Sistemas de arquivos para GNU/Linux

Neste artigo abordarei os principais sistemas de arquivos usados em distribuições GNU/Linux atuais, tais como ext3, ext4, XFS, JFS e ReiserFS.

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Por: Edson em 22/06/2012


Introdução



Antes de começar a falar sobre os sistemas de arquivos, temos que ter em mente o que é um sistema de arquivos.

Sistema de arquivos é uma estrutura lógica aplicada à um meio físico de armazenamento, que permite armazenar informações em massa e de forma bem organizada, permitindo que um Sistema Operacional ou aplicações possam ser usadas pelo computador, assim como gravar novas informações, e essas informações possam ser acessadas posteriormente.

Um sistema de arquivos depende de estruturas de dados sobre os arquivos. Uma dessas estruturas são os metadados de dados que mantém informações dos objetos (arquivos/diretórios) armazenados no dispositivo de bloco. Cada arquivo está associado com um inode, o qual é identificado por um número inteiro.

Inodes armazenam informações sobre arquivos e diretórios (pastas), tais como a propriedade do arquivo, permissões (ler, escrever, executar), data de acesso, data de modificação, localização, tipo de arquivo e etc. Em muitos tipos de implementações de sistemas de arquivos, o número máximo de inodes é fixado no momento da criação do sistema de arquivos, limitando o número máximo de arquivos que o sistema de arquivos pode conter.

- Posso usar Sistema Operacional, ou alguma aplicação, sem ter que aplicar um sistema de arquivos?

Não, o disco rígido que irá armazena as informações é formatado fisicamente pelo fabricante, e esse tipo de formatação não é o suficiente para que o disco possa armazenar informações, porém, não se consegue utilizar o mesmo, pois ainda precisa de uma estrutura lógica para utilizar todo o espaço que o disco disponibiliza.

Objetivo do artigo

Não faz parte do objetivo do artigo fazer um estudo aprofundado sobre cada sistema de arquivos abordado, mas sim, abordar as características dos mesmos, permitindo conhecer mais de cada um.

Esclarecimentos

Todo e qualquer sistema de arquivos não é ANTI-FALHAS.

O mesmo não impede que sua estrutura de dados fique corrompida ou danificada após um desligamento inesperado causado por falta de energia, ou por travamento no sistema ou aplicação, fazendo com que você seja obrigado a usar o botão de desligamento ou de reinicialização.

E após desligar ou reinicializar desta forma, pode ter certeza que seu HD logo ficará com badblocks, principalmente se este tipo de situação acontecer constantemente. Não se impressione se o seu sistema, após um acontecimento destes, não conseguir mais ser acessado, ou precisar de reparos manuais para poder ser usado novamente.

O único sistema que ouvi falar bem quanto à tolerância de falhas, mas não cheguei a usar e nem a testar, foi o ZFS, desenvolvido pela Sun Microsystems.

Aí você pode se perguntar:

- Mas o que é um 'badblock' e por quê o sistema pode ficar corrompido, caso aconteça o que você citou acima?

1° - Um 'badblock' é uma área danificada de um disco que não pode ser mais utilizada, pois o dano é permanente.

Este tipo de dano pode ser causado por desligamentos forçados, como por exemplo, apertar o botão de desligamento da máquina, assim como reinicialização forçada, formatações erradas, esbarrões no HD, falta de energia etc.

Quando há muitos 'badblocks', seu HD está próximo do fim de sua vida útil, pois o mesmo está com muitos problemas.

2° - O sistema de arquivos pode ficar corrompido e o SO ficar inacessível, porque algum, ou alguns dados que estejam sendo utilizados pelo sistema no momento em que acontece o que foi citado anteriormente ainda não foram salvos, fazendo com que o mesmo fique incompleto, sendo assim corrompido. E se um arquivo deste for importante para o sistema, pode fazer com que o sistema fique inacessível.

Porém, muitos dos sistemas de arquivos tem tolerância de falhas, alguns mais consistentes e robustos que os outros.

