 16 TB. Rozsahy nahrádzajú tradičný mechanizmus mapovania blokov používaný u starších príbuzných. Napriek spätnej kompatibilite nie je možné EXT4 pripojiť ako EXT3, ak sú povolené novšie funkcie, ako napríklad podpora extents.

EXT4 podporuje konštantné predbežné pridelenie-užitočné pre aplikácie, ako sú streamovacie médiá, kde je prvoradý výkon sekvenčného prístupu. Podporuje tiež odloženú alokáciu, monoblokový alokátor, rýchlu validáciu a protokoly pre zvýšenú spoľahlivosť.

Formát novej generácie

BTRFS je štandard novej generácie pre Linux, určený pre veľké súbory a systém od nuly, snímky, zjednodušenú správu, integrovanú správu RAID a objemov.

BTRFS má výhody oproti EXT4:

1. Vstavaná Integrita údajov-kontrolné súčty a metadáta.
2. Detekcia a eliminácia poškodenia dát, zlepšuje celkovú spoľahlivosť súborového systému.
3. Vytváranie ľahkých kópií a klonov súborov alebo celých adresárových štruktúr s minimálnymi dodatočnými požiadavkami na miesto na disku. Táto funkcia je užitočná najmä v kombinácii s virtualizačnými technológiami, napríklad, , na skladovanie obrázky virtuálnych strojov a linuxových kontajnerov.
4. Rýchlo nájde najnovšie zmeny súborov.
5. Zlepšuje operácie zálohovania, namiesto toho, aby musel obísť celú štruktúru adresárov pre súbory, ktoré boli upravené, môže súborový systém poskytnúť tieto informácie priamo.
6. Zlikvidujte a orezajte podporu.
7. Optimalizovaná podpora pre polovodičové (Flash) úložné zariadenia, ktoré im umožňujú obnoviť sektory z odstránených súborov pre budúce operácie zápisu.
8. Integrácia snímok so správou balíkov yum.
9. Umožňuje vám rýchlo vrátiť aktualizácie softvéru a operačného systému alebo rýchlo zaviesť systém na staršiu úroveň opráv.
10. Online Defragmentácia. Zabraňuje fragmentácii, keď sa vytvorí a odstráni veľa malých súborov v rýchlom slede za sebou, a tým zlepšuje celkový výkon súborového systému znížením počtu prístupov na disk.
11. Čistenie s korekciou chýb. Nájde a opraví súbor automatické poškodenie systému.
12. Online kompresia dát. Zvyšuje úložnú kapacitu a znižuje počet I / O operácií.
13. Integrovaná podpora viacerých zariadení. Umožňuje pokryť jeden súborový systém na viacerých diskoch bez samostatného správcu zväzkov a poskytuje funkcie RAID na zvýšenie redundancie alebo výkonu.

Porovnanie: BTRFS vs EXT4

Nie je to tak dávno, čo používatelia Linuxu stále pracovali so súborovými systémami, ktoré sa od čias Unixu zmenili len málo, napríklad EXT3. Štandard používa blokové ukazovatele, index každého súboru centrálnej dátovej štruktúry obsahujúci všetky informácie o súbore a zoznam ukazovateľov pre každý jednotlivý blok.

Neskoršie štandardy EXT4 používajú ukazovatele na "rozsahy". Každý predstavuje skupinu súvislých blokov. Pretože pracujú s nepretržitým ukladaním údajov na základe rozsahu, čo výrazne znižuje náklady na správu priestoru súborov.

BTRFS tiež používa rozsahy, ale výrazne sa líšia od ostatných operačných systémov Linux a sú schopné kopírovať pri písaní kravy. Keď sa údaje prepíšu v EXT4, nové údaje sa zapíšu nad existujúce údaje na úložnom zariadení, čím sa zničí stará kópia. BTRFS presunie prepísané bloky na iné miesto a zapíše tam nové, pričom starú kópiu ponechá na svojom mieste.

