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Einführung in XFS- und Btrfs-Dateisysteme
XFS-Dateisystem: XFS ist ein leistungsstarkes 64-Bit-Journaling-Dateisystem file. Es wurde ursprünglich von Silicon Graphics, Inc. entwickelt. 1993 für das IRIX-Betriebssystem und wurde später 2001 auf den Linux-Kernel portiert.
Btrfs-Dateisystem: Btrfs oder das B-Tree-Dateisystem ist ein modernes Copy-on-Write (CoW)-Dateisystem. Es ist neu im Vergleich zum Ext-Dateisystem. Btrfs wurde ursprünglich 2007 von der Oracle Corporation für die Linux-Betriebssysteme entwickelt. Im November 2013 wurde das Btrfs-Dateisystem für den Linux-Kernel als stabil erklärt.
Funktionsvergleich
Die Dateisysteme XFS und Btrfs wurden entwickelt, um verschiedene Arten von Problemen zu lösen. Obwohl das Designziel des XFS-Dateisystems ein anderes war als das des Btrfs-Dateisystems, können wir sie eingehend vergleichen, da es sich bei beiden um Dateisysteme handelt.
- Maximale Partitionsgröße: Das XFS-Dateisystem unterstützt Partitionsgrößen von bis zu 1 Byte kleiner als 8 EiB (8 EiB - 1 Byte).
- Das Btrfs-Dateisystem unterstützt Partitionsgrößen von bis zu 16 EiB.
- Maximale Dateigröße: Das XFS-Dateisystem unterstützt Dateigrößen von bis zu 1 Byte und weniger als 8 EiB (8 EiB - 1 Byte).
- Das Btrfs-Dateisystem unterstützt Dateigrößen von bis zu 16 EiB.
- Maximale Dateinamenlänge: Das XFS-Dateisystem unterstützt Dateinamen mit einer Länge von bis zu 255 Zeichen (255 Bytes).
- Das Btrfs-Dateisystem unterstützt auch Dateinamen mit einer Länge von bis zu 255 Zeichen (255 Bytes).
- Zulässige Zeichen in Verzeichnis- und Dateinamen: Das XFS-Dateisystem erlaubt alle Zeichen außer dem / und NULL (\0) Zeichen in Verzeichnis- und Dateinamen.
- Das Btrfs-Dateisystem erlaubt auch alle Zeichen außer dem / und NULL (\0)Zeichen in Verzeichnis- und Dateinamen.
HINWEIS: Sie können keine Datei oder kein Verzeichnis mit dem Namen erstellen . und … in einem der XFS- oder Btrfs-Dateisysteme.
- Maximale Pfadlänge: Das XFS-Dateisystem hat keine Begrenzung der Pfadlänge einer Datei oder eines Verzeichnisses. So können Sie tiefe Verzeichnisstrukturen erstellen und Ihre Dateien in diesen Strukturen aufbewahren.
- Das gleiche gilt für das Btrfs-Dateisystem.
- Maximale Anzahl von Dateien: Sie können maximal 2 . erstellen64 (= 18.446.744.073.709.551.616 ~= 18 Trillionen) Dateien in einem XFS-Dateisystem.
- Das gleiche gilt für das Btrfs-Dateisystem.
- Inode-Zuordnungsmethode: Ein Inode ist eine Dateisystem-Datenstruktur, die verwendet wird, um eine Datei oder ein Verzeichnis zu beschreiben. Ein einzelnes Verzeichnis oder eine einzelne Datei erfordert also einen Inode, zwei Verzeichnisse oder Dateien benötigen zwei Inodes und so weiter.
- Im Ext4-Dateisystem definieren Sie die Anzahl der Inodes, die das Dateisystem beim Erstellen des Dateisystems unterstützen kann. Sie können dies nicht ändern, nachdem das Dateisystem erstellt wurde. Wenn Sie zu viele kleine Dateien erstellen, haben Sie möglicherweise noch freien Speicherplatz auf Ihrem Dateisystem, aber Sie können keine neuen Dateien/Verzeichnisse erstellen, es sei denn, Sie haben freie Inodes. Dies ist eine wesentliche Einschränkung des Ext4-Dateisystems.
