Welches ist das Standarddateisystem, das derzeit von Linux-Distributionen verwendet wird?

Das aktuelle Standarddateisystem, das von Linux-Distributionen verwendet wird, ist „ext4“. EXT4 ist das erweiterte Dateisystem der vierten Generation, ein Protokolldateisystem unter dem Linux-System und die Nachfolgeversion des ext3-Dateisystems. Merkmale des Ext4-Dateisystems: größeres Dateisystem und größere Dateien, größere Anzahl von Unterverzeichnissen, dauerhafte Vorbelegung und mehr.

Die Betriebsumgebung dieses Tutorials: Red Hat Enterprise Linux 6.1-System, Dell G3-Computer.

Es gibt ein wichtiges Konzept im LINUX-System: Alles ist eine Datei. Linux ist eine Neufassung von UNIX. Im UNIX-System werden alle Ressourcen, einschließlich Hardwaregeräte, als Dateien betrachtet.

Das Dateisystem von Linux unterscheidet sich aufgrund verschiedener Linux-Versionen. Es ist abwärtskompatibel und eine Linux-Distribution verfügt nicht nur über ein Dateisystem.

Derzeit unterstützt Linux viele Dateisysteme. Das von den meisten Linux-Distributionen verwendete Standarddateisystem ist im Allgemeinen ext4.

EXT4 ist das erweiterte Dateisystem der vierten Generation (englisch: Fourth Extended File System, abgekürzt als ext4), ein Protokolldateisystem unter dem Linux-System und die Nachfolgeversion des ext3-Dateisystems.

Ext4 wurde von einem Entwicklungsteam unter der Leitung von Theodore Tso, dem Betreuer von Ext3, implementiert und in den Linux 2.6.19-Kernel eingeführt.

Der Grund für Ext4 besteht darin, dass Entwickler neue erweiterte Funktionen zu Ext3 hinzugefügt haben, während des Implementierungsprozesses jedoch mehrere wichtige Probleme aufgetreten sind:

(1) Einige neue Funktionen verletzen die Abwärtskompatibilität

(2) Neue Funktionen machen den Ext3-Code komplexer und schwer zu warten

(3) Die neu hinzugefügten Änderungen machen das ursprünglich sehr zuverlässige Ext3 unzuverlässig.

Aus diesen Gründen beschlossen die Entwickler ab Juni 2006, Ext4 von Ext3 für die unabhängige Entwicklung zu trennen. Zu dieser Zeit begann die Entwicklung von Ext4, aber die meisten Linux-Benutzer und Administratoren schenkten ihr bis zur Veröffentlichung des Kernels 2.6.19 im November 2006 kaum Beachtung. Ext4 erschien erstmals im Mainstream-Kernel, befand sich jedoch noch im experimentellen Stadium, sodass viele Leute es ignorierten.

Am 25. Dezember 2008 wurde die offizielle Version des Linux Kernels 2.6.28 veröffentlicht. Mit der Veröffentlichung dieses neuen Kernels hat auch das Ext4-Dateisystem seine Experimentierphase beendet und ist zu einer stabilen Version geworden.

Funktionen:

• Größere Dateisysteme und größere Dateien

  Ext3-Dateisysteme können nur bis zu 32 TB große Dateisysteme und 2 TB große Dateien unterstützen. Sie ist sogar noch niedriger als das, was bedeutet, dass es nur ein 2-TB-Dateisystem und 16 GB an Dateien aufnehmen kann. Die Dateisystemkapazität von Ext4 erreicht 1EB und die Dateikapazität erreicht 16 TB, was eine sehr große Zahl ist. Dies mag für typische Desktops und Server nicht wichtig sein, für Benutzer großer Festplatten-Arrays ist es jedoch sehr wichtig.

• Mehr Unterverzeichnisse

  Ext3 unterstützt derzeit nur 32.000 Unterverzeichnisse, während Ext4 diese Einschränkung aufhebt und theoretisch eine unbegrenzte Anzahl von Unterverzeichnissen unterstützt.

• Mehr Block- und I-Node-Nummern

  Das Ext3-Dateisystem verwendet 32-Bit-Speicherplatz, um die Anzahl der Blöcke und I-Nodes aufzuzeichnen, während das Ext4-Dateisystem diese auf 64 Bit erweitert.

• Mehrblockzuweisung

  Wenn Daten in das Ext3-Dateisystem geschrieben werden, kann der Ext3-Datenblockzuordner jeweils nur einen 4-KB-Block zuweisen. Wenn Sie eine 100-MB-Datei schreiben, müssen Sie 25.600 Datenblöcke aufrufen Zuweisungen Der Ext4-Multiblock-Allokator „Multiblock Allocator (MBAlloc)“ unterstützt die Zuweisung mehrerer Datenblöcke in einem Aufruf.

• Persistente Vorbelegung

  Wenn eine Anwendung Speicherplatz zuweisen muss, bevor er tatsächlich verwendet wird, erreichen die meisten Dateisysteme die Zuweisung, indem sie 0 auf ungenutzten Speicherplatz schreiben, wie z. B. P2P-Software. Um sicherzustellen, dass genügend Speicherplatz zum Speichern der heruntergeladenen Datei vorhanden ist, wird häufig im Voraus eine leere Datei mit der gleichen Größe wie die heruntergeladene Datei erstellt, um zu verhindern, dass der Download in den nächsten Stunden oder Tagen aufgrund von Speicherplatzmangel fehlschlägt. Ext4 implementiert eine dauerhafte Vorabzuweisung auf Dateisystemebene und stellt entsprechende APIs bereit, was effizienter ist als die Anwendungssoftware selbst.

