Файловая система ext3 что это
Файловая система ext3
I. Введение в файловую систему ext3
Файловая система ext3 является журналируемой файловой системой, 100% совместимой со всеми утилитами созданными для создания, управления и тонкой настройки файловой системы ext2, которая используется в Linux системах несколько последних лет. Перед детальным описанием различий между файловыми системами ext2 и ext3, уточним терминологию файловых систем и хранения файлов.
II. Файловые системы Linux. Сухая теория.
С даты в далеком прошлом, когда компьютерные системы впервые начали читать и писать на магнитные носители, гарантирование целостности файлов и (позднее) директорий на этих устройства стало настоящей занозой для системных администраторов. На системном уровне, все данные на компьютере существуют как блоки данных на неком устройстве хранения, организованных с помощью специальных структур данных в разделы (логические наборы на устройстве хранения), которые в свою очередь организованы в файлы, директории и неиспользуемое (свободное) пространство.
Файловые системы созданы на разделах диска для упрощения хранения и организации данных в форме файлов и директорий. Linux, как Unix система, использует иерархическую файловую систему составленную из файлов и директорий, которые соответственно содержат либо файлы либо каталоги. Файлы и директории в файловой системе Linux становятся доступным пользователю путем их монтирования (команда «mount»), которая обычно является частью процесса загрузки системы. Список файловых систем доступных для использования хранится в файле /etc/fstab (FileSystem TABle). Список файловых систем не смонтированных в данные момент системой хранится в файле /etc/mtab (Mount TABle).
В момент монтирования файловой системы в процессе загрузки, бит в заголовке («чистый бит» / «clean bit») стирается, это означает что файловая система используется, и что структуры данных используемые для управления размещением и организации файлов и директорий, в данной файловой системы могут быть изменены.
Файловая система расценивается как целостная если все блоки данных в ней либо используются, либо свободны; каждый размещенный блок данных занят одним и только одним файлом или директорией; все файлы и директории могут быть доступны после обработки серии других директорий в файловой системе. Когда система Linux намеренно прекращает работу используя команды оператора, все файловые системы размонтируются. Размонтирование файловой системы в процессе завершения работы устанавливает «чистый бит» в заголовок файловой системы, указывая на то, что файловая система была размонтирована должным образом и, тем самым, может рассматриваться как целостная.
Года отладки и переработки файловой системы и использование улучшенных алгоритмов для записи данных на диск в большой степени уменьшили повреждение данных вызываемых приложениями или самим ядром Linux, но устранение повреждения и потери данных в связи с отключением питания и другими системными проблемами до сих пор является сложной задачей. В случае аварийной остановки или простого отключения Linux системы без использования стандартных процедур остановки работы «чистый бит» в заголовке файловой системы не устанавливается. При следующей загрузке системы, процесс монтировки обнаруживает, что система не маркирована как «чистая», и физически проверяет ее целостность использую Linux/Unix утилиту проверки файловой системы ‘fsck’ (File System ChecK).
III. Что такое журналируемая файловая система?
Для минимизации проблем связанных с целостностью и минимизации времени перезапуска системы, журналируемая файловая система хранит список изменений, которые она будут проводить с файловой системой перед фактической записью изменений. Эти записи хранятся в отдельной части файловой системы, называемой «журналом» или «логом». Как только эти записи журнала (лога) безопасно записаны, журналируемая файловая система вносит эти изменения в файловую систему и затем удаляет эти записи из «лога» (журнала регистраций). Записи журнала организованы в наборы связанных изменений файловой системы, что очень похоже на то, как изменения добавляемые в базу данных организованны в транзакции.
Журналируемая файловая система увеличивает вероятность целостности, потому что записи в лог-файл ведутся до проведения изменений файловой системы, и потому что файловая система хранит эти записи до тех пор, пока они не будут целиком и безопасно применены к файловой системе. При перезагрузке компьютера, который использует журналируемую файловую систему, программа монтирования может гарантировать целостность файловой системы простой проверкой лог-файла на наличие ожидаемых, но не произведенных изменений и записью их в файловую систему. В большинстве случаев, системе не нужно проводить проверку целостности файловой системы, а это означает, что компьютер использующий журналируемую файловую систему будет доступен для работы практически сразу после перезагрузки. Соответственно шансы потери данных в связи с проблемами в файловой системе значительно снижаются.
