Различия файловых систем linux

Структура и типы файловых систем в Linux

Файловая система (file system, ФС) — важная составляющая любой операционной системы (ОС), отвечающая за организацию, хранение, чтение, запись файлов. От ФС зависит физическая и логическая структура файлов, политика создания и управления ими, максимальный размер файла и длина его имени. Linux поддерживает множество разных file system, включая FAT, FAT32, NTFS из Windows. Но использовать рекомендуем «родные» системы: Ext3, Ext4, ReiserFS, XFS, Btrfs и пр. Особенно если вы намерены работать с облачной инфраструктурой.

Организация файловой системы Linux

Linux позволяет установить отдельную ФС для каждого раздела. Выбранная система определяет, как быстро будет выполняться работа с файлами, запись и чтение информации. Как в оперативной памяти будет храниться информация (и будет ли она вообще храниться), каким образом можно вносить изменения в конфигурацию ядра ОС — это тоже зависит от ФС.

File system Linux — пространство раздела, состоящее из кратных размеру сектора блоков. Обмен данными производится через VFS или с помощью драйверов. VFS (virtual file system) — это слой абстракции, необходимый для взаимодействия между ядром и софтом. VFS позволяет не думать о специфике работы той или иной ФС. Драйверы ФС обеспечивают взаимодействие между оборудованием (железом) и приложениями.

File system Linux организована следующим образом

Такая архитектура позволяет обеспечивать поддержку добавляемой ФС без вмешательства в ядро ОС. Ядро Linux поддерживает более 100 типов файловых систем, причём не только современных, но и старых. Чтобы увидеть список ФС, поддерживаемых ядром, откройте /proc/filesystems.

Структура и иерархия файловой системы Linux

В Linux имеется своя особая структура каталогов, политика распределения файлов конфигурации, исполняемых и временных файлов. Здесь работает логика, отличная от Windows.

Ключевое отличие в том, что обычно в линуксе программа не сохраняется в одной папке. Она распределяется по корневой файловой системе. По сути, file system в Linux начинается с директории «/» (которая называется корнем — от слова root) и разрастается в директории /sbin, /dev, /lib, /log, /boot и т.д. Получается древовидная иерархическая структура, в которой абсолютный путь к любой сущности начинается с корневой директории. Если файл лежит в /home/user/work, то структура каталогов идет по цепочке root->home->user->work.

Иерархичность линуксовых систем часто определяется стандартом FHS, который описывает, какая информация должна находится в том или ином месте «дерева». Ещё одной особенностью линкусовой файловой системы является её целостность. Это значит, что любые изменения, вносимые в файл, не влияют на другие файлы, которые не связаны с ним. Командой fsck вы можете проверить целостность ФС в Linux.

Типы ФС Linux

Пользователи могут использовать одну или несколько файловых систем, зашитых в линуксовый дистрибутив. Так как от них зависит метод работы с файлами, конфигурацией ядра и особенности хранения информации в оперативной памяти, то выбирать file system нужно исходя из текущих задач, учитывая сильные и слабые стороны доступных ФС.

Выделяют два типа таких систем, журналируемые и не журналируемые. Определить тип можно при помощи команды file -s. ФС первого типа ведут логи, фиксируя в отдельном файле информацию о действиях пользователя и план проверки системы. За счёт логирования система получается более устойчивой к сбоям. ФС второго типа не имеют логов. Они обладают хорошим быстродействием, но более уязвимы, так как не обеспечивают сохранность данных.

Если вы работали с линуксом, то file system из списка ниже вам наверняка знакомы:

Особые файловые системы

Можно привести и другие разновидности файловых систем. Например, линуксоидам известны специальные ФС. Они используются для обеспечения доступа пользователю или приложениям к настройкам ядра ОС. Среди специальных файловых систем выделяют:

• tmpfs. Записывает данные в оперативную память, создавая блочное устройство требуемого размера, которое затем подключают к папке.
• procfs. Отвечает за хранение информации о системных процессах и ядре.
• sysfs. Управляет настройками ядра ОС.

