Moderní souborové systémy - JFS

7. 3. 2003 | Petr Novický | Systém | 17122×

Závěr seriálu a srovnání všech popisovaných filesystémů.

Úvod

Po delší pauze způsobené nemocí a následném nedostatku času v průběhu zkouškového období je tu opět další díl seriálu o moderních souborových systémech. Dnes se podíváme blíže na poslední filesystém, který tento seriál hodlá pokrýt - JFS, a poté jednotlivé souborové systémy porovnáme. JFS je 64bitový filesystém vyvinutý světoznámou firmou IBM s důrazem na vysokou propustnost a spolehlivost hlavně na serverech. Své místo má hlavně na strojích s transakčně orientovanými operacemi.

Mezi jeho vyhody patří:

• žurnálování, tudíž jeho rychlá obnova při havárii systému
• použití extendů, díky čemuž dochází ke zrychleni práce filesystému, který produkuje efektivní a malé struktury pro mapování souborů.
• různé velikosti bloků, jelikož JFS podporuje bloky o velikostech 512, 1024, 2048, 4096 bytů, čímž dovoluje uživatelům zoptimalizovat výkon systému.
• dynamické alokování inod, čímž se zamezíme rezervování fixního místa na disku pro inody v průběhu vytvoření filesystému
• dva způsoby organizace adresářů. První z nich slouží pro malé adresáře (do 8 položek), obsah adresáře je uložen v inodě příslušného adresáře. Druhou variantou je B+ strom setříděný podle jména, který poskytuje daleko rychlejší možnost přístupu v porovnání se nesetřiděnou organizací.
• podpora řídkých souborů.
• podporuje velké soubory a souborové systémy, což vyplývá z faktu, že se jedná o 64bitový filesystém, tudíž všechny položky struktur filesystému mají velikost 64bitů.

Instalace

Kompilace kernelu

Pokud nepoužíváte kernel, který podporuje filesystém JFS, je nutné si takový pořídit. JFS patche jsou k dispozici na adrese: http://oss.software.ib.com/jfs. Ke zprovoznění JFS budete potřebovat jak patche, tak programy na správu tohoto souborového systému (jfsutils), které najdete na stejné adrese.

Po stažení a rozbalení souborů se zdrojovými kódy kernelu získáme z výše uvedené adresy patche, např. jfs-2.4-1.1.1-patch.tar.gz. Tento soubor rozbalíme (doporučuji si přečíst README) a aplikujeme příslušné patche následujícími příkazy (z adresáře, do kterého jsme rozbalili zdrojové soubory kernelu):

patch -p1 < /usr/src/jfs/jfs-2.4-common-1.1.1.patch
patch -p1 < /usr/src/jfs/jfs-2.4.17-1.1.1-patch

Nyní, když už jsme aplikovali patch, nakonfigurujeme a instalujeme kernel jako obvykle. Pro podporu JFS je nutné zaškrtnout příslušnou položku v sekci Filesystems. Tyto volby můžete zaškrtnout buď jako modul, nebo přímo zakompilovat do kernelu. Pokud plánujete použít JFS na váš kořenový oddíl, je nutné mít podporu zakompilovanou přímo v kernelu (nebo vytvořit ramdisk s tímto modulem viz druhý díl tohoto seriálu)

Nástroje na obsluhu JFS

Pro práci s JFS filesystémem jsou také nezbytné nástroje na jeho správu zmíněné již výše. Instalaci těchto nástrojů zvládne jistě každý a to sekvencí příkazů:

./configure; make; make install

Patří sem příkazy na tvorbu (jfs_mkfs) a kontrolu (jfs_fscklog) filesystému, nastavení (jfs_tune) a další jako jfs_fscklog, jfs_logdump a jfs_debugfs.

Vytvoření JFS filesystému:

Nový souborový systém JFS se vytváří následujícím příkazem:

mkfs -t jfs /dev/hdXX

kde /dev/hdXX je diskový oddíl, na kterém chceme JFS vytvořit. Při vytváření filesystému dochází k smazání všech dat, které se na daném oddíle vyskytují, proto je nutné si je zálohovat!

