Was sind die besten Linux-Dateisysteme im Jahr 2021?

Wenn Sie eine Festplatte formatieren, um Ihr Linux-System zu installieren, müssen Sie sich für das beste Linux-Dateisystem entscheiden. Im Jahr 2021 ist die beliebteste Option EXT4. Ist es jedoch das beste, und wenn Sie Alternativen haben, sollten Sie diese wählen? Sehen wir uns die (möglichen) Optionen an.

EXT4

Das „Fourth Extended Filesystem“ ist vollständig abwärtskompatibel zu EXT2 und EXT3 und gilt als Standard für die meisten Linux-Distributionen und bleibt so beliebt wie seine Vorgänger.

Es ist heute eine der sichersten und stabilsten verfügbaren Optionen, da es Journaling unterstützt und den Datenverlust nach einem Systemabsturz oder Stromausfall (so weit wie möglich) verhindert.

Zwei der wichtigsten Funktionen sind „Extents“ und „Delayed Allocation“, die das Schreiben der Daten auf das Speichermedium intelligent verwalten, um die Leistung zu verbessern und die Fragmentierung zu reduzieren.

BtrFS

Das „b-tree-Dateisystem“ wurde ursprünglich von Oracle entwickelt und erfreut sich immer größerer Beliebtheit, so dass es von vielen als der wahre Nachfolger der EXT-Dynastie angesehen wird.

Btrfs verfügt über erweiterte Funktionen wie automatische Defragmentierung und transparente Komprimierung. Es folgt einem Copy-on-Write-Ansatz, bei dem neue Iterationen von Daten und Metadaten gespeichert werden, anstatt die bestehenden zu beeinflussen („Shadowing“). Dies ermöglicht auch Snapshots verschiedener Zustände des Dateisystems sowie eine einfache Replikation, Migration und inkrementelle Backups. Online- und Offline-Dateisystemprüfungen reduzieren die Möglichkeit von Datenverlusten weiter.

BtrFS unterstützt nativ RAID, folgt jedoch nicht dem Ansatz des typischen Software-RAID-Stripings oder Hardware-Block-Spiegelung. Stattdessen stellt es sicher, dass jeder Block auf einem Gerät eine Kopie auf einem anderen hat und CRCs für alle Daten behält. So kann es im Fehlerfall Informationen aus Backups und Prüfsummen abrufen, um beschädigte oder fehlende Daten zu rekonstruieren.

Es ist erwähnenswert, dass BtrFS auch „SSD-freundlich“ ist, da es automatisch seine Funktionen deaktiviert, die für mechanische HDDs nützlich sind, aber SSDs verschleißen könnten.

XFS

XFS wurde vor fast drei Jahrzehnten von Silicon Graphics für ihre Grafik-Workstations entwickelt, die sich auf das Rendern von 3D-Grafiken spezialisiert haben.

Aus diesem Grund bleibt XFS eine der besten Optionen für Systeme, die ständig Daten lesen und schreiben. Dank der Verwendung von „Allocation Groups“ – Teilen des Dateisystems, die eigene Inodes und freien Speicherplatz enthalten – ist es möglich, dass mehrere Threads gleichzeitig Daten lesen und schreiben. Die Unterstützung für verzögerte Zuweisung, dynamisch zugewiesene Inodes und fortschrittliche Read-Ahead-Algorithmen helfen dabei, eine hervorragende Leistung zu erzielen, insbesondere bei großen Speicherpools mit einer Größe von bis zu Hunderten von TB.

Seine Unterstützung für das Journaling ist jedoch im Vergleich zu moderneren Alternativen eingeschränkt und es ist wohl anfälliger für Datenverlust. Es lässt sich auch nicht gut für typische Alltags- und meist Singlethread-Szenarien verkleinern, wie zum Beispiel beim Löschen einer Reihe von Fotos aus Ihrem „Bilder“-Ordner. Mit anderen Worten, es ist großartig, wenn Sie Ihr eigenes Rechenzentrum einrichten, aber möglicherweise nicht für den typischen persönlichen Gebrauch.

F2FS

Eines der (relativ) neueren Dateisysteme, „Flash-Friendly File System“, ist eine der besten Optionen für die Verwendung mit Flash-basiertem Speicher.

Ursprünglich von Samsung für diesen Zweck entwickelt, teilt F2FS das Speichermedium in kleinere Teile auf, die Zonen enthalten, die auch kleinere Teile enthalten usw. und versucht, viele davon zu verwenden, anstatt dieselben wiederzuverwenden. In Kombination mit der Unterstützung für TRIM/FITRIM macht dies es freundlicher für Flash-basierte Medien, die mit einer endlichen Anzahl von Schreibvorgängen ausgestattet sind.

Es macht keinen Sinn, tief in die Funktionen von F2FS einzutauchen, da es im Vergleich zu allen Alternativen in Bezug auf Geschwindigkeit oder Datensicherheit in keiner Weise überragt und auch nicht mit typischen Medien verwendet wird, bei denen jedes andere Dateisystem mit einer besseren Funktion ausgestattet wäre. einstellen. Die Geschichte ändert sich jedoch, wenn von Flash-basiertem Speicher gesprochen wird, für den er explizit erstellt wurde.