IV. Файловая система ext3.
В большинстве случаев перевод файловых систем из одного формата в другой влечет за собой резервное копирование всех содержащихся данных, переформатирование разделов или логических томов, содержащих файловую систему, и затем восстановление всех данных на эту файловую систему. В связи с совместимостью файловых систем ext2 и ext3, все эти действия можно не проводить, и перевод может быть сделать с помощью одной команды (запущенной с полномочиями root):
Например, перевод файловой системы ext2 расположенной на разделе /dev/hda5 в файловую систему ext3 может быть осуществлен с помощью следующей комманды:
Опция ‘-j’ команды ‘tune2fs’ создает журнал ext3 на существующей ext2 файловой системе. После перевода файловой системы ext2 в ext3, вы так же должны внести изменения в записи файла /etc/fstab, для указания что теперь раздел является файловой системой ‘ext3’. Так же вы можете использовать авто определение типа раздела (опция «auto»), но все же рекомендуется явно указывать тип файловой системы. Следующий пример файл /etc/fstab показывает изменения до и после перевода файловой системы для раздела /dev/hda5:
До:
/dev/hda5 /opt ext2 defaults 1 2
/dev/hda5 /opt ext3 defaults 1 0
Последнее поле в /etc/fstab указывает этап в загрузке, во время которого целостность файловой системы должна быть проверена с помощью утилиты «fsck». При использовании файловой системы ext3, вы можете установить это значение в «0», как показано на предыдущем примере. Это означает что программа ‘fsck’ никогда не будет проверять целостность файловой системе, в связи с тем что целостность файловой системы гарантируется путем отката в журнале.
Перевод корневой файловой системы в ext3 требует особого подхода, и лучше всего его проводить в режиме одного пользователя (single user mode) после создания RAM диска поддерживающего файловую систему ext3.
V. Различные журналируемые режимы в файловой системе ext3
Кроме совместимости с утилитами файловой системы ext2 и простым переводом файловой системы из ext2 в ext3, файловая система ext3 так же предлагает несколько различных типов журнилирования.
Классический вид журналируемой файловой системы это хранение в журнале (логе) изменений метаданных файловой системы и хранение изменений всех данных файловой системы, включая изменения самих файлов. Файловая система ext3 поддерживает три различных режима журналирования, которые могут быть активированы из файла /etc/fstab. Эти режимы журналирования следующие:
Используя «последовательный» режим, записываются только изменения мета-данных файловой системы, что понижает избыточность между записью в файловую систему и в журнал, именно в связи с эти метод более быстрый. Не смотря на то, что изменения данных файла не записываются в журнал, они должны быть сделаны до изменений ассоциируемых мета-данных файловой системы, которые проводит журналирующий ext3 демон, что может немного снизить производительность вашей системы. Использование этого метода журналирования гарантирует что файлы в файловой системе никогда не будет рассинхронизированы со связанными мета-данными файловой системы.
Метод «обратная запись» наиболее быстрый, чем остальные два журналируемых метода, так как хранятся данные только о изменениях мета-данных файловой системы, и нет ожидания изменения ассоциируемых данных файла при записи (перед обновлением таких вещей как размер файла и информация о директории). Так как обновление данных файла производиться асинхронно по отношению к журналируемым изменениям мета-данных файловой системы, файлы в файловой системе могут показывать ошибки в мета-данных, например ошибка в указании владельца блоков данных (обновление которых к моменту перезагрузки системы было не закончено). Это не фатально, но может помешать пользователю.
Указание журналируемого режима, используемого в ext3 файловой системе производиться в файле /etc/fstab для этой файловой системы. «Последовательный» режим используется по умолчанию, но вы можете указать различные режимы журналирования, путем изменения опций для требуемого раздела в файле /etc/fstab. Например, запись в /etc/fstab указывающая на использование режима журналирования «обратная запись» будет выглядеть следующим образом:
/dev/hda5 /opt ext3 data=writeback 1 0
VI. Заключение
Журналируемые файловые системы предоставляют значительные преимущества для большого круга пользователей Linux, минимизирует задержки при перезагрузке Linux системы, и почти устраняет возможность появления ошибок в файловой системе. Файловая система ext3 является высокопроизводительной журналируемой файловой системой, которая совместима с файловой системой ext2, а утилиты ext3 делают перевод вашей системы из ext2 в ext3 очень простым. Эта совместимость так же увеличивает возможность использование всех утилит, созданных для работы с файловой системой ext2.