Para os sistemas de arquivos usados no GNU/Linux, toda essa consistência tem ajuda do recurso muito utilizado que é o Journaling.

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Páginas do artigo
   1. Introdução
   2. Journaling
   3. Sistema de arquivos ext3
   4. Sistema de arquivos ext4
   5. Sistema de arquivos XFS
   6. Sistema de arquivos ReiserFS
   7. Sistema de arquivos JFS
   8. Benchmark básico dos sistemas de arquivos
   9. Considerações finais
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Comentários
[1] Comentário enviado por removido em 22/06/2012 - 19:41h

Olha rapaz, achei o seu artigo excelente e fico satisfeito em ser o primeiro a comentá-lo e mais ainda por ter saído do assunto em voga "Pinguim x M$" que tá dando no saco!

Quanto aos filesystems, venho usando o reiserfs para o sistema raiz e o xfs para /home e não tenho do que me queixar, exceto o fato do Debian não incluir o reiserfs como opção no Debian Installer, em relação a isso fiz uma dica a respeito:

http://gnu2all.blogspot.se/2012/06/instalacao-do-debian-em-particao.html

Como sugestão, você poderia solicitar a adição do esquema de particionamento para cada um dos sistemas de arquivos junto a moderação do VOL, o que facilitaria a vida daqueles que vierem a criar novas partições.

Um abraço.

[2] Comentário enviado por eabreu em 22/06/2012 - 19:54h

Obrigado pelo comentário edps e pela sugestão também.

Realmente... as vezes a galera da VOL leva a sério o papo Linux VS M$.

abraço.

[3] Comentário enviado por pietro_scherer em 23/06/2012 - 10:28h

Ótimo artigo!

É sempre bom ter um domínio das ferramentas e métodos que utilizamos para realizar nossos trabalhos.
Me ajudou bastante, obrigado!

[4] Comentário enviado por marcusmvl em 23/06/2012 - 11:09h

Parabéns, ficou muito bom o artigo!


[5] Comentário enviado por danielsath em 24/06/2012 - 18:06h

Parabens, muito bom. So gostaria de saber a respeito de uma particao que eu encontrei aqui com o nome extend, que estava querendo saber que sistema de arquivos ela utilizar

[6] Comentário enviado por eabreu em 24/06/2012 - 18:19h

Um dos comandos para saber qual sistema de arquivos uma determinada partição tem é o "blkid".

# blkid /dev/sda5

Obrigado pelos comentários pessoal, grato mesmo!

[7] Comentário enviado por danilosampaio em 25/06/2012 - 09:48h

Muito bom! parabéns!

[8] Comentário enviado por xerxeslins em 27/06/2012 - 15:48h

Super artigo!
Está nos meus favoritos e nota 10 com certeza.

[9] Comentário enviado por rdgacarvalho em 28/06/2012 - 10:45h

Ótimo artigo,

Fica a dica de no futuro abordar o Btrfs que nos trará grandes beneficios.

Abraços.

[10] Comentário enviado por lcnrj em 30/06/2012 - 13:47h

Uso o reiserfs há anos, estou pensando em mudar para xfs no meu hd de 1.5TB mas ouvi falar que na falta de luz ele já era. Quando pensei no ext4 me disseram que ele "gasta" mais espaço no HD. Tenho um misto de muitos arquivos pdf pequenos e muitos arquivos com mais de 250MB. Qual a sua sugestão...obrigado!

[11] Comentário enviado por eabreu em 30/06/2012 - 14:09h

Ola amigo lcnrj,

Você leu o artigo inteiro ? pois dei claras explicações durante o artigo e no final deixei algumas sugestões de uso.

Para poder dá uma sugestão de uso ideal, preciso saber qual o esquema de particionamento está sendo usado ou que pretende usar ?

Mas antes mesmo de informar, digo que a melhor solução para seu caso seria usar o ext4 no /home, pois os arquivos que citou ficam localizados no /home né isso ? o ext4 é bem rápido tem um ótimo suporte junto ao kernel, além disso trabalha muito bem com arquivos grandes e pequenos(tanto na leitura quanto na gravação).