Ďalšou dôležitou funkciou BTRFS je vstavaný manažér. BTRFS môže zahŕňať viac fyzických zariadení v mnohých konfiguráciách RAID. Akýkoľvek zväzok je súbor jeden alebo viac na viac fyzických diskov možno tiež rozdeliť na" výťahy", ktoré sa považujú za nezávislé systémy zdieľajúce jednu sadu fyzických zväzkov. BTRFS vám teda umožňuje zoskupiť časť alebo celé úložisko do veľkého fondu a potom tento fond rozdeliť medzi súbor súborových systémov, z ktorých každý má svoje vlastné obmedzenia.

BTRFS ponúka širokú škálu ďalších funkcií, ktoré nie sú podporované inými štandardmi súborov Linux. Môže vykonať úplný kontrolný súčet údajov aj metadát, vďaka čomu je spoľahlivý pred možným poškodením údajov na hardvéri. Úplný kontrolný súčet je drahý, takže sa bude používať iba v malom počte inštalácií.

Dáta môžu byť uložené na disku v komprimovanej podobe. Funkcia príjmu/prenosu sa používa ako súčasť ďalších schém zálohovania. Mechanizmus prevádzkovej defragmentácie opravuje fragmentované súbory v bežiacom systéme. V jadre 3.12 Pridaná funkcia offline deduplikácie, ktorá skenuje bloky obsahujúce duplikované údaje a Zbalí ich do jednej zdieľanej kópie.

Napriek tomu, že porovnanie EXT4 a BTRFS je v prospech druhého štandardu, skvelá nová funkčnosť BTRFS nie je zadarmo. V mnohých prípadoch sa správcovia môžu rozhodnúť, že náklady spojené s BTRF prevažujú nad výhodami. Akonáhle sa všeobecne uznáva, že BTRFS je pripravený na verejné použitie v reálnom svete, existuje šanca, že sa štandard objaví v mnohých systémoch.

Výber modelu pre SSD

Pri nastavovaní novej inštalácie Linuxu s SSD mnohí používatelia nevedia, s ktorým súborovým systémom pracovať. To je pochopiteľné, pretože keď používatelia inštalujú Linux, často si vyberajú predvolené nastavenia.

SSD-BTRFS má veľa protivníkov. Hovorí sa, že je nestabilný, a zdá sa, že je to pravda, pretože je stále v ťažkej situácii fáza vývoja. V skutočnosti je to však celkom solídny súborový systém pre základnú aplikáciu, najmä pre jednotky SSD.

BTRFS nevedie denník na rozdiel od ostatné systémy, úspora drahocenného miesta pre SSD. Podporuje tiež TRIM, dôležitú funkciu pre majiteľov diskov SSD. TRIM vám umožňuje vymazať nepoužívané bloky, čo je mimoriadne dôležité pre udržanie zdravia takéhoto disku v systéme Linux.

SSD-EXT4 je dnes najpoužívanejší a najspoľahlivejší systém v Linuxe. Používa sa vo veľkých dátových centrách a vo výrobe, na všetkých typoch pevných diskov vrátane diskov SSD.

Konverzia Súborov

Počas bootovania zo živého USBumount musíte previesť koreňový oddiel adresára EXT4 na BTRFS. V opačnom prípade nebude možné vykonať príkaz btrfs-convert po zobrazení výzvy:/dev / sda1 je pripojený.

Algoritmus vykonávania:

1. Prihláste sa do aplikácie> Softvérové centrum Ubuntu z ponuky Upraviť> Zdroje Softvéru.
2. Skontrolujte celý zoznam: skúste apt-get nainštalovať btrfs-tools. Odporúča sa používať aktualizované verzia nástrojov BTRFS. Napríklad získajte BTRFS-tools_0.19 + 20100601-3ubuntu3_amd64.deb a register: sudo dpkg - i BTRFS-tools v0.19 + 20100601-3ubuntu3 _amd64.deb
3. Bez tohto aktualizovaného nástroja nemôžete odstrániť snímku z BTRFS.
4. Ak bolo možné previesť EXT4 na BTRFS a vykoná sa funkcia btrfs-convert, zobrazia sa nasledujúce správy.

Ďalej zmeňte UUID v ponuke.súbor lst. S Grub Legacy musíte v ponuke zmeniť hodnotu root=uuid.súbor lst pre oblasť btrfs manuálne. Ak to chcete urobiť, použite nasledujúce riadky pre ponuku Grub.súbor lst. Keďže skripty a zachytenia sa pridávajú do initramfs, initrd, obrázky v zavádzacom adresári sa musia aktualizovať.