Информация по ext3 и другим журналируемым файловым системам доступна здесь:
Национальная библиотека им. Н. Э. Баумана
Bauman National Library
Персональные инструменты
ext3 (Third Extended File system)
| Полное название | Third extended file system |
|---|---|
| Содержимое каталога | Table, hashed B-tree with dir_index enabled |
| Распределение файлов | bitmap (free space), table (metadata) |
| Сбойные блоки | Table |
| Limits | |
| Макс. размер тома | 4 TiB – 32 TiB |
| Макс. размер файла | 16 GiB – 2 TiB |
| Макс. количество файлов | Variable, allocated at creation time [1] |
| Макс. длина имени файла | 255 bytes |
| Разрешенные символы в именах файлов | All bytes except NUL (‘\0’) and ‘/’ |
| Features | |
| Даты зарегистрирован | modification (mtime), attribute modification (ctime), access (atime) |
| Диапазон дат | December 14, 1901 – January 18, 2038 |
| Дата резолюции | 1 s |
| Признаки | allow-undelete, append-only, h-tree (directory), immutable, journal, no-atime, no-dump, secure-delete, synchronous-write, top (directory) |
| Разрешения файловой системы | Unix permissions, ACLs and arbitrary security attributes (Linux 2.6 and later) |
| Прозрачное сжатие | No |
| Транспорантное шифрование | No (provided at the block device level) |
| Дедупликация данных | No |
| Другие | |
| Операционная система | Linux, BSD, Windows (through an IFS) |
ext3 (англ. Third Extended File system ) – это расширенная версия одноименной файловой системы Extended file system (ext). Ext3 журналируема, является расширением к ext2 файловой системе. Она обратно совместима с ext2 и преобразование из ext2 в ext3 является очень простым. Используется в операционных системах на ядре Linux, является файловой системой по умолчанию во многих дистрибутивах. Для ее использования не требуется никаких установок, все необходимые пакеты доступны в основной LFS системе. Дата представления: ноябрь 2001 года (Linux 2.4.15).
Содержание
Описание
Стандартом предусмотрено три режима журналирования:
Указывается режим журналирования в строке параметров для программы mount, например:
Файловая система ext3 может поддерживать файлы размером до 1 ТБ. С Linux-ядром 2.4 объём файловой системы ограничен максимальным размером блочного устройства, что составляет 2 терабайта. В Linux 2.6 (для 32-разрядных процессоров) максимальный размер блочных устройств составляет 16 ТБ, однако ext3 поддерживает только до 4 ТБ.
Из ext2 в ext3
В большинстве случаев перевод файловых систем из одного формата в другой влечет за собой резервное копирование всех содержащихся данных, переформатирование разделов или логических томов, содержащих файловую систему, и затем восстановление всех данных на эту файловую систему. В связи с совместимостью файловых систем ext2 и ext3, все эти действия можно не проводить, и перевод может быть сделать с помощью одной команды (запущенной с полномочиями root):
Например, перевод файловой системы ext2 расположенной на разделе /dev/hda5 в файловую систему ext3 может быть осуществлен с помощью следующей команды:
Опция ‘-j’ команды ‘tune2fs’ создает журнал ext3 на существующей ext2 файловой системе. После перевода файловой системы ext2 в ext3, нужно так же должны внести изменения в записи файла /etc/fstab, для указания что теперь раздел является файловой системой ‘ext3’. Также, можно использовать авто определение типа раздела (опция «auto»), но все же рекомендуется явно указывать тип файловой системы. Следующий пример файл /etc/fstab показывает изменения до и после перевода файловой системы для раздела /dev/hda5:
Последнее поле в /etc/fstab указывает этап в загрузке, во время которого целостность файловой системы должна быть проверена с помощью утилиты «fsck». При использовании файловой системы ext3, вы можете установить это значение в ‘0’, как показано на предыдущем примере. Это означает что программа ‘fsck’ никогда не будет проверять целостность файловой системе, в связи с тем что целостность файловой системы гарантируется путем отката в журнале.
