Was ist Linux Ext3?

Unter Linux lautet der vollständige Name von ext3, was auf Chinesisch „Erweitertes Dateisystem der dritten Generation“ bedeutet. Es handelt sich um ein Protokolldateisystem, dessen maximale Kapazität 32 TB beträgt ist 16 TB groß und unterstützt 32.000 Subsysteme. Das ext3-Dateisystem kann die Integrität des Dateisystems erheblich verbessern und Schäden am Dateisystem aufgrund unerwarteter Ausfallzeiten vermeiden.

Die Betriebsumgebung dieses Tutorials: Linux7.3-System, Dell G3-Computer.

Linux-Ext3-Datei

EXT3 ist das erweiterte Dateisystem der dritten Generation (englisch: Drittes erweitertes Dateisystem, abgekürzt als ext3). Es ist ein Protokolldateisystem, das häufig in Linux-Betriebssystemen verwendet wird. Die Höchstgrenze für eine einzelne Datei beträgt 16 TB und das Dateisystem unterstützt eine maximale Kapazität von 32 TB.

Es ist das Standarddateisystem für viele Linux-Distributionen. Stephen Tweedie zeigte seine Verwendung von Extended Ext2 erstmals im Februar 1999 in der Kernel-Mailingliste. Das Dateisystem wurde ab dem Kernel 2.4.15 in den Mainline-Kernel integriert.

Funktionen des EXT3-Protokolldateisystems

1. Hohe Verfügbarkeit

Nachdem das System das ext3-Dateisystem verwendet, muss das System das Dateisystem auch nach einem abnormalen Herunterfahren nicht überprüfen. Nach einem Absturz dauert die Wiederherstellung des ext3-Dateisystems nur einige zehn Sekunden.

2. Datenintegrität

ext3-Dateisystem kann die Integrität des Dateisystems erheblich verbessern und Schäden am Dateisystem aufgrund unerwarteter Ausfallzeiten vermeiden. Im Hinblick auf die Gewährleistung der Datenintegrität verfügt das ext3-Dateisystem über zwei Modi zur Auswahl. Einer davon ist der Modus „Dateisystem und Datenkonsistenz gleichzeitig beibehalten“. Auf diese Weise sehen Sie nie Junk-Dateien, die aufgrund eines abnormalen Herunterfahrens auf der Festplatte gespeichert sind.

3. Geschwindigkeit des Dateisystems

Obwohl Sie bei Verwendung des ext3-Dateisystems manchmal beim Speichern von Daten Daten mehrmals schreiben müssen, ist die Leistung von ext3 insgesamt besser als die von ext2. Dies liegt daran, dass die Journalfunktion von ext3 den Lese-/Schreibkopf des Laufwerks optimiert. Daher wurde die Lese- und Schreibleistung des Dateisystems im Vergleich zum Ext2-Dateisystem nicht verringert.

4. Die Konvertierung vom ext2-Dateisystem in das ext3-Dateisystem ist sehr einfach. Sie können den gesamten Konvertierungsprozess abschließen, indem Sie einfach zwei Befehle eingeben. Formatieren von Partitionen usw. Verwenden Sie tune2fs, ein kleines Tool, das vom ext3-Dateisystem bereitgestellt wird und das das ext2-Dateisystem problemlos in ein ext3-Protokolldateisystem konvertieren kann. Darüber hinaus kann das ext3-Dateisystem ohne Änderungen direkt in ein ext2-Dateisystem geladen werden.

5. Mehrere Protokollmodi

Ext3 verfügt über mehrere Protokollmodi. Ein Arbeitsmodus besteht darin, alle Dateidaten und Metadaten zu protokollieren (Daten, die die Daten im Dateisystem definieren). Journal-Modus); ein anderer Arbeitsmodus besteht darin, nur Metadaten zu protokollieren, ohne Daten zu protokollieren, was der sogenannte data=ordered- oder data=writeback-Modus ist. Systemadministratoren können je nach den tatsächlichen Arbeitsanforderungen des Systems zwischen der Arbeitsgeschwindigkeit des Systems und der Konsistenz der Dateidaten wählen.

Warum Sie von ext2 auf ext3 migrieren müssen (Vorteile von EXT3)

Es gibt vier Hauptgründe: Verfügbarkeit, Datenintegrität, Geschwindigkeit, einfache Migration.

1. Verfügbarkeit

Nach einem ungewöhnlichen Absturz (Stromausfall, Systemabsturz) kann das ext2-Dateisystem nur nach Konsistenzprüfung durch e2fsck gemountet und verwendet werden. Die Zeit zum Ausführen von e2fsck hängt hauptsächlich von der Größe des ext2-Dateisystems ab. Die Überprüfung etwas größerer Dateisysteme (mehrere zehn Gigabyte) dauert lange. Wenn sich viele Dateien im Dateisystem befinden, dauert die Überprüfung länger. Die Überprüfung eines Dateisystems mit mehreren hundert Gigabyte kann eine Stunde oder länger dauern. Dies schränkt die Benutzerfreundlichkeit erheblich ein. Im Gegensatz dazu erfordert ext3 keine Überprüfung des Dateisystems, es sei denn, es liegt ein Hardwarefehler vor, selbst wenn es abnormal heruntergefahren wird. Dies liegt daran, dass Daten auf eine Weise auf die Festplatte geschrieben werden, die im gesamten Dateisystem konsistent ist. Nach einem abnormalen Herunterfahren hängt die Zeit zum Wiederherstellen eines ext3-Dateisystems nicht von der Größe des Dateisystems oder der Anzahl der Dateien ab, sondern von der Größe des „Protokolls“, das zur Aufrechterhaltung der Konsistenz erforderlich ist. Mit den Standardprotokolleinstellungen beträgt die Wiederherstellungszeit nur eine Sekunde (abhängig von der Hardwaregeschwindigkeit).

