Файловая система XFS
XFS — это высоко масштабируемая, высокопроизводительная файловая система, которая была изначально разработана в Silicon Graphics в 1993 году. Она была добавлена в основной состав ядра Linux в 2002 году. Сейчас она используется в качестве файловой системы по умолчанию в операционных системах семейства Red Hat.
В этой статье мы рассмотрим как работает файловая система XFS, ее преимущества, недостатки, а также как использовать ее на своем компьютере.
Что такое XFS?
Эта файловая система имеет все преимущества современных файловых систем, такие как журналирование метаданных для быстрого восстановления, но, кроме того, здесь поддерживается распределение потоков ввода/вывода по группам что сильно увеличивает производительность чтения и записи данных. Но это работает только для больших файлов. Также вы можете увеличить размер файловой системы или выполнить дефрагментацию, даже если она смонтирована.
Один из основных недостатков XFS состоит в том, что ее нельзя уменьшить. Кроме того, операции с метаданными работают немного медленнее, чем в других файловых системах, поэтому обработка большого количества небольших файлов будет значительно медленнее. Файловая система достаточно стабильна и имеет собственные инструменты для восстановления в случае необходимости. Дальше мы рассмотрим как создать эту файловую систему на вашем жестком диске и как выполняется настройка XFS.
Создание раздела XFS
Я буду предполагать, что у вас уже есть готовый раздел для создания файловой системы. Если нет, вы можете создать его с помощью утилиты Gparted или fdisk. Я буду предполагать, что раздел, на котором необходимо создать файловую систему XFS — это /dev/sda11. Это можно сделать с помощью стандартной утилиты mkfs:
sudo mkfs.xfs /dev/sda11
Если на указанном разделе уже существует файловая система, то нужно использовать опцию -f чтобы ее перезаписать:
sudo mkfs.xts /dev/sda11
Во время создания утилита выдаст текущую информацию о файловой системе и таблице метаданных.
Монтирование XFS
Теперь нам нужно смонтировать только что созданный раздел. Вы можете создать отдельную папку для монтирования или подключить раздел в /mnt. Например, создадим папку /mnt/db. Затем вы можете примонтировать раздел, также как и все другие файловые системы, с помощью команды mount:
sudo mkdir /mnt/da11
$ sudo mount /dev/sda11 /mnt/db
$ sudo mount | grep sda11
Теперь вы можете записывать файлы на этот раздел. Большинство опций файловых систем устанавливаются с помощью монтирования. Рассмотрим основные опции монтирования, специфичные для XFS:
- inode64 — если у вас есть устройство, размером более 2Тб, то вам нужно использовать эту опцию монтирования для улучшения работы файловой системы;
- nobarrier — в XFS есть барьер записи данных, это нужно чтобы важные данные не были потеряны при неожиданной перезагрузке. Если вы уверены что ваше оборудование полностью надежно, то барьер лучше отключить чтобы повысить производительность;
- logdev — позволяет записывать журнал работы файловой системы во внешний файл;
- sunit — задает размер одного блока данных для RAID массивов. По умолчанию используется размер 512 байт;
- norecovery — по умолчанию, при каждом монтировании файловой системы выполняется проверка и исправление. если она была размонтирована неправильно. Эта опция отключает такую процедуру;
- quota — включает поддержку дисковых квот для пользователей.