- Im Gegensatz zum Ext4-Dateisystem ist die Inode-Zuordnung im XFS-Dateisystem flexibel. Das Dateisystem kann also so viele Inodes wie nötig hinzufügen und Ihnen werden nie die Inodes ausgehen.
- Das obige gilt auch für das Btrfs-Dateisystem.
- Prüfsumme/ECC-Unterstützung: Das Btrfs-Dateisystem behält die crc32c-Prüfsumme der im Dateisystem gespeicherten Daten und Metadaten bei. Im Falle einer Datenbeschädigung kann das Btrfs-Dateisystem die Beschädigung erkennen und die beschädigten Dateien oder Metadaten wiederherstellen.
- Das XFS-Dateisystem speichert nur die CRC32-Prüfsumme der Metadaten. Es führt keine Prüfsumme der im Dateisystem gespeicherten Daten, im Gegensatz zum Btrfs-Dateisystem.
- Unterstützung für Journal und Copy-on-Write: Das XFS-Dateisystem ist ein Journaling-Dateisystem. Es hat keine Copy-on-Write (CoW)-Unterstützung.
- Das Btrfs-Dateisystem ist ein Copy-on-Write (CoW)-Dateisystem und unterstützt keine Journale journal.
- Dateisystem-Snapshot: Das XFS-Dateisystem kann keine Snapshots des Dateisystems erstellen.
- Das Btrfs-Dateisystem kann Snapshots des Dateisystems erstellen. Mit Btrfs können Sie schreibgeschützte Snapshots und beschreibbare Snapshots des Dateisystems erstellen.
HINWEIS: Der Dateisystem-Snapshot ist ein wichtiges Feature. Sie können mit dieser Funktion einen Snapshot Ihres Dateisystems erstellen, bevor Sie riskante Aktionen ausführen. Wenn etwas nicht wie geplant läuft, können Sie mit einem Snapshot in einen früheren Zustand zurückkehren, in dem alles im System funktioniert hat. Dies ist eine integrierte Funktion des Btrfs-Dateisystems. Sie benötigen keine Tools oder Software von Drittanbietern, um einen Snapshot eines Btrfs-Dateisystems zu erstellen.
- Verschlüsselung auf Dateisystemebene: Das Btrfs-Dateisystem unterstützt keine Verschlüsselung auf Dateisystemebene.
- Das gleiche gilt für das XFS-Dateisystem.
- Deduplizierung auf Dateisystemebene: Das Btrfs-Dateisystem unterstützt die Deduplizierung auf Dateisystemebene. Sie benötigen keine Tools oder Software von Drittanbietern, um diese Funktion zu verwenden.
- Das XFS-Dateisystem unterstützt auch Deduplizierung, aber die Deduplizierungsfunktion des XFS-Dateisystems ist noch experimentell.
HINWEIS: Depulierung ist eine Technik, um doppelte Kopien von Daten aus dem Dateisystem zu entfernen und nur eine Kopie der Daten (eindeutige Daten) im Dateisystem zu behalten. Diese Technik wird verwendet, um Speicherplatz zu sparen.
- Unterstützung mehrerer Geräte: Das Btrfs-Dateisystem unterstützt mehrere Geräte und enthält integrierte RAID-Unterstützung. Das Btrfs-Dateisystem verfügt über einen integrierten Logical Volume Manager (LVM) zum Hinzufügen mehrerer Speichergeräte oder Partitionen zu einem einzelnen Btrfs-Dateisystem. Ein einzelnes Btrfs-Dateisystem kann sich über mehrere Festplatten und Partitionen erstrecken.
