WikiSort.ru - Не сортированное

Fourth extended file system (четвёртая расширенная файловая система (ФС)), сокр. ext4, или ext4fs — журналируемая ФС, используемая в ОС с ядром Linux. Основана на ФС ext3, ранее использовавшейся по умолчанию во многих дистрибутивах GNU/Linux.

Первая экспериментальная реализация ext4 была написана Эндрю Мортоном (англ.) и выпущена 10 октября 2006 года в виде патча к ядрам Linux версий 2.6.19-rc1-mm1 и 2.6.19-rc1-git8.^[2]

Характеристика

Основные изменения по сравнению с ext3:

• увеличение максимального объёма одного раздела диска до 1 эксбибайта (2⁶⁰ байт) при размере блока 4 кибибайт;
• увеличение размера одного файла до 16 тебибайт (2⁴⁴ байт);
• введение механизма пространственной (extent) записи файлов, уменьшающего фрагментацию и повышающего производительность. Суть механизма заключается в том, что новая информация добавляется в конец области диска, выделенной заранее по соседству с областью, занятой содержимым файла.

Особенности

• Использование экстентов (англ. extent). В ФС ext3 адресация данных выполнялась традиционным образом — поблочно. Такой способ адресации стал менее эффективным с ростом размера файлов. Экстенты позволяют адресовать большое количество (до 128 MB) последовательно идущих блоков одним дескриптором. До четырёх указателей на экстенты может размещаться непосредственно в inode, этого достаточно для файлов маленького и среднего размера.
• 48-битные номера блоков. При размере блока 4 KB это позволяет адресовать до одного эксбибайта (2⁴⁸·(4 KB) = 2⁴⁸·(2²)·(2¹⁰) B = 2⁶⁰ B = 1 EB).
• Выделение блоков группами (англ. multiblock allocation). ФС хранит информацию не только о местоположении свободных блоков, но и о количестве свободных блоков, расположенных друг за другом. При выделении места ФС находит такой фрагмент, в который данные можно записать без фрагментации. Использование этой техники позволяет снизить уровень фрагментации ФС.
• Отложенное выделение блоков (англ. delayed allocation). Выделение блоков для хранения содержимого файла происходит непосредственно перед записью на диск (например, при вызове sync), а не при вызове write. Из-за этого блоки можно выделять не по одному, а группами, что в свою очередь минимизирует фрагментацию и ускоряет процесс выделения блоков. С другой стороны, увеличивается риск потери данных в случае внезапного пропадания питания.
• Поднято ограничение на число вложенных каталогов. ext3 (без использования патчей) позволяла размещать в одном каталоге не более 32 000 подкаталогов (до 65 535, если изменить константы ядра).
• Резервирование inode’ов при создании каталога (англ. directory inodes reservation). При создании каталога резервируется несколько inode’ов. Впоследствии, при создании файлов в этом каталоге сначала используются зарезервированные inode’ы, и если таких не осталось, выполняется обычная процедура выделения inode.
• Размер inode. Размер inode (по умолчанию) увеличен с 128 (ext3) до 256 байтов. Это позволило реализовать перечисленное ниже.
• Временные метки с наносекундной точностью (англ. nanosecond timestamps). Точность временных меток, хранящихся в inode, повышена до наносекунд. Диапазон значений тоже расширен: у ext3 верхней границей хранимого времени было 18 января 2038 года, а у ext4 — 25 апреля 2514 года.
• Версия inode. В структуре inode появилось поле, хранящее номер версии. Номер может увеличиваться при каждом изменении inode, если ФС монтирована с опцией iversion^[3]. Это используется демонами сетевой файловой системы NFS версии 4 (NFSv4) для отслеживания изменений файлов.

• Хранение расширенных атрибутов в структуре inode (англ. extended attributes (EA) in inode). Производительность файловой системы повышается из-за исключения операции поиска атрибутов в каком-либо другом месте диска. К расширенным атрибутам относятся списки контроля доступа ACL, атрибуты SELinux и другие. Атрибуты, для которых недостаточно места в структуре inode, хранятся в отдельном блоке размером 4 KB. В будущем планируется снять это^{[какое?]} ограничение.
• Вычисление контрольных сумм для записей журнала (англ. journal checksumming). Использование контрольных сумм для транзакций журнала позволяет быстрее находить и (иногда) исправлять ошибки системы после сбоя (при проверке целостности).
• Предварительное выделение (англ. persistent preallocation). Для выделения места на ext2 и ext3 приложению приходилось записывать в файл нулевые байты. В ext4 появилась возможность резервирования блоков. Теперь не нужно тратить время на запись нулевых байт, достаточно использовать системный вызов fallocate. fallocate выделяет для файла блоки и устанавливает для них флаг «заполнены нулевыми байтами». При чтении из файла приложение получит нулевые байты (так же, как при чтении sparse файла). При записи в файл флаг «заполнены нулевыми байтами» будет снят. В отличие sparse файлов запись в такой файл никогда не прервётся из-за нехватки свободного места.
• Дефрагментация без размонтирования (англ. online defragmentation). Дефрагментация выполняется утилитой e4defrag, поставляемой в составе пакета e2fsprogs с 2011 года^[4].
• Неинициализированные блоки (англ. uninitialised groups). Возможность пока не реализована и предназначена для ускорения проверки целостности ФС утилитой fsck. Блоки, отмеченные как неиспользуемые, будут проверяться группами, и детальная проверка будет производится только если проверка группы показала наличие повреждений. Предполагается, что время проверки будет составлять от 1/2 до 1/10 от нынешнего в зависимости от способа размещения данных.^{[источник не указан 1633 дня]}

Поддержка в операционных системах

• coLinux — технология, позволяющая запустить ядро Linux под управлением ОС Windows. Возможен доступ к томам с ФС ext2/ext3/ext4.
• Ext2read — программа, предоставляющая доступ к ФС ext2/ext3/ext4 и LVM2, но в режиме только для чтения, с интерфейсом, напоминающим проводник Windows.
• Ext2Fsd — экспериментальный драйвер, добавляющий поддержку ФС ext2/ext3/ext4 для ОС Windows. Драйвер поддерживает не все возможности ФС.
• Paragon ExtFS for Windows — бесплатное для личного пользования проприетарное ПО, предоставляющее доступ к ФС ext2/ext3/ext4 для чтения и записи.

См. также

• Список файловых систем
• Сравнение файловых систем
• ZFS
• Btrfs
• Reiser4

Примечания

Ссылки