Nyní už stačí pouze připojit náš filesystém příkazem

mount -t jfs /dev/hdXX /adr

kde adr je místo v adresářovém stromu, kam chceme diskový oddíl připojit. Před připojením JFS zkontroluje transakce v žurnálu a můžeme náš nový filesystém začít používat.

Abychom nemuseli po každém restartu systému tento oddíl znovu připojovat, je lepší přidat záznam do souboru /etc/fstab. Všechny tyto operace jsou naprosto obdobné jako v případě všech ostatních souborových systémů.

Souhrn

JFS je tedy moderní žurnalovací souborový filesystém s garantovanou konzistencí dat (díky žurnálu). Je šířen pod licencí GPL, snaží se být portovatelný bez zásahu do zdrojových kódů kernelu a to pod všemi platformami, které podporuje Linux. Jeho podpora je zajištěna pro jádra řady 2.4 a 2.5 pomocí externího patche.

Srovnání souborových systémů

Kritéria výběru

Filesystémy můžeme porovnávat podle různých kritérií. Jak jste si mohli všimnout během našeho seriálu, nezáleží vždy na 100 procent na rychlosti. Mezi kritéria výběru toho správného filesystému patří následující vlastnosti:

• stabilita - provoz beze ztráty dat.
• požadavky provozu - samozřejmě nás nejvíce zajímají minimální požadavky na hardware pro běh filesystému.
• kapacita - limity filesystému (souborů, adresářů, vlastního souborového systému)
• snadnost obsluhy - zde nás zajímá skutečnost, jestli je během údržby filesystému nutné přerušit běh systému nebo poskytované služby.
• možnost nastavení - poskytuje filesystém možnost změny parametrů, které mají vliv na běh systému.
• podpora - dochází k dalšímu vývoji?

Tyto všechny vlastnosti určují vhodnost či nevhodnost souborového systému, nicméně výběr závisí hlavně na specifických vlastnostech použité platformy a také na druhu softwaru, který hodláme používat. Z toho vyplývá, že není možné nalézt optimální benchmark pro všechny druhy nasazení. Nejvěrnějších výsledků dosáhneme vlastními testy na svém hardwaru a používáním své aplikace.

Používané benchmarky

Schopnosti filesystému na vlastním stroji můžeme otestovat nejen pozorováním rychlosti běhu používaných aplikací, ale také některým z následujících benchmarků:

• postmark - soustředí se na otevírání, čtení/zápis, mazání a hledání.
• iostone - velké množství souborů, otevírání, čtení/zápis a zavírání souborů.
• iozone - detailní zhodnocení náhodného a sekvenčního přístupu k datům (čtení/zápis).
• tiobench - více vláken, propustnost a zpoždění

Tabulka vlastností

Feature	Ext3fs	ReiserFS	XFS	JFS
Firma/autor	Stephen Tweedie	Hans Reiser	SGI	IBM
Domovska stranka	link	link	link	link
Podpora v jadre od	2.4.15	2.4.1	2.5.36	2.5.6
Zurnal na oddelenem diskovem oddilu	ano	ano	ano	ano
Korenovy diskovy oddil	ano	ano	ano	ano
Dynamicky alokovane inody	pomoci externiho patche	ano	ano	ano
Zmena velikosti filesystemu za behu	jen zvetseni	jen zvetseni	jen zvetseni	jen zvetseni
Quoty	ano	ne	ano	externi patch
Zmena velikosti filesystemu	zvyseni i snizeni	zvyseni i snizeni	zvyseni	zvyseni
Extended atributes a Access control lists	externi patch	ano	ano	ne
Podpora rozptylenych souboru	ne	ano	ano	ano
Vyhledavani volnych bloku	sekvencni vyhledavani	B+ Tree	B+ Tree	binarni strom + bitmapa
Maximální počet souborů	4GB	4GB	4GB	4GB
Maximální počet souborů v adresáři	4GB	2GB	4GB	2GB
Maximální počet podadresářů	32000	64,5K	4G	65533
Maximální velikost souboru	4TB	16TB	16TB	16TB
Maximální velikost filesystému	16TB	16TB	16TB (až 9EB)	16TB (až 16PB)

pozn. všechny uvedené limity jsou pro 32-bitové architektury s velikostí bloku rovnou 4KB.