- Das XFS-Dateisystem unterstützt nicht mehrere Geräte, was bedeutet, dass Sie ein einzelnes XFS-Dateisystem nicht über mehrere Festplatten oder Partitionen verteilen können. Um mehrere Speichergeräte und Partitionen in einem XFS-Dateisystem zu kombinieren, müssen Sie logische Volume-Manager von Drittanbietern verwenden, wie z LVM 2. Um RAID einzurichten, müssen Sie Tools von Drittanbietern verwenden, wie z dm-raid oder mdadm.
- Das XFS-Dateisystem wurde entwickelt, um I/O-Operationen (Eingabe/Ausgabe) parallel auszuführen. Wenn Sie das XFS-Dateisystem mit LVM 2 oder einem anderen logischen Volume-Manager über mehrere Geräte verteilen, wird die Leistung des Dateisystems erhöht.
- Komprimierung auf Dateisystemebene: Das XFS-Dateisystem enthält keine integrierte Unterstützung für die Komprimierung auf Dateisystemebene.
- Das Btrfs-Dateisystem enthält eine integrierte Komprimierungsunterstützung auf Dateisystemebenesystem. Mit dieser Funktion können Sie ein einzelnes Verzeichnis, eine einzelne Datei oder das gesamte Dateisystem komprimieren, um Speicherplatz zu sparen.
- Möglichkeiten zur Größenänderung des Offline-Dateisystems: Sie können ein XFS-Dateisystem nicht vergrößern (Dateisystemgröße erhöhen) oder verkleinern (Dateisystemgröße verringern), während das Dateisystem nicht gemountet ist.
- Sie können ein Btrfs-Dateisystem vergrößern (Dateisystemgröße erhöhen) oder verkleinern (Dateisystemgröße verringern), während das Dateisystem nicht gemountet ist.
- Möglichkeiten zur Online-Größenänderung des Dateisystems: Sie können ein XFS-Dateisystem vergrößern (Dateisystemgröße erhöhen), während das Dateisystem eingehängt ist, aber Sie können ein XFS-Dateisystem nicht verkleinern (Dateisystemgröße verringern), während das Dateisystem eingehängt ist.
- Sie können ein Btrfs-Dateisystem vergrößern (Dateisystemgröße erhöhen) oder verkleinern (Dateisystemgröße verringern), während das Dateisystem eingehängt ist.
- Sparse-Dateien: Die Sparse-File-Funktion spart Speicherplatz, wenn kleine Dateien (kleiner als die Blockgröße) auf dem Dateisystem gespeichert werden. Das XFS- und das Btrfs-Dateisystem unterstützen beide Sparse-Dateien.
- Unterzuordnung blockieren: Das Btrfs-Dateisystem unterstützt die Blockunterzuweisung.
- Das XFS-Dateisystem unterstützt keine Blockunterzuweisung.
HINWEIS: Wenn ein Dateisystem große Dateien in einem Dateisystem speichert, wird die große Datei in Blöcke aufgeteilt und die Blöcke werden im Dateisystem gespeichert. Der letzte Block der Datei, auch Endblock genannt, belegt nicht den gesamten Block. Wenn viele kleine Dateien gespeichert werden, belegen sie nicht den gesamten Block und es wird viel Speicherplatz verschwendet. Die Unterzuweisung von Blöcken ermöglicht es Ihnen, Teile eines anderen Dateiblocks im Endblock (dem letzten Block einer anderen Datei, der nicht den gesamten Block belegte) zu speichern, um Speicherplatz zu sparen.
- Schwanz verpackung: Das Btrfs-Dateisystem unterstützt Tail-Packing tail.
- Das XFS-Dateisystem unterstützt kein Tail-Packing.
HINWEIS: Tailpacking ist ein Teil der Blockunterzuweisung. Wie bereits erwähnt, belegen kleine Dateien keinen ganzen Dateiblock. Um kleine Dateien effizient zu speichern (z.G., Programmquellcodes) im Dateisystem wird der Schwanzblock einer kleinen Datei verwendet, um andere kleine Dateien zu speichern. Tail Packing verbessert die Dateisystemleistung und spart Speicherplatz in Dateisystemen, in denen viele kleine Dateien (z.G., Programmquellcodes) gespeichert.