Вы можете использовать любую из этих опций для настройки своей файловой системы. После монтирования можно посмотреть информацию про метаданные файловой системы:
sudo xfs_info /dev/sda11
Если вы хотите, чтобы этот раздел монтировался автоматически, то необходимо настроить монтирование xfs fstab. Для этого достаточно добавить строчку:
/dev/sda11 /mnt/db xfs defaults 0 0
Настройка квоты XFS
Файловая система XFS поддерживает настройку квот дискового пространства для каждого пользователя, папки, группы или проекта. Рассмотрим как настроить дисковую квоту для определенной папки. Для начала необходимо, чтобы файловая система была смонтирована с поддержкой коты. Дальше создадим тестовую папку в нашей файловой системе:
Управление квотами выполняется с помощью утилиты xfs_quota, но сначала нам необходимо, чтобы файловая система была смонтирована с поддержкой настройки квот. Для этого перемонтируем ее:
sudo mount -o remount,uquota,gquota /dev/sda11 /mnt/db
Дальше эти же опции желательно добавить в /etc/fstab для этой файловой системы. Теперь рассмотрим как настроить XFS квоту. Сначала запустите утилиту xfs_quota для каталога, куда смонтирована XFS:
sudo xfs_quota -x /mnt/db
Вы можете посмотреть состояние с помощью команды:
Затем, чтобы задать ограничение на использование пространства в этой файловой системе для пользователя sergiy используйте команду limit:
quota> limit bsoft=100m bhard=200m sergiy
Мы задали ограничение 5 гигабайт и жестко — 6 Гб. Вы можете снова посмотреть report чтобы убедиться в правильности изменений:
Изменение размера XFS
Вы можете изменить размер файловой системы XFS налету, прямо, когда она будет смонтирована. Сначала смотрим текущий размер разделов:
Далее, увеличение размера XFS осуществляется в два этапа. Но в увеличении размера онлайн есть одно но, вам нужно увеличить размер раздела в таблице разделов, а сделать это без размонтирования можно только в LVM. В других же конфигурациях придется все же размонтировать. Сначала измените размер раздела, например, с помощью Gparted:
Затем осталось увеличить размер файловой системы, это можно сделать даже если файловая система смонтирована. Выполните команду:
Дальше снова смотрим на размеры:
Как видите, все увеличилось. Но не забывайте, что вы не можете сжать файловую систему, никогда.
Выводы
В этой статье была рассмотрена файловая система XFS, монтирование XFS и ее настройка. Мы рассмотрели все самые интересные моменты, касаемо этой файловой системы. Она достаточно стабильна и используется на множестве производственных серверов. Если у вас остались вопросы, спрашивайте в комментариях.
Обзор файловых систем: Ext4, Btrfs и Xfs
В операционной системе Linux доступно множество файловых систем на любой вкус. В Linux очень широко используется Ext4, но есть несколько поводов попробовать что-то новое. Например, Btrfs или Xfs.
Давайте рассмотрим самые популярные файловые системы и особенности их работы, а затем займемся их сравнением.
Функции файловых систем
Файловые системы используются для контроля способа записи данных на диск, контроля доступа к этим данным, а также хранения информации и метаданных о файлах. Файловые системы постоянно пересматриваются для предоставления большей функциональности и каждый раз становятся эффективнее.
Зачем разбивать на разделы?
У многих пользователей смутные представления о том, зачем нужны разделы диска. Все операционные системы поддерживают создание и удаление разделов. Linux использует более одного раздела на диске, даже при использовании стандартной процедуры установки. Главная цель разделения дисков на разделы — повышение безопасности в случае возникновения ошибок.
При разбиении жесткого диска на разделы, данные могут быть сгруппированы, а также разделены. При возникновении ошибок, будут потеряны только те, которые находились на поврежденном разделе . В это же время, данные других разделов подвергаются меньшей опасности. Эти принципы датируются днями, когда операционная система Linux не имела журналируемой файловой системы, и любой сбой питания мог привести к катастрофе.
Использование разделов оправдано в целях безопасности и надежности. Нарушение в одной части операционной системы не означает, что весь компьютер подвержен опасности. К примеру, пользователи создают скрипты, программы или веб-приложения, которые начинают заполнять диск. Если диск содержит только один большой раздел, то когда свободное место закончится, система полностью перестанет работать. Но если пользователь хранит данные в отдельных разделах, то переполнение затронет только этот раздел данных, в то время как системные разделы будут продолжать функционировать.
Имейте в виду, что наличие журналируемой файловой системы обеспечит защиту данных только в том случае, если произошел сбой питания или же внезапное отключение запоминающего устройства. Это не защитит данные от битых блоков и логических ошибок в файловой системе. В таких случаях пользователь должен использовать резервный массив нескольких дисков (RAID).
Зачем менять файловые системы?
Файловая система Ext4 — улучшенная версия Ext3, которая, в свою очередь, не что иное, как улучшенная Ext2. Ext4 — очень надежная ФС, которая используется практически во всех дистрибутивах в течение последних нескольких лет. Но её код уже достаточно устарел.
Кроме того, пользователи Linux хотят новых возможностей и функций, которых нет в Еxt4, но они есть в других файловых системах, например, Btrfs и Xfs. Существует программное обеспечение, которое удовлетворяет некоторые из таких потребностей, но поддержка на уровне файловой системы будет работать намного быстрее.
