Книга: Linux-сервер своими руками

4.6. Создание файловой системы. Типы файловых систем

4.6. Создание файловой системы. Типы файловых систем

Каждая операционная система имеет основной тип файловой системы, а также дополнительные типы, поддержка которых осуществляется модулями (драйверами), подключаемыми к ядру. В случае с Linux поддержку той или иной файловой системы можно встроить непосредственно в ядро. Основной файловой системой Linux на момент написания этих строк является ext2fs, однако на ее смену сейчас приходит ext3fs и последние версии дистрибутивов Linux используют именно ее. Переход на новую файловую систему обеспечивает более надежную ее работу.

Кроме основной файловой системы, Linux поддерживает файловые системы, указанные в табл. 4.4.

В табл. 4.4 рассмотрены базовые типы файловых систем. ОС Linux поддерживает и другие файловые системы, не указанные в таблице. Поддержку нужной вам файловой системы можно включить при перекомпилировании ядра. Подробно этот процесс рассмотрен в гл. 18. Для нормальной работы вам потребуются только файловые системы, отмеченные звездочкой.

Типы файловых систем Таблица 4.4

Прежде чем перейти к созданию файловой системы, хочу рассмотреть несколько новых файловых систем, которые, скорее всего, становятся стандартом в настоящее время. Ядро 2.4.8 уже поддерживает файловые системы: Ext3, ReiserFS, XFS.

Список файловых систем, которые поддерживаются ядром системы, содержится в файле /proc/filesystems. Просмотреть этот список поможет команда

cat /proc/filesystems

Файловая система Ext3 (Third Extended Filesystem) представляет собой журналируемую надстройку над ext2, поэтому возможно чтение одной файловой системы как драйвером Ext3, так и драйвером Ext2. Возможно отключение журналирования. Файловую систему ext2 можно конвертировать в ext3, запустив программу создания журнала. После конвертирования новую файловую систему можно использовать и без журнала — для этого достаточно примонтировать ее драйвером для ext2.

RaiserFS — журналируемая файловая система. Основной ее особенностью является способность хранить несколько мелких файлов в одном блоке.

XFS — также журналируемая файловая система, первоначально разрабатывалась компанией Silicon Graphics (SGI) для ОС Irix. Особенностью этой файловой системы является устройство журнала: в журнал пишется часть метаданных самой файловой системы таким образом, что весь процесс восстановления после сбоя сводится к копированию этих данных из журнала в файловую систему. Размер журнала задается при создании системы, он должен быть не меньше 32 мегабайт.

JFS первоначально разрабатывалась компанией IBM для AIX OS, позднее была перенесена на OS/2, а не так давно и под Linux. Размер журнала составляет примерно 40% от размера файловой системы. Максимальный размер равен 32 мегабайтам. Эта файловая система может содержать несколько сегментов, содержащих журнал и данные. Эти сегменты называются агрегатами и могут монтироваться отдельно.

Все эти файловые системы предназначены для создания высокопроизводительного файлового сервера или рабочей станции, ориентированной на работу с файлами больших размеров. Какая из них лучше — трудно сказать. Нужно исходить из потребностей.

Производительность JFS ниже, чем у остальных трех файловых систем, но она более предсказуема по своему поведению, то есть можно с большой вероятностью предсказать, когда начнется падение производительности. XFS обладает значительно большими показателями производительности. Особенно хорошо она себя проявляет при работе с файлами больших размеров. Производительность этой файловой системы можно значительно повысить, если создать журнал на отдельном контроллере.

Файловая система ReiserFS показала еще большую производительность, но трудна в прогнозировании падения производительности. Файловая система ext3 практически по всем параметрам производительности мало чем отличается от ReiserFS.

Вот тут я слишком часто употребляю слово «журналируемая». Давайте же разберемся, что же собой представляет журналируемая файловая система, и в чем состоят ее преимущества.

Прежде всего нужно отметить, что журналируемые файловые системы не предназначены для восстановления ваших данных любой ценой после сбоя. Они предназначены для других целей. Например, вы открываете файл, и он успешно открывается — файловая система отмечает операцию открытия в своем журнале записью транзакции. Затем вы начинаете писать в файл. При этом файловая система не запоминает копии этих данных. Затем происходит сбой. Когда происходит восстановление после сбоя, происходит откат до последней успешной транзакции — открытия нового пустого файла. Поэтому, когда вы пишите в файл и происходит сбой, вы получите файл нулевой длины.

Давайте рассмотрим создание основной файловой системы типа ext2. A создать файловую систему такого типа можно с помощью команды:

mke2fs -с <устройство>

Опция –с указывает программе, что нужно сделать проверку устройства на наличие ошибок. В качестве устройства обычно выступает раздел жесткого диска. Некоторые опции команды mke2fs перечислены в табл. 4.5. Полный список опций с описанием вы можете получить, введя команду man mke2fs.