Перевод корневой файловой системы в ext3 требует особого подхода, и лучше всего его проводить в режиме одного пользователя (single user mode) после создания RAM диска поддерживающего файловую систему ext3.
Ограничения размеров
| Размер блока | Max размер файла | Max размер ФС |
|---|---|---|
| 1 KiB | 16 GiB | до 2 TiB |
| 2 KiB | 256 GiB | до 8 TiB |
| 4 KiB | 2 TiB | до 16 TiB |
| 8 KiB (+прим.) | 2 TiB | до 32 TiB |
(+прим.) Размер данного блока в Linux доступен только на архитектурах, поддерживающих страницы в 8 KiB, например, Alpha.
Файловые системы накопителей
Содержание
Содержание
Именно файловые системы определяют способ хранения информации в виде привычных нам файлов, а также насколько быстро будет осуществляться доступ к данным и с какими ограничениями столкнутся пользователи.
Существует больше 30 файловых систем (ФС), большая часть которых имеет специфическое применение. Например, ФС под названием XFS создана исключительно для операционной системы IRIX, а DTFS — это файловая система, специализирующаяся на сжатии данных.
Если говорить относительно обычных пользователей ПК на Windows, MacOS и Linux, то для них список можно сократить до нескольких самых распространенных.
FAT32
Файловая система, разработанная компанией Microsoft на замену FAT16. Структурно вся область диска в FAT32 делится на кластеры размером от 512 байт до 32 Кбайт. Представьте себе тетрадь в клеточку. Каждая клетка — это кластер, в который может быть записан файл или его часть. Таким образом, большие файлы состоят из цепочки кластеров, которые совсем не обязательно будут располагаться друг за другом.
Не будем погружаться в технические дебри и расскажем о том, что больше всего интересует обычных пользователей — плюсы и минусы FAT32.
Главное и пока неоспоримое достоинство этой файловой системы — ее универсальность. FAT32 работает практически со всеми операционными системами Windows, а также без проблем распознается linux, MacOS, операционными системами игровых приставок и даже Android (если в смартфоне предусмотрена поддержка OTG).
Именно поэтому флеш-накопители чаще всего форматируют в FAT32, чтобы не иметь проблем с совместимостью на различных устройствах. С завода больше 90% всех флешек поставляется с этой ФС. Параллельно к плюсам относится высокая скорость работы с малыми и средними файлами (десятки/сотни мегабайт) и нетребовательность к объему ОЗУ.
Однако почтенный возраст FAT32 (больше 24 лет, что по меркам IT-индустрии просто огромный срок) накладывает ряд неприятных ограничений.
Несмотря на то, что размер тома с технической точки зрения может доходить до 8 ТиБ (тебибайт), что составляет около 8,7 ТБ, по факту в операционных системах Windows из-за встроенного ограничения вы не сможете создать том больше 32 ГБ. Соответственно, разметить большие жесткие диски, по крайней мере в Windows, в FAT32 не получится. Возникнут проблемы и с флешками на 64 ГБ.
Другое, более существенное ограничение — размер одного файла не может превышать 4 ГБ. Учитывая, что бэкапы, фильмы в высоком разрешении и архивы с различной информацией весят больше этого предела, ограничение доставляет массу неудобств.
exFAT
Одна из самых последних «новинок», созданная в 2008 году как расширенная версия FAT32 (extended FAT). Майкрософт решила взять лучшее и избавиться от самых неприятных недостатков.
exFAT ориентирована сугубо на переносные накопители — флешки, SD-карты и съемные жесткие диски. Размер кластера был увеличен до 32 мегабайт, благодаря чему размер файла теперь достигает целых 16 эксабайт (1 эксабайт = 1 048 576 ТБ). Задел на будущее у exFAT довольно внушительный.
Параллельно разработчики избавились от ограничения на размер тома, ввели поддержку прав доступа и минимизировали количество перезаписей, что особенно актуально для flash-памяти, ячейки памяти которой имеют ограниченное количество циклов записи, после чего выходят из строя.
Ощутимый минус только один — незначительная потеря совместимости. exFAT поддерживает Windows XP SP2 и более новые ОС. Соответственно, Windows 2000, NT и все, что старше, остается «за бортом». Усложнение структуры также привело к большим затратам вычислительной мощности компьютера. Однако на фоне современных процессоров с их потенциалом этим недостатком можно пренебречь.