- Erweiterungsbasiertes Dateisystem: Sowohl das XFS- als auch das Btrfs-Dateisystem sind Extent-basierte Dateisysteme.
HINWEIS: Ein Extent ist ein zusammenhängender Bereich des Speichergeräts, der für eine Datei in einem Dateisystem reserviert ist. Extent-basierte Dateisysteme speichern große Dateien in einem zusammenhängenden Speicherbereich. Dies verbessert die Dateisystemleistung und erhöht die Speichereffizienz.
- Variable Dateiblockgröße: Die Blockgröße wird eingestellt, bevor das Dateisystem erstellt wird. Sobald das Dateisystem erstellt wurde, können Sie die Blockgröße nicht mehr ändern.
- Das XFS-Dateisystem unterstützt feste Blockgrößen.
- Das Btrfs-Dateisystem unterstützt variable Blockgrößen. Das Dateisystem kann die bestmögliche Blockgröße zum Speichern einer Datei auf dem Dateisystem basierend auf der Größe der Datei bestimmen. Diese Funktion kann viel Speicherplatz sparen.
- Zuordnen beim Spülen: Sowohl das XFS- als auch das Btrfs-Dateisystem unterstützen allocate-on-flush.
HINWEIS: Das Dateisystem weist etwas Pufferplatz im Systemspeicher zu. Bei Festplatten-Schreibanforderungen schreibt das Dateisystem die Datenblöcke nicht direkt auf das Speichergerät. Stattdessen speichert das Dateisystem die Datenblöcke im Pufferspeicher. Wenn der Pufferspeicher voll ist, schreibt das Dateisystem alle anstehenden Datenblöcke auf einmal auf das Speichergerät. Dies reduziert die CPU-Auslastung, beschleunigt das Schreiben auf die Festplatte und reduziert die Festplattenfragmentierung.
- TRIM-Unterstützung: Sowohl das XFS- als auch das Btrfs-Dateisystem unterstützen TRIM, was eine sehr wichtige Funktion für SSD-Speichergeräte ist.
HINWEIS: Wenn Sie eine Datei von einer SSD entfernen, benachrichtigt der TRIM-Befehl das SSD-Speichergerät über die Seiten (Dateiblöcke), die nicht mehr benötigt werden. Die SSD löscht die nicht benötigten Seiten (Dateiblöcke) aus dem Flash-Speicher und bereitet die Seiten (Dateiblöcke) zum Speichern neuer Daten vor. Ohne TRIM-Unterstützung würde die SSD-Schreibgeschwindigkeit immer langsamer, wenn sich die SSD mit neuen Daten füllt.
Vorteile von XFS gegenüber Btrfs
XFS ist ein stabiles 64-Bit-Journaling-Dateisystem für Speichergeräte mit hoher Kapazität.
Sie können das XFS-Dateisystem aus folgenden Gründen verwenden:
- Unterstützung für parallele E/A (Eingabe/Ausgabe)
Das XFS-Dateisystem unterstützt paralleles I/O und kann aufgrund seines Designs mehrere Datenströme für Dateien bereitstellen.
- Unterstützung für große Partitionen
Das XFS-Dateisystem unterstützt Partitionsgrößen von bis zu 8 EiB (bis zu 8 EiB - 1 Byte).
- Unterstützung für große Dateien
Das XFS-Dateisystem unterstützt Dateigrößen von bis zu 8 EiB (bis zu 8 EiB - 1 Byte).
- Unterstützung beim Journaling
Journaling sichert die Datenkonsistenz im Dateisystem bei Stromausfall oder Systemabsturz. Im Falle eines Stromausfalls oder Systemabsturzes werden die im Journal gespeicherten Daten wiederhergestellt und in das Dateisystem übernommen.