Бывают ситуации, когда наличие ФС в ядре системы не требуется. В этом случае можно использовать модуль FUSE (filesystem in userspace), который создаёт виртуальную файловую систему. Существует несколько видов виртуальных ФС с разным функционалом:

• EncFS. Шифрует файлы и сохраняет их в выбранную директорию.
• Aufs. Объединяет несколько file system в одну. Умеет делать то же самое с папками.
• NFS. Может удалённо монтировать ФС.
• ZFS. Создана для операционной системы Solaris. Отсутствие фрагментации, управление снапшотами, меняющийся размер блоков обеспечивают высокий уровень привлекательности этой ФС.

Отметим, что в этой статье даются базовые сведения о файловых системах Linux, а типов ФС существует намного больше. Если вам требуется более детальная информация о типах ФС и их отличиях, рекомендуем обратиться к документации.

Источник

Типы файловых систем для Linux

Операционная система Windows может быть установлена только на файловую систему NTFS, поэтому обычно у пользователей не возникает вопросов какую ФС лучше использовать. Но Linux очень сильно отличается, здесь в ядро системы встроены и могут использоваться несколько файловых систем, каждая из которых оптимизирована для решения определенных задач и лучше подходит именно для них.

Новые пользователи не всегда понимают что такое раздел жесткого диска и файловая система. В нашей сегодняшней статье мы попытаемся разобраться во всех этих понятиях, рассмотрим что такое файловая система, а также рассмотрим самые распространенные типы файловых систем Linux. Но начнем с самых основ, разделов диска.

Жесткий диск и разделы

Обычно в компьютере используется один жесткий диск, но для удобства все доступное пространство разделяется на разделы, в Windows они известны как диски, в Linux же их принято называть разделами. Чтобы операционная система знала сколько разделов есть на диске и их физические границы используется таблица разделов. Она может быть двух типов — GPT или MBR. В этой статье мы не будем рассматривать ее подробно. Скажу только, что там находится метка раздела, его порядковый номер и адрес начала и конца на жестком диске.

Что такое файловая система?

Дальше больше. Чтобы на каждом разделе можно было работать с файлами и каталогами, необходима файловая система. Мы могли бы писать просто содержимое файлов на диск, но нужно еще где-то хранить данные о папках, имена файлов, их размер, адрес на жестком диске, атрибуты доступа. Всем этим занимается файловая система.

От файловой системы зависит очень многое, скорость работы с файлами, скорость записи и даже размер файлов. Также от стабильности файловой системы будет зависеть сохранность ваших файлов.

Типы файловых систем Linux

Файловые системы в Linux используются не только для работы с файлами на диске, но и для хранения данных в оперативной памяти или доступа к конфигурации ядра во время работы системы. Дальше мы рассмотрим типы файловых систем Linux, включая специальные файловые системы.

Основные файловые системы

Каждый дистрибутив Linux позволяет использовать одну из этих файловых систем, каждая из них имеет свои преимущества и недостатки. Все они включены в ядро и могут использоваться в качестве корневой файловой системы. Давайте рассмотрим каждую из них более подробно.