New Technology File System разработали еще в 1993 году, однако, как и FAT32, используют по сей день. Сходство с FAT проявляется и в том, что, пространство делится на кластеры заданного размера. Однако высокую гибкость NTFS обеспечивает именно структура.
Первые 12% диска выделяются под MFT-зону — специальное служебное пространство, где хранится различная информация для работы всей ФС. Эта зона никогда не фрагментируется. В отличие от FAT используется бинарная структура.
Бинарное дерево располагает имена файлов таким образом, чтобы поиск выполнялся более быстрым способом — путем получения двухзначных ответов на вопросы о положении файла. Соответственно, поисковику не приходится просматривать всю цепочку файлов в каталоге.
NTFS обладает множеством достоинств. Максимальный размер тома на практике — 256 ТБ. Размера файла также хватит с запасом — около 16 ТБ. Помимо этого, за счет функции журналирования NTFS — отказоустойчивая система. Проще говоря, ФС либо выполняет действие до конца, либо откатывает все до состояния, когда действие еще не было совершено. Промежуточных «ошибочных» состояний практически не бывает. Имеется встроенное сжатие, средства разграничения прав объектов и шифрование данных.
К главному минусу NTFS относится низкая совместимость — не поддерживается все, что ниже Windows NT. Это не столь печально, но вот на MacOS и Linux записывать файлы на диски с NTFS не получится — только чтение. Игровые консоли Playstation и Xbox 360 также с этой файловой системой не работают.
Например, в PS4 можно отформатировать внешний жесткий диск, но только в формате самой приставки для обеспечения совместимости.
Таким образом, благодаря своему функционалу и поддержке больших объемов пространства NTFS — это отличный вариант для накопителей HDD и SSD. Несмотря на это, вы вполне можете создать на NTFS и флешку, но скорость ее работы по сравнению с FAT будет ниже.
Сравнительная таблица
Три приведенных файловых системы являются самыми популярными и наиболее совместимыми среди всех. Для удобства приведем основные параметры в общую таблицу.
🗂️ Что такое Ext2, Ext3 и Ext4 и как создавать и конвертировать файловые системы Linux
После изучения этого руководства, любой может научиться грамотно преобразовать свои файловые системы, но, тем не менее, я хотел бы ПРЕДУПРЕДИТЬ вас, так как для выполнения этой задачи потребовались админиские действия и вы должны сделать резервную копию своих файлов, прежде чем начать делать это.
Если что-то пойдет не так, по крайней мере, вы можете вернуться на резервные данные.
В компьютере файловая система – это способ, благодаря которому файлы именуются и размещаются логически для хранения, извлечения и обновления данных, а также используются для управления пространством на доступных устройствах.
Как определить тип файловой системы?
Чтобы определить тип файловой системы Linux, выполните следующую команду в терминале от имени пользователя root.
Создание файловых систем Ext2, Ext3 или Ext4.
Как только вы создадите файловую систему с помощью команды fdisk или parted, используйте команду mke2fs для создания любой файловой системы и убедитесь, что вы заменили hdXX именем вашего устройства.
Создание файловой системы Ext2
Создание файловой системы Ext3
Создание файловой системы Ext4
Преобразование файловых систем Ext2, Ext3 или Ext4
Рекомендуется размонтировать файловую систему перед конвертированием.
Конвертирование может быть сделано и без размонтирования файловой системы. Снова замените hdXX на имя вашего устройства.
Конвертирование Ext2 в Ext3
Чтобы изменить файловую систему ext2 на ext3, включающую функцию журнала, используйте команду.
Конвертирование Ext2 в Ext4
Преобразуем старую файловою систему ext2 в новую файловую систему ext4 с новейшей функцией логов.
Запустите следующую команду.
Затем выполните полную проверку файловой системы с помощью команды e2fsck, чтобы исправить ошибки.
Конвертирование Ext3 в Ext4
Чтобы включить функции ext4 в существующей файловой системе ext3, используйте команду.
ВНИМАНИЕ: Вы не можете вернуться или смонтировать обратно в файловую систему ext3 после выполнения команды, показанной выше.
После выполнения этой команды мы ДОЛЖНЫ запустить fsck, чтобы исправить некоторые структуры на диске, которые изменил tune2fs.