Естественно, прежде чем создавать файловую систему на жестком диске, необходимо создать на нем разделы с помощью программы fdisk. Linux в качестве устройства может использовать обыкновенный файл. Его можно создать командой dd. Затем файловую систему нужно примонтировать командой mount. Обо всем этом будет сказано немного позднее. Сейчас же рассмотрим, как перейти от обыкновенной файловой системы ext2 к журналируемой системе ext3. Как я уже отмечал, после/конвертирования с файловой системой ext3 можно будет работать в режиме ext2, отключив журналирование. Другими словами, просто нужно будет использовать драйвер ext2.

Параметры mke2fs Таблица 4.5

Если вы используете операционную систему Red Hat 7.2 или Mandrake 8.1 и выше, то, скорее всего, у вас уже будет установлена файловая система ext3. Если же вы во время установки не включили поддержку ext3, то сейчас самое время это сделать, хотя переходить на новую файловую систему или нет, решать только вам.

Прежде чем перейти к практике, прочитаем немного теории о новой файловой системе. Файловая система ext3 имеет два основных преимущества перед ext2. Первое состоит в том, что ext3 записывает изменение данных и метаданных, что позволяет сохранять содержимое файлов. Второе преимущество состоит в том, что разделы ext3 ничем не отличаются от разделов ext2, поэтому всегда можно перейти к старой файловой системе и наоборот. Главным здесь является то, что вы можете спокойно делать резервную копию файловой системы ext3, а потом развернуть ее на ext2-разделе. Позже можно будет включить журналирование.

Немного определений:

Метаданные (metadata) — это данные, которые являются описанием других данных (например, схема базы данных по отношению к содержимому базы данных).

Журналирование — это запись изменения метаданных во время совершения транзакции. В журнал записывается состояние трех типов данных: метаданных, блоков описания и блоков-заголовков. Уровень журналирования (то, что будет писаться в журнал) можно указать при монтировании файловой системы с помощью программы mount. Журналируемый блок всегда записывается полностью, даже если произошло маленькое изменение. Это делается очень быстро, так как операции журналируемого ввода/вывода объединены в большие кластеры.

Блоки описания описывают другие метаданные. Запись блоков описания происходит перед записью метаданных. Блоки-заголовки описывают заголовок и окончание журнала. Каждому блоку-заголовку присваивается порядковый номер, чтобы гарантировать упорядоченную запись во время восстановления.

Теперь перейдем непосредственно к практике. Для того, чтобы наилучшим образом понять этот материал, вам следует прочитать пункт этой главы о монтировании дисков, а также гл. 18. Тем не менее, дальнейший материал изложен таким образом, что перекомпилировать ядро вы сможете и не читая гл. 18, просто на данном этапе вы не все поймете. В этом разделе книги я попытаюсь как можно подробнее описать процесс перехода на новую систему.

Переход на файловую систему ext3 нужно начинать, собственно, с включения поддержки новой файловой системы. При этом необходимо перекомпилировать ядро. С этой целью перейдите в каталог /usr/src/linux и запустите программу make menuconfig. В разделе Filesystem отметьте файловую систему ехt3. Если эта опция уже включена, то ядро уже поддерживает файловую систему ext3.

После этого согласитесь сохранить изменения в конфигурации ядра и выполните следующие команды:

make dep
make bzImage
make modules
make modules_install
make install

Некоторые из этих команд, возможно, вам и не понадобятся, а какие именно, вы узнаете в гл. 18. Однако вы уже сейчас можете вводить эти команды — они будут у вас работать, но при этом на их выполнение понадобится гораздо больше времени, так как это общий случай — для всех. Первая команда производит необходимую подготовку к компилированию ядра. В принципе, она необязательна, но относится к категории весьма желательных. Вторая собирает само ядро. Две следующих — собирают и устанавливают модули ядра. Последняя команда устанавливает ядро. После выполнения последней команды желательно ввести команду lilo для перезаписи главной загрузочной записи MBR. Кроме этого, желательно перезагрузить компьютер (не подумайте, что по рекомендациям Microsoft!) для того, чтобы убедиться, что собранное ядро работает. Если же ядро отказалось работать, то загрузитесь с системной дискеты Linux (создается при установке) и повторите процесс сборки ядра.

Затем нужно создать журнал командой

tune2fs –i 0 –с 0 –j /dev/hda1

Эта команда создает и конвертирует корневую файловую систему типа ext2, расположенную на устройстве /dev/hda1, в файловую систему ext3. На этом, собственно, весь процесс конвертирования можно считать завершенным. Остается только сказать системе, что ей нужно использовать драйвер ext3. Для этого откройте в любом текстовом редакторе файл /etc/fstab, в котором вы должны увидеть примерно такую строку:

/dev/hda1 / ext2 defaults,usrquota,grpquota 1 1

Обычно она самая первая строка в файле. Эта строка означает, что корневая файловая система (/) расположена на устройстве /dev/hda1 и для нее используется драйвер ext2. Просто замените ext2 на ext3 и сохраните изменения. После этого можно перезагрузить компьютер. Аналогично вы можете конвертировать другие ext2-разделы: выполните команду tune2fs для каждого раздела и измените драйвер в файле /etc/fstab.

Оглавление книги