• Ext2, Ext3, Ext4 или Extended Filesystem — это стандартная файловая система для Linux. Она была разработана еще для Minix. Она самая стабильная из всех существующих, кодовая база изменяется очень редко и эта файловая система содержит больше всего функций. Версия ext2 была разработана уже именно для Linux и получила много улучшений. В 2001 году вышла ext3, которая добавила еще больше стабильности благодаря использованию журналирования. В 2006 была выпущена версия ext4, которая используется во всех дистрибутивах Linux до сегодняшнего дня. В ней было внесено много улучшений, в том числе увеличен максимальный размер раздела до одного экзабайта.
• JFS или Journaled File System была разработана в IBM для AIX UNIX и использовалась в качестве альтернативы для файловых систем ext. Сейчас она используется там, где необходима высокая стабильность и минимальное потребление ресурсов. При разработке файловой системы ставилась цель создать максимально эффективную файловую систему для многопроцессорных компьютеров. Также как и ext, это журналируемая файловая система, но в журнале хранятся только метаданные, что может привести к использованию старых версий файлов после сбоев.
• ReiserFS — была разработана намного позже, в качестве альтернативы ext3 с улучшенной производительностью и расширенными возможностями. Она была разработана под руководством Ганса Райзера и поддерживает только Linux. Из особенностей можно отметить динамический размер блока, что позволяет упаковывать несколько небольших файлов в один блок, что предотвращает фрагментацию и улучшает работу с небольшими файлами. Еще одно преимущество — в возможности изменять размеры разделов на лету. Но минус в некоторой нестабильности и риске потери данных при отключении энергии. Раньше ReiserFS применялась по умолчанию в SUSE Linux, но сейчас разработчики перешли на Btrfs.
• XFS — это высокопроизводительная файловая система, разработанная в Silicon Graphics для собственной операционной системы еще в 2001 году. Она изначально была рассчитана на файлы большого размера, и поддерживала диски до 2 Терабайт. Из преимуществ файловой системы можно отметить высокую скорость работы с большими файлами, отложенное выделение места, увеличение разделов на лету и незначительный размер служебной информации.
• XFS — журналируемая файловая система, однако в отличие от ext, в журнал записываются только изменения метаданных. Она используется по умолчанию в дистрибутивах на основе Red Hat. Из недостатков — это невозможность уменьшения размера, сложность восстановления данных и риск потери файлов при записи, если будет неожиданное отключение питания, поскольку большинство данных находится в памяти.
• Btrfs или B-Tree File System — это совершенно новая файловая система, которая сосредоточена на отказоустойчивости, легкости администрирования и восстановления данных. Файловая система объединяет в себе очень много новых интересных возможностей, таких как размещение на нескольких разделах, поддержка подтомов, изменение размера не лету, создание мгновенных снимков, а также высокая производительность. Но многими пользователями файловая система Btrfs считается нестабильной. Тем не менее, она уже используется как файловая система по умолчанию в OpenSUSE и SUSE Linux.

Другие файловые системы, такие как NTFS, FAT, HFS могут использоваться в Linux, но корневая файловая система linux на них не устанавливается, поскольку они для этого не предназначены.

Специальные файловые системы

Ядро Linux использует специальные файловые системы, чтобы предоставить доступ пользователю и программам к своим настройкам и информации. Наиболее часто вы будете сталкиваться с такими вариантами:

• tmpfs позволяет размещать любые пользовательские файлы в оперативной памяти компьютера. Достаточно создать блочное устройство нужного размера, затем подключить его к папке, и вы можете писать файлы в оперативную память.
• procfs — по умолчанию смонтирована в папку proc и содержит всю информацию о запущенных в системе процессах, а также самом ядре.
• sysfs — с помощью этой файловой системы вы можете задавать различные настройки ядра во время выполнения.

Виртуальные файловые системы

Не все файловые системы нужны в ядре. Существуют некоторые решения, которые можно реализовать и в пространстве пользователя. Разработчики ядра создали модуль FUSE ( filesystem in userspace), который позволяет создавать файловые системы в пространстве пользователя. К виртуальным файловым системам можно отнести ФС для шифрования и сетевые файловые системы.

• EncFS — файловая система, которая шифрует все файлы и сохраняет их в зашифрованном виде в нужную директорию. Получить доступ к расшифрованным данным можно только примонтировав файловую систему.
• Aufs (AnotherUnionFS) — позволяет объединять несколько файловых систем (папок) в одну общую.
• NFS (Network Filesystem) — позволяет примонтировать файловую систему удаленного компьютера по сети.

Таких файловых систем очень много, и мы не будем перечислять все их в данной статье. Есть даже очень экзотические варианты, обратите внимание на проект PIfs.

Выводы

В этой статье мы рассмотрели типы файловых систем Linux. Как видите, здесь все намного запутаннее чем в Windows. Но на самом деле все просто. Если вам нужна максимально стабильная файловая система linux — то лучшим решением будет ext4, хотите новых технологий — btrfs, для маленьких файлов — raiser4, для больших — XFS. А какие файловые системы linux предпочитаете вы? Напишите в комментариях!

На завершение видео о том, что такое файловая система и ее структура в linux:

Обнаружили ошибку в тексте? Сообщите мне об этом. Выделите текст с ошибкой и нажмите Ctrl+Enter.

Источник