• Verzögerte Zuweisung

  Die Datenblockzuweisungsstrategie von Ext3 besteht darin, die Zuweisung so schnell wie möglich vorzunehmen, während die Strategie von Ext4 darin besteht, die Zuweisung so weit wie möglich zu verzögern, bis die Datei in den Puffer geschrieben wird, bevor mit der Zuweisung von Datenblöcken und dem Schreiben in den Puffer begonnen wird Die Datenblockzuordnung der gesamten Datei kann so optimiert werden, dass die Leistung erheblich verbessert wird.

• Panel-Struktur

  Das Ext3-Dateisystem verwendet indirekte Zuordnungsadressen, was beim Betrieb großer Dateien äußerst ineffizient ist. Beispielsweise muss für eine 100-MB-Datei eine Zuordnungstabelle mit 25.600 Datenblöcken (wobei die Größe jedes Datenblocks als Beispiel 4 KB beträgt) in Ext3 erstellt werden, während Ext4 das Konzept der Extents einführt und jeder Extent eine Menge darstellt Bei aufeinanderfolgenden Datenblöcken können die oben genannten Dateien durch Extents wie folgt dargestellt werden: „Die Dateidaten werden in den nächsten 25.600 Datenblöcken gespeichert“, was die Zugriffseffizienz verbessert.

• Neue I-Node-Struktur

  Ext4 unterstützt größere I-Nodes. Die Standard-I-Node-Größe des vorherigen Ext3 betrug 128 Byte. Um erweiterte Attribute im I-Node unterzubringen, beträgt die Standard-I-Node-Größe von Ext4 256 Byte. Darüber hinaus unterstützt Ext4 auch schnelle Erweiterungsattribute und I-Node-Aufbewahrung.

• Protokollüberprüfungsfunktion

  Das Protokoll ist die am häufigsten verwendete Struktur des Dateisystems. Das Protokoll kann auch leicht beschädigt werden, und die Wiederherstellung von Daten aus dem beschädigten Protokoll führt zu mehr Datenbeschädigung. Ext4 fügt den Protokolldaten eine Überprüfungsfunktion hinzu. Mit der Protokollüberprüfungsfunktion kann leicht festgestellt werden, ob die Protokolldaten beschädigt sind. Darüber hinaus führt Ext4 den zweistufigen Protokollierungsmechanismus von Ext3 in einer Stufe zusammen, was die Leistung verbessert und gleichzeitig die Sicherheit erhöht.

• Unterstützt den Modus „Kein Protokoll“

  Protokolle verursachen immer einen gewissen Overhead. Ext4 ermöglicht das Deaktivieren der Protokollierung, sodass einige Benutzer mit besonderen Anforderungen die Leistung verbessern können.

• Barriere ist standardmäßig aktiviert

  Die Festplatte ist mit einem internen Cache ausgestattet, um die Reihenfolge der Batch-Datenschreibvorgänge neu anzupassen und die Schreibleistung zu optimieren. Daher muss das Dateisystem den Commit-Datensatz nach den Protokolldaten schreiben auf die Festplatte geschrieben. Wenn der Commit-Datensatz zuerst geschrieben wird und das Protokoll möglicherweise beschädigt wird, wird die Datenintegrität beeinträchtigt. Die Barriere ist im Ext4-Dateisystem standardmäßig aktiviert. Nur wenn alle Daten vor der Barriere auf die Festplatte geschrieben sind, können die Daten nach der Barriere geschrieben werden.

• Online-Defragmentierung

  Obwohl verzögerte Zuweisung, Mehrblockzuweisung und Extent-Funktionen die Dateifragmentierung effektiv reduzieren können, ist Fragmentierung immer noch unvermeidlich. Ext4 unterstützt die Online-Defragmentierung und stellt das Tool e4defrag zur Defragmentierung einzelner Dateien oder des gesamten Dateisystems bereit.

• Unterstützt schnelles fsck

  Frühere Dateisystemversionen waren beim Ausführen von fsck sehr langsam, da alle I-Nodes überprüft wurden und Ext4 eine unbenutzte Kopie zur I-Node-Tabelle jeder Blockgruppe hinzugefügt hat. Eine Liste von I-Nodes, Daher kann das Ext4-Dateisystem sie bei Konsistenzprüfungen überspringen und nur prüfen, welche I-Nodes verwendet werden, wodurch die Geschwindigkeit verbessert wird.

• Unterstützung für Nanosekunden-Zeitstempel

  Erweiterte Dateisysteme vor Ext4 hatten Zeitstempel in Sekunden, was für die meisten Setups bereits ausreichend ist, aber mit der Prozessorgeschwindigkeit und -integration (Multi-Core-Verarbeitung (Prozessor)) verbessert sich die Verarbeitung weiter, und Linux beginnt damit Durch die Weiterentwicklung in andere Anwendungsbereiche wird die Einheit des Zeitstempels auf Nanosekunden erhöht.

  Ext4 fügt dem Zeitbereich zwei Ziffern hinzu und verlängert dadurch die Zeitlebensdauer um 500 Jahre. Der Zeitstempel von Ext4 unterstützt Daten bis zum 25. April 2514, während Ext3 nur den 18. Januar 2038 erreicht.

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