Файловая система Ext4
У Ext4 есть некоторые ограничения, которые впечатляют даже сейчас. Максимальный размер файла составляет 16 тебибайт (что составляет примерно 17,6 терабайт). А это намного больше, чем емкость любого жесткого диска, который может купить обычный пользователь. В то время как наибольший том / раздел, который вы можете сделать с помощью Ext4, составляет 1 эксабайт (что составляет примерно 1152921.5 терабайт).
Известно, что Ext4 работает быстрее, чем Ext3. Как и все современные файловые системы, она журналируемая, а это значит, что Ext4 будет вести журнал расположения файлов на диске, а также записывать туда любые изменения данных. Несмотря на все ее функции, она не поддерживает прозрачное сжатие, дедупликацию данных и прозрачное шифрование. Снимки состояния технически поддерживаются, но это только экспериментальная функция.
Файловая система Btrfs
Это файловая система, которая полностью создана с нуля. Она существует потому, что её разработчик захотел расширить функциональность стандартной файловой системы такими возможностями: снимки состояния, объединение, контрольные суммы и прозрачное сжатие.
Btrfs не зависит от Ext4, но реализует ее лучшие идеи и преимущества, а также свои дополнительные возможности, которые будут очень полезны пользователям, и особенно предприятиям.
Для предприятий, которые используют большие программы с большими базами данных, Btrfs создает непрерывную файловую систему на нескольких жестких дисках, что упрощает консолидацию данных. Дедупликация данных уменьшит фактически занимаемое данными пространство на диске. А зеркалирование данных с Btrfs станет намного проще.
Пользователь может выбрать создание нескольких разделов, чтобы не нужно было выполнять зеркалирование. Учитывая, что Btrfs может охватывать несколько жестких дисков, очень хорошо, что система может поддерживать в 16 раз больше места на жестком диске, чем Ext4. Максимальный размер раздела файловой системы Btrfs составляет 16 эксабайт, столько же составляет максимальный размер файла.
Файловая система XFS
XFS считается расширенной файловой системой. XFS — это высокопроизводительная файловая система с 64-разрядными журналами. Поддержка XFS была включена в ядро Linux примерно в 2002 году. XFS поддерживает максимальный размер файловой системы, равный 8 эксабайт для 64-битной файловой системы.
Но у XFS существуют некоторые ограничения. Например, раздел этой файловой системы не может быть уменьшен, а также наблюдается низкая производительность при работе с большим количеством файлов. RHEL 7.0 использует XFS в качестве файловой системы по умолчанию.
Итак, что лучше использовать? До сих пор Ext4 является наилучшим выбором, несмотря на идентичную производительность с XFS. Но почему? Удобство и «вездесущность» — основные причины. Ext4 — отличная файловая система для настольных или рабочих станций. Она предоставляется по умолчанию, поэтому пользователь может установить на ней операционную систему. Кроме того, Ext4 поддерживает тома до 1 Exabyte и файлы размером до 16 терабайт.
Btrfs предлагает большие объемы до 16 экзабайт как для разделов, так и для файлов, а также повышение отказоустойчивости. Но она до сих пор позиционируется как надстройка над файловой системой, а не интегрирована в операционную систему ФС. Например, чтобы отформатировать раздел в Btrfs необходимо, чтобы был установлен набор инструментов Btrfs.
Несмотря на то, что скорость передачи данных так важна, в Btrfs она выше в самой системе, чем непосредственно при передаче файлов. Btrfs имеет множество полезных функций, таких как Copy-on-Write (CoW), расширенные контрольные суммы, моментальные снимки, самовосстановление данных, дедупликация, а также улучшения, которые обеспечивают целостность данных. У Btrfs нет функций RAID-Z для ZFS, поэтому RAID все еще находится в экспериментальном состоянии с Btrfs. Тем не менее, для чистого хранения данных Btrfs лучше.
На данный момент Ext4 — лучший выбор, так как она распространяется как файловая система по умолчанию, а также она быстрее Btrfs при передаче файлов. Btrfs, безусловно, стоит попробовать, но полностью заменять Ext4 еще рано, это можно будет сделать лишь через несколько лет.
Спасибо за уделенное время на прочтение статьи!
Если возникли вопросы, задавайте их в комментариях.
Подписывайтесь на обновления нашего блога и оставайтесь в курсе новостей мира инфокоммуникаций!
Чтобы знать больше и выделяться знаниями среди толпы IT-шников, записывайтесь на курсы Cisco от Академии Cisco, курсы Linux от Linux Professional Institute на платформе SEDICOMM University.