Konverzia diskového oddielu

Pred vykonaním konverzie koreňového súborového systému je vopred vykonaná úplná záloha operačného systému pre prípadné budúce obnovenie.

Proces prevodu EXT2, EXT3 alebo EXT4 na koreňové súbory BTRFS:

1. Vykonajte príkaz mount, aby ste určili zariadenie, ktoré je pripojené ako root, a typ súborového systému.
2. Pomocou príkazu ls-l zistite, či mapované zariadenie zodpovedá /dev / VG hostol6 / lv_root a koreňový súborový systém zodpovedá diskovému oddielu / dev / sda2.
3. Vypnite počítač.
4. Stiahnuté zo zavádzacieho disku CD, DVD alebo ISO systému Oracle Linux.
5. V ponuke Inštalácia vyberte položku Rescue Installed System. Po zobrazení výzvy vyberte ako inštalačné médium jazyk a klávesnicu, lokálne CD/DVD a potom "nie", aby ste obišli spustenie sieťového rozhrania.
6. Výberom možnosti "preskočiť" obídete Výber prostredia obnovy.
7. Vyberte Spustiť shell, Aby ste dostali výzvu Bash shell (bash-4.1#) v dolnej časti obrazovky.
8. Ak je existujúci koreňový systém nakonfigurovaný ako zväzok LVM, na spustenie skupiny zväzkov použite nasledujúci príkaz: vg_hostol6.
9. Spustite správnu verziu fsck, napríklad fsck.ext3 alebo fsck. ext4, na kontrolu a opravu integrity systému.
10. Previesť systém na BTRFS.
11. Vytvorte bod pripojenia (/mnt 1) pre transformovaný koreňový systém.
12. Pomocou príkazu upravte súbor / mnt1 / etc/fstab a zmeňte typ koreňového systému BTRFS.
13. Vytvorte súbor autorelabel .v koreňovom systéme namontovaného systému.
14. Prítomnosť .súboru autorelabel inštruuje se Linux, aby znovu vytvoril bezpečnostné atribúty pre všetkých súbory v systéme.
15. Odpojte prevedený koreňový systém.
16. Extrahujte bootovacie CD, DVD alebo ISO a reštartujte systém.

Synology: optimalizácia SSD

BTRFS sa na syno objavil relatívne nedávno a už sa považuje za stabilné riešenie a vo väčšine distribúcií sa ponúka ako štandard. Výber súborového systému pre SSD-BTRFS a EXT4 na základe nasledujúcich argumentov.

BTRFS je súborový systém s viacerými koreňmi zabudovaný do jadra Linuxu v roku 2013 a vyhlásený za stabilný. Dokáže uložiť objem 16 miliónov TB (16 Eo) a poskytuje mnoho funkcií:

1. Automatická detekcia a optimalizácia SSD. Disky bez platní ťažia z určitých optimalizácií a to je problém s vývojom. SF sa spočiatku zvažuje, najmä v EXT4, ak je potrebné počas úprav zakázať určité možnosti, napríklad čas nahrávania súboru.
2. Lineárny RAID je užitočný, keď má používateľ rôzne a rozmanité dátové nosiče, ktoré je potrebné kombinovať na spracovanie, napríklad NAS pridaním servera NFS. To nie je možné s kartou RAID, s MDADM alebo s LVM. BTRFS JBOD ponúka viac šancí na ukladanie dát, najmä s malým počtom diskov, takže výber štandardu pre Synology-BTRFS a EXT4 zostáva pre prvý typ.
3. Po počiatočnom úplnom zálohovaní iba na čítanie môže BTRFS vykonávať prírastkové zálohy s rotáciou, napríklad ukladať jednu zálohu za deň, potom jednu za mesiac a potom jednu za rok. Prenos snímok sa tiež deje postupne, ľahšie a rýchlejšie ako pri použití "rsync", pretože systém dokáže rozlíšiť medzi odstránením súboru a jednoduchým premenovaním stromu.

BTRFS je súborový systém Linux novej generácie a mení preferencie používateľov týkajúce sa výberu. Toto je skutočný mobilný nástroj, ktorý si vyžaduje školenie, pretože požiadavky spotrebiteľov rastú.