Závěr

Všechny dnešní moderní filesystémy se soustřeďují na co nejvyšší spolehlivost, snaží se udržet integritu dat za každé situace. A všechny z nich podporují následující vlastnosti:

• žurnálování/logování diskových operací
• rychlé zotavení filesystému po havárii
• podpora velkých souborů, diskových oddílů atd.
• flexibilní a sofistikované struktury metadat

Naopak jednotlivé filesystémy nabízejí některé své jedinečné vlastnosti jako například efektivní práce s malými soubory u ReiserFS nebo jednoduchost a kompatibilita Ext3 vzhledem ke standartnímu souborovému systému, který v Linuxu používáme - Ext2. Neexistuje proto nějaký "nejlepší" filesystém, ale pouze nejlepší pro danou úlohu. S jeho nalezením Vám již bohužel neporadím, nicméně doufám, že jsem Vám tímto seriálem při hledání toho pravého alespoň trochu pomohl.

Související články

Moderní souborové systémy - 1. část
Moderní souborové systémy - ext3
Moderní souborové systémy - ReiserFS
Moderní souborové systémy - XFS

Odkazy a zdroje

Domovská stránka JFS
http://www.osdl.org/presentations/lwe-jgfs.pdf

       

Komentáře

[Dale Cooper]

Mam problem s Ext3 a ReiserFS na vymennem disku, ktery nosim mezi skolou a domovem. Pokud na nem mam Ext2 je vse OK. Problem se projevuje tak, ze pri praci na zurnalovanem FS dojde k totalnimu zamrznuti pocitace. Pritom na hlavnim disku s Ext3/ReiserFS, ktery neprenasim vse funguje OK. Co s tim? Dik, Dale Cooper

[Marek Uher]

Nekolik poznamek k tabulce vlastnosti jednotlivych souborovych systemu - chybne udaje u XFS: 1) Podpora v jadre je k dispozici od verze 2.5.36, pro radu 2.4 je k dispozici externi patch. 2) XFS umi zmenu velikosti za behu uz od sve prvni produkcni verze (viz. nastroj xfs_growfs). 3) XFS umi pouze zvetseni souboroveho systemu. Pozadavek na nastroj "xfs_shrinkfs" je zatim pouze v seznamu "wish list". Vyvojari SGI se zameruji zejmena na stabilitu a rychlost. Tento problem se da castecne resit pomoci LVM nebo EVMS. 4) XFS podporuje teoreticky az 9EB (nikoliv 8EB). Podminkou je zmena Linux block device I/O layers.

[Petr Novický]

Omlouvam se, ta tabulka je trochu nepresna, hlavne ty udaje o zmenach velikosti u XFS, nejak jsem se musel prekouknout. Je to tak jak rikate.

[Milan Keršláger]

Podpora Extended atributes a Access control lists pro Ext3 je k dispozici jako externí patch (http://acl.bestbits.at), přímo v jádře je od 2.5.46 (tj. od začátku listopadu loňského roku).

[PaJaSoft]

Pouziti tak nesmyslnych jednotek jako maximalni pocet souboru v adresari jako 4GB je trochu divne. Vim sice, co tim chtel autor rici, taky pouzivam paskvily jako kkc apod., ale 4GB souboru vypada fakt blbe...

[9x0]

Myslim, ze v tabulke pri JFS su urcite nepresnosti:

-JFS je sucastou jadra od 2.4.20
-EA a ACL su podporovane

[iwik]

Ako je to s quotami na reiserfs ? V tabulke v clanku je uvedene, ze nie su podporovane, kamarat mi hovoril ze treba patchnut jadro....Plati to stale alebo sa nieco uz zmenilo...lebo napr. balik quota podporuje reiserfs (aspon to tam pisu)

[czeXit.tk]

Co zkusit: http://www.namesys.com/faq.html#quota