2. Datenintegrität

Durch die Verwendung des ext3-Dateisystems wird die Datenintegritätsleistung bei abnormalem Herunterfahren zuverlässig gewährleistet. Sie können die Art und das Niveau des Datenschutzes wählen. Sie können das Dateisystem konsistent halten, aber zulassen, dass die Daten im Dateisystem während eines abnormalen Herunterfahrens beschädigt werden. Dies kann in einigen Situationen (jedoch nicht in allen Situationen) zu Geschwindigkeitsverbesserungen führen. Sie können sich auch dafür entscheiden, die Datenzuverlässigkeit mit dem Dateisystem in Einklang zu bringen. Dies bedeutet, dass Sie nach einem Absturz keinen Datenmüll in neu geschriebenen Dateien sehen. Diese sichere Option, die die Datenintegrität im Einklang mit dem Dateisystem aufrechterhält, ist die Standardeinstellung.

3. Geschwindigkeit

Obwohl ext3 Daten häufiger schreibt als ext2, ist ext3 oft schneller als ext2 (hoher Datenfluss). Dies liegt daran, dass die Protokollierungsfunktion von ext3 die Rotation der Festplattenköpfe optimiert. Sie können zwischen einem von drei Protokollierungsmodi wählen, um die Geschwindigkeit zu optimieren und dabei gezielt Datenintegrität zu opfern.

4. Einfache Migration

Sie können problemlos von ext2 auf ext3 migrieren, ohne die Festplatte neu zu formatieren, und die Vorteile eines zuverlässigen Journaldateisystems genießen. Ja, Sie können die Vorteile von ext3 nutzen, ohne den langen, langweiligen und möglicherweise fehleranfälligen Vorgang „Sichern, Neuformatieren, Wiederherstellen“ durchführen zu müssen.

Es gibt zwei Migrationsmethoden: Wenn Sie Ihr System aktualisieren, unterstützt Sie das Red Hat Linux-Installationsprogramm bei der Migration. Sie müssen lediglich für jedes Dateisystem auf die Schaltfläche „Auswählen“ klicken.

Verwenden Sie das Programm tune2fs, um Protokollierungsfunktionen zu einem vorhandenen ext2-Dateisystem hinzuzufügen. Wenn das Dateisystem während des Konvertierungsvorgangs gemountet wurde, erscheint die Datei „.journal“ im Stammverzeichnis; wenn das Dateisystem nicht gemountet wurde, erscheint die Datei nicht im Dateisystem.

Um das Dateisystem zu konvertieren, führen Sie einfach tune2fs –j /dev/hda1 (oder einen beliebigen Gerätenamen, auf dem sich das zu konvertierende Dateisystem befindet) aus und ändern Sie ext2 in der Datei /etc/fstab in ext3.

Wenn Sie Ihr eigenes Root-Dateisystem konvertieren möchten, müssen Sie zum Booten initrd verwenden. Führen Sie das Programm gemäß der manuellen Beschreibung von mkinitrd aus und vergewissern Sie sich, dass initrd in Ihre LILO- oder GRUB-Konfiguration geladen ist (wenn dies nicht gelingt, kann das System trotzdem gestartet werden, aber das Root-Dateisystem wird als ext2 statt ext3 geladen. Sie können dies mit dem Befehl cat / proc/mounts bestätigen.)

Erweitertes Wissen: Der Hauptunterschied zwischen EXT3 und EXT4

Der Linux-Kernel unterstützt seit 2.6.28 offiziell das neue Dateisystem Ext4. Ext4 ist eine verbesserte Version von Ext3. Es ändert einige wichtige Datenstrukturen in Ext3, nicht nur wie Ext3 bei Ext2, sondern fügt lediglich eine Protokollfunktion hinzu. Ext4 bietet eine bessere Leistung und Zuverlässigkeit sowie umfangreichere Funktionen:

1. Kompatibel mit Ext3

Führen Sie einige Befehle aus, um online von Ext3 auf Ext4 zu migrieren, ohne die Festplatte neu zu formatieren. Oder installieren Sie das System neu. Die ursprüngliche Ext3-Datenstruktur bleibt erhalten und Ext4 agiert auf die neuen Daten. Natürlich erhält das gesamte Dateisystem dadurch die größere Kapazität, die Ext4 unterstützt.

