Файловые системы Linux и их разновидности

Суть файловой системы состоит в хранении, управлении и расположении информации. Ее создали для максимального комфорта пользователей. Они также используются для различных носителей данных, включая диски или другие накопители, а также в информационных потоках, компьютерных сетях, памяти. Современные открытые дистрибутивы предусматривают прямую манипуляцию данными в файлах непосредственно через систему. При этом приложениям запрещено напрямую обращаться к накопителям.

файловые системы Linux и их разновидностиВ ОС семейства Linux применяются различные типы ФС: Ext, Ext2, Ext3, Ext4, XFS, JFS, Minix, ReiserFS, vfat, и прочие. Ниже речь пойдет о наиболее используемых.

Еще перед появлением данных ОС в linux была разработана самая первая файловая система под названием Minix.У данной системы были следующие ограничения:

— Наименование файла должно быть максимум 14 символов.

— величина раздела не привышала 64 МБ.

Семейство ExtEtx 2 3 4

Ext (EXTENDED FILE SYSTEM) – преемник Minix. Создание разделов выросло до 2 ГБ, а допустимая длина имени файлов повысилось до 255 символов.  Она обладает одним большим недостатком, негативно влияющий на ее популярность: способ запоминания свободных блоков и узлов приводит к значительной фрагментации диска, что отрицательно сказывается на общей производительности.

Ext2

Ext2 – позже стала заменой Ext. За короткое время для linux стала главной файловой системой. По сравнению с предшественницей, она предлагает много преимуществ:

  • поддерживает разделы до 4 ТБ, файлы до 2 ГБ;
  • обнаруживает повреждения, появившиеся в механизме хранения;
  • В случае повреждения сектора восстановление происходит самостоятельно, используя программу e2fsck;;
  • выполняет проверку после аварийного ее отключения или каждый определенный период времени;
  • имеет высокую производительность благодаря предотвращению фрагментации.

Недостатки:

  • долгое сканирование после неправильного завершения работы;
  • низкая производительность в случае с очень маленькими файлами;
  • низкая эффективность при работе с каталогами.

Ext3

Ext3 – усовершенствованный тип ФС на основе Ext2 для SSD. По стандарту задействована в большинстве дистрибутивов с использованием ядра версии 2.4 и более нового. Имеет следующие особенности:

  • Журналирование – механизм учета, повышающий безопасность системы;
  • Индексированные каталоги – значительно увеличена производительность ОС при большом количестве файлов;
  • Синхронная запись – в последних версиях системы Ext3 (ядро 2.4.19) работает более чем в 10 раз быстрее, чем версия Ext2;
  • Полная совместимость с Ext2.

Ext4

Ее разработка началась с 2006 года, с момента создания двух изменений к Ext3. Первый из них расширил величину блоков до 48 бит, вторая заменила механизм косвенной блокировки адреса так называемыми экстентами, областями блоков данных. Поскольку после внедрения этих нововведений структура данных на диске меняется, программисты решили, что эти обновления не будут введены в старую систему ext3, но на основе их кода будет разработана новая версия Ext4. Она работает с 48-битными блоками. Размер стандартного блока составляет 4 килобайта. Благодаря этому, ее размер может достигать до 248 блоков по 4 кбайт, что составляет один экзабайт (1024 петабайт) вместо 16 терабайт, что наблюдалось в Ext3.

Семейство Reiser

ReiserFSReiserFS, второе название Reiser3, задействована во многих современных дистрибутивах Linux. Ханс Райзер является основателем данного семейства.  В основных дистрибутивах Linux ReiserFS поддерживается и на сегодняшний день. ReiserFS является одним из первых решений среди систем с открытым кодом.