OpenZFS/ZFS

OpenZFS ist ein Fork des Zettabyte File System (ZFS), das ursprünglich auf Solaris von Sun auftauchte. Bis 2010 konnte ZFS aufgrund von Lizenzproblemen hauptsächlich über FUSE unter Linux verwendet werden. Nach 2010 begann die Entwicklung, und im Jahr 2016 unterstützte Ubuntu standardmäßig seine Open-Source-Version. Seitdem spricht man bei „ZFS“ meist von der offenen Variante statt von Solaris ZFS – auch das entwickelt sich weiter, aber auf einem parallelen Weg.

ZFS unterscheidet sich von allen Alternativen dadurch, dass es das Dateisystem mit einem Volume-Manager kombiniert. Aus diesem Grund verwaltet es nicht nur Dateien und Verzeichnisse, sondern auch die physischen Medien, auf denen sie sich befinden. Dadurch kann jedes Speichergerät einem Pool zugeordnet werden, der wie eine einzelne Ressource behandelt wird. Wenn Ihnen der Speicherplatz einmal ausgeht, können Sie diesem Pool neuen Speicher hinzufügen, um ihn zu erweitern, und ZFS kümmert sich um die Details.

Durch die Verwaltung der Medien selbst zeichnet sich ZFS auch durch die Unterstützung von RAID aus. Sie können RAID-Arrays der meisten Typen (RAID 0, 2, 5 usw.) einrichten, aber auch den Ansatz von „RAIDZ“ verwenden. Im Gegensatz zu typischen RAID-Arrays verwendet RAIDZ Streifen mit variabler Breite zwischen den darin enthaltenen Laufwerken, wodurch die Toleranz gegenüber Datenverlust nach einem Stromausfall erhöht wird.

Auch ZFS verfolgt einen Copy-on-Write-Ansatz, bei dem es, anstatt bestehende Daten zu modifizieren, nur die Änderungen („Deltas“) zwischen der alten und der neuen Version speichert. Dies ermöglicht eine transparente, intelligente Speicherung mehrerer Datenkopien, ohne viel Platz zu beanspruchen, die als Backups oder Snapshots verwendet werden können. Der Benutzer kann zu früheren Zuständen des Dateisystems zurückkehren, Änderungen rückgängig machen oder das Gegenteil tun: Ziehen Sie alle Änderungen in Klone bestehender Daten.

Dies sind einige der Funktionen, die dazu beitragen, dass Datenverluste nahezu ausgeschlossen werden – zumindest theoretisch.

JFS

Das Journaling File System von IBM war eines der ersten Dateisysteme, das Journaling unterstützte, was das Risiko von Datenverlusten verringerte. Es verwendet Extents wie viele andere moderne Alternativen und Zuordnungsgruppen wie XFS, um eine hohe Lese-/Schreibleistung zu bieten.

Da kein einzelnes Feature priorisiert wird, ist es ein großartiger Allrounder unter verschiedenen Workloads für unterschiedliche Anforderungen. Leider bedeutet dies auch, dass es in nichts übertrifft. Außerdem gibt es einige Probleme, die viele Leute bei der Auswahl eines Dateisystems für ihren Speicher als negativ betrachten würden. Beispielsweise kann es die Aktualisierung seines Journals auf unbestimmte Zeit verzögern, wodurch die Wahrscheinlichkeit eines Datenverlusts erhöht und die Tatsache, dass es sich um ein Journaling-Dateisystem handelt, fast zunichte gemacht wird. Es ist besser bei parallelen Schreibvorgängen, die für Server und große Datenbanken von größtem Nutzen sind, aber in gängigeren Desktop-Nutzungsszenarien schlechter als EXT4.

Dies sind wahrscheinlich die Gründe, warum es nicht so beliebt ist wie andere Dateisysteme, die entweder schneller arbeiten oder besser gegen Datenverlust geschützt sind.

Welche sollten Sie verwenden?

Es gibt einen Grund, warum EXT4 die Standardauswahl für die meisten Linux-Distributionen ist. Es ist erprobt, getestet, stabil, funktioniert hervorragend und wird weithin unterstützt. Wenn Sie Stabilität suchen, ist EXT4 das beste Linux-Dateisystem für Sie.

Wenn Sie jedoch keine Angst haben, sich mit einem etwas weniger ausgereiften Ökosystem zu befassen, ist BtrFS möglicherweise die bessere Option für Sie.

Für die Servernutzung, bei der Sie fast alle Möglichkeiten von Datenverlusten und Stabilität ausschließen möchten, sollten Sie sich ZFS ansehen. Um es wirklich zu nutzen, bereiten Sie sich jedoch auf viel Lesen vor. Zum Glück können wir bei der Ersteinrichtung helfen.

Für Flash-Medien ist F2FS standardmäßig die beste Option.

Welches Dateisystem Sie auch wählen, denken Sie daran, Ihre Festplatte vorher vollständig zu löschen, wenn Sie den vorhandenen Inhalt fast nicht wiederherstellbar machen möchten.