2. Größere Dateisysteme und größere Dateien

Im Vergleich zum derzeit von Ext3 unterstützten Dateisystem mit maximal 16 TB unterstützt Ext4 jeweils 1EB (1.048.576 TB, 1EB=1024PB, 1PB=1024TB). und 16 TB Dateien.

3. Unbegrenzte Anzahl von Unterverzeichnissen

Ext3 unterstützt derzeit nur 32.000 Unterverzeichnisse, während Ext4 eine unbegrenzte Anzahl von Unterverzeichnissen unterstützt.

4.Extents

Ext3 verwendet indirekte Blockzuordnung, was beim Betrieb großer Dateien äußerst ineffizient ist. Beispielsweise muss für eine 100-MB-Datei eine Zuordnungstabelle mit 25.600 Datenblöcken (jeder Datenblock ist 4 KB groß) in Ext3 erstellt werden. Ext4 führt das beliebte Konzept von Extents in modernen Dateisystemen ein. Die obige Datei wird als „die Dateidaten werden in den nächsten 25.600 Datenblöcken gespeichert“ ausgedrückt.

5. Multiblock-Zuweisung

Beim Schreiben von Daten in das Ext3-Dateisystem kann der Ext3-Datenblockzuordner jeweils nur einen 4-KB-Block zuweisen Allocator „Multiblock Allocator“ (mballoc) unterstützt die Zuweisung mehrerer Datenblöcke in einem Aufruf.

6. Verzögerte Zuweisung

Die Datenblockzuweisungsstrategie von Ext3 besteht darin, die Zuweisung so schnell wie möglich vorzunehmen, während die Strategie von Ext4 und anderen modernen Dateibetriebssystemen darin besteht, die Zuweisung so weit wie möglich zu verzögern, bis die Datei geschrieben ist den Cache, bevor mit der Zuweisung von Datenblöcken und dem Schreiben auf die Festplatte begonnen wird, was die Blockzuweisung über die gesamte Datei hinweg optimiert und in Kombination mit den ersten beiden Funktionen die Leistung erheblich verbessern kann.

7. Schnelles fsck

In der Vergangenheit war der erste Schritt der Ausführung von fsck sehr langsam, da alle Inodes überprüft werden mussten. In Zukunft fügt Ext4 eine Liste nicht verwendeter Inodes hinzu , fsck für Ext4-Dateisysteme kann diese überspringen und nur die verwendeten Inodes überprüfen.

8. Protokollüberprüfung

Das Protokoll ist der am häufigsten verwendete Teil und kann leicht zu einem Festplatten-Hardwarefehler führen, und die Wiederherstellung von Daten aus einem beschädigten Protokoll führt zu noch mehr Datenschäden. Die Protokollüberprüfungsfunktion von Ext4 kann leicht feststellen, ob die Protokolldaten beschädigt sind, und sie führt den zweistufigen Protokollierungsmechanismus von Ext3 in einer Stufe zusammen, was die Leistung verbessert und gleichzeitig die Sicherheit erhöht.

9. „Kein Journaling“-Modus

Protokolle haben immer die Möglichkeit, die Protokollierung zu deaktivieren, sodass einige Benutzer mit besonderen Anforderungen dies nutzen können, um die Leistung zu verbessern.

10. Online-Defragmentierung

Obwohl eine verzögerte Zuweisung, Zuweisung mehrerer Blöcke und Extents die Fragmentierung des Dateisystems effektiv reduzieren können, wird es unweigerlich zu einer Fragmentierung kommen. Ext4 unterstützt die Online-Defragmentierung und stellt das Tool e4defrag zur Defragmentierung einzelner Dateien oder des gesamten Dateisystems bereit.

11.inode-bezogene Funktionen

Im Vergleich zur Standard-Inode-Größe von Ext3 von 128 Bytes unterstützt Ext4 erweiterte Attribute (z. B. Nanosekunden-Zeitstempel oder Inode-Versionen). 256 Byte. Ext4 unterstützt auch schnelle erweiterte Attribute und Inode-Reservierung.

12. Permanente Vorbelegung (Persistente Vorbelegung)

Um sicherzustellen, dass die heruntergeladene Datei über genügend Speicherplatz verfügt, erstellt P2P-Software häufig vorab eine leere Datei mit der gleichen Größe wie die heruntergeladene Datei Verhindern Sie, dass die heruntergeladene Datei in den nächsten Stunden oder Tagen gelöscht wird. Der Download schlug aufgrund von unzureichendem Speicherplatz fehl. Ext4 implementiert eine dauerhafte Vorabzuweisung auf Dateisystemebene und stellt die entsprechende API (posix_fallocate() in libc) bereit, die effizienter ist als die Anwendungssoftware selbst.

13. Die 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 dem Protokoll schreiben Daten werden auf die Festplatte geschrieben. Wenn der Commit-Datensatz zuerst geschrieben wird, kann das Protokoll beschädigt werden, was die Datenintegrität beeinträchtigt. Ext4 aktiviert standardmäßig Barrieren. Nur wenn alle Daten vor der Barriere auf die Festplatte geschrieben sind, können die Daten nach der Barriere geschrieben werden. (Diese Funktion kann über den Befehl „mount -o barrier=0“ deaktiviert werden.)

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