- Direkte E/A
Dies ist eine wichtige Funktion des XFS-Dateisystems. Es ist unerlässlich für Anwendungen, die eine hohe Lese-/Schreibgeschwindigkeit auf Speichergeräten erfordern. Direct I/O ermöglicht Speichergeräten den direkten Zugriff auf den Datenpuffer mittels DMA (Direct Memory Access), sodass die volle E/A-Bandbreite des Speichergeräts genutzt werden kann.
- E/A mit garantierter Rate
Das XFS-Dateisystem kann die Bandbreite des Speichergeräts für bestimmte Anwendungen reservieren. Diese Funktion ist ideal für Echtzeitanwendungen (z.G., Video Streaming).
Nachteile des XFS-Dateisystems
Das XFS-Dateisystem hat einige Nachteile.
Nachteile des XFS-Dateisystems sind die folgenden:
- Keine integrierte LVM-Unterstützung
Im Vergleich zum Btrfs-Dateisystem verfügt das XFS-Dateisystem nicht über einen integrierten Logical Volume Manager. Sie müssen also verwenden LVM 2 für logisches Volume-Management.
- Keine integrierte RAID-Unterstützung
Im Vergleich zum Btrfs-Dateisystem hat das XFS-Dateisystem keine integrierte RAID-Unterstützung. Sie müssen also verwenden dm-raid oder mdadm RAID konfigurieren.
- Keine Snapshot-Unterstützung
Das XFS-Dateisystem verfügt im Gegensatz zum Btrfs-Dateisystem nicht über eine Dateisystem-Snapshot-Funktion.
- Journaling kann nicht deaktiviert werden
Wie bei einigen anderen Journaling-Dateisystemen können Sie die Journaling-Funktion des XFS-Dateisystems nicht deaktivieren. Journaling ist nicht gut für USB-Sticks. Wenn Sie das XFS-Dateisystem auf einem USB-Flash-Laufwerk verwenden, wird die Lebensdauer des USB-Flash-Laufwerks aufgrund der Journaling-Überlastung reduziert.
Vorteile von Btrfs gegenüber XFS
Das Btrfs-Dateisystem ist ein modernes Copy-on-Write (CoW)-Dateisystem, das für Speicherserver mit hoher Kapazität und Leistung entwickelt wurde. XFS ist auch ein leistungsstarkes 64-Bit-Journaling-Dateisystem, das auch parallele I/O-Operationen ausführen kann. Das XFS-Dateisystem enthält viele wichtige Funktionen, darunter Direct I/O, Guaranteed-Rate I/O und mehr. Im Vergleich zum XFS-Dateisystem hat das Btrfs-Dateisystem jedoch viele Vorteile.
Zu den Vorteilen des Btrfs-Dateisystems gegenüber dem XFS-Dateisystem gehören die folgenden:
i) Integrierte Snapshots auf Dateisystemebenesystem.
ii) Unterstützung mehrerer Geräte.
iii) Integrierte RAID-Unterstützung.
iv) Flexible Inode-Zuordnung.
v) Optimierungen zum Speichern kleinerer Dateien (Sparse-Dateien, Blockunterzuordnung, Tailpacking, variable Blockgröße).
vi) Integrierte Unterstützung für die Komprimierung auf Dateisystemebene.
Dies sind die Dateisystemfunktionen, die dazu führen können, dass Sie das Btrfs-Dateisystem dem XFS-Dateisystem vorziehen.
Fazit
In diesem Artikel wurden die Btrfs- und XFS-Dateisysteme verglichen, einschließlich eines Vergleichs der wichtigsten Funktionen der einzelnen Dateisysteme. Dieser Artikel soll Ihnen bei der Entscheidung zwischen den Dateisystemen Btrfs und XFS helfen help. Wählen Sie das System, das für Sie am besten geeignet ist, entsprechend Ihren individuellen Bedürfnissen und Vorlieben.
Verweise:
- XFS - Wikipedia - https://de.Wikipedia.org/wiki/XFS
- Vergleich von Dateisystemen - Wikipedia - https://de.Wikipedia.org/wiki/Comparison_of_file_systems
- XFS - ArchWiki - https://wiki.archlinux.Organisation/Index.php/XFS