Особенности:

  • эффективное управление информацией о сохраненных файлах или папках;
  • усовершенствованная система передачи данных, обеспечивающая согласованность всей информации;
  • сжатие многих небольших файлов и так называемых хвостов (их окончаний с размером не превышающим блок) в одном блоке диска, что позволяет свести к минимуму внутреннюю фрагментацию;
  • эффективная поддержка даже больших каталогов (используется хэш-таблица, где ключи создаются на основе файлового имени);
  • расширенная система плагинов, позволяющая изменять поведение семантического слоя почти произвольно.

 

Reiser 4Reiser4 – улучшенный тип ФС для SSD, созданный практически с нуля. По сравнению с ReiserFS предлагает следующее:

  • изменение архитектуры на более объектно-ориентированную;
  • использует Repacker – специальную программу, сжимающую хвосты, дополнительно экономя пространство;
  • повышенная производительность;
  • усиленная безопасность;
  • возможность прикрепить свои собственные плагины.

Reiser4 внедряет инновации в области безопасности – разбивает файл на более мелкие части, каждая из которых может иметь индивидуальные права и использовать различные дополнения. Недостатком Reiser4 является свободное удаление данных, но она превосходит конкурентов, если говорить о сохранении нескольких потоков данных за один раз. Также идеально подходит при хранении большого количества небольших файлов, экономя при этом много места.

SWAPSWAP – раздел обмена данными. Он создает виртуальную память, позволяющую расширить объем ОЗУ. Благодаря использованию «раздела подкачки» ОС увеличивает свою эффективность и, следовательно, производительность системы также увеличивается. Вместо раздела SWAP система может создать файл подкачки, однако обмен данными происходит намного медленнее, а общая производительность снижается.

NFS – служба, позволяющая обмениваться дисковыми ресурсами с соединенными сетью компьютерами. Сервер предоставляет каталоги клиентам, которые могут их монтировать, и действует как локальная система. Монтирование: mount server.net:/usr/local /usr/local -t nfs.

Другие типы

Типы данныхJFS (Journaled Filesystem) – еще одна ФС с функцией ведения журнала операций. Особенности:

  • поддержка очень больших файлов и разделов (до нескольких тысяч ТБ);
  • динамическое распределение индексов;
  • эффективный поиск inodes, свободного места на накопителях и файлов даже в больших папках;
  • расширенный механизм журналирования дисковых операций, встроенный непосредственно в файловую систему, а не добавляемый к ней позже;
  • использование интервалов блоков диска (Extent), уменьшающее фрагментацию данных;
  • хранение небольших файлов (символических ссылок) и каталогов в inodes, что значительно повышает эффективность ссылок на них.

I-node – структура данных, описывающая информацию, хранящуюся на диске. Она содержит информацию о типе, владельце, группе и длине файла, адресе, количестве ссылок и другую информацию. Длина – размер, объем занимаемого дискового пространства. Адрес – номер сектора, в котором находится единица информации. Адреса – сектора диска, где следует искать сегменты (обычно имеют размер 512 байт). Количество ссылок – число связанных «копий» файла с набором данных.

XFS файловая системаXFS – 64-битная версия. Ее автором стала компания Silicon Graphics Inc. Она предназначена для работы с ОС класса IRIX (версия SGI для UNIX). На сегодняшний день также реализована ее разновидность, работающая на остальных Linux, разработанная SGI как проект с лицензией открытого программного обеспечения.

Особенности:

  • позволяет обслуживать большие жесткие диски (максимальный размер тома ограничен 18 миллионами TB);
  • размер одного файла может достигать 2 63 байт, более 8 миллионов TB (ровно 8 388 608 TB);
  • размер блока выделения может составлять от 512 байт (размер физической единицы размещения) до 1 МБ.

Все вышеперечисленные типы максимально востребованы за счет высокой надежности и повышенной скоростью работы. К тому же они с регулярной частотой обновляются и улучшаются.

Ссылка на основную публикацию

Политика конфиденциальности

Наш сайт использует файлы cookies, чтобы улучшить работу и повысить эффективность сайта. Продолжая работу с сайтом, вы соглашаетесь с использованием нами cookies и политикой конфиденциальности.

Принять
Adblock
detector