*** Esclarecimento****

Qualquer sistema de arquivos, pelo menos até este momento pode ser corrompido, com uma queda de energia, o que existe em si é sistemas de arquivos mas consistentes que outros como foi explicado no artigo.

espero seu retorno.

[12] Comentário enviado por Tacioandrade em 11/07/2012 - 00:58h

Muito obrigado pelo artigo, acabei além de conhecer mais sobre os FS's do mercado Linux, com o que você falou sobre o JFS:

"Reparação muito eficaz de um disco com badblocks, ele consegue marcar os setores defeituosos com muita precisão, algo que outros sistemas de arquivos para Linux não fazem."

Vou tentar reavivar uns 20 HDs de la da empresa que estão em uma caixa para descarte por problemas de BadBlock. =)


Valeu mesmo. ^^

[13] Comentário enviado por eabreu em 11/07/2012 - 11:44h

Por nada amigo Tacioandrade,

Mas lembre-se que badblocks influência diretamente no desempenho e não é garantido que o mesmo não ficará com outros badblocks, já que como tem vários setores defeituosos no disco.

abraço.

[14] Comentário enviado por jarlisson em 20/07/2012 - 14:56h

Ótimo.

Sempre lia esses nomes, mas não sabia o que significavam. Sò sabia que funcionava em um sistema, mas nao no outro, e desse via os arquivos daquele etc. Muito bom saber o porquê.

[15] Comentário enviado por jarlisson em 23/07/2012 - 04:38h

Uma dúvida. Por onde você aprendeu isso?
Queria referência de quem entende, pra estudar mais a fundo. Com uma pitada de C, se me entende.

[16] Comentário enviado por eabreu em 23/07/2012 - 11:26h

Simples Jarlisson !

Estudando por livros digitais e impressos, estudando pela documentação que os desenvolvedores deixam disponível, pesquisando e estudando pela internet e principalmente, mas principalmente mesmo colocando em prática toda informação estudada e assimilada fazendo uma bateria de testes para poder comprovar o comportamento de todos os sistemas de arquivos abordados no artigo.

Abraço.

[17] Comentário enviado por arimacedo em 31/07/2012 - 17:11h

Sensacional o artigo, gostei muito...

[18] Comentário enviado por rafamarini em 19/11/2012 - 01:32h

Olá, excelente artigo!

Eu tenho uma duvida em relação ao JFS!

O Journaling que o Sistema de Arquivos JFS utiliza é o Journaling Lógico, correto?
Então, o Journaling Lógico guarda em seu log os metadados de arquivos que sofreram uma alteração recentemente, porém minha dúvida é o seguinte:

-Quando houver um evento de falha (uma queda de luz), ao religar o equipamento ele irá restaurar os dados utilizando o log realizado pelo journaling, como ele recupera os arquivos somente possuindo os seus metadados e não os dados como o Journal Físico?

Obrigado pela atenção!

[19] Comentário enviado por eabreu em 19/11/2012 - 11:46h

Obrigado pelos comentários pessoal!

Respondendo as perguntas feitas pelo amigo rafamarini.


[18] Comentário enviado por rafamarini em 19/11/2012 - 01:32h:

O Journaling que o Sistema de Arquivos JFS utiliza é o Journaling Lógico, correto?

Obrigado pela atenção!


R. Correto


[18] Comentário enviado por rafamarini em 19/11/2012 - 01:32h:

-Quando houver um evento de falha (uma queda de luz), ao religar o equipamento ele irá restaurar os dados utilizando o log realizado pelo journaling, como ele recupera os arquivos somente possuindo os seus metadados e não os dados como o Journal Físico?

Obrigado pela atenção!


R. Os metadados também armazena informação sobre a localização dos arquivos no sistema de arquivos, sendo assim, caso computador desligue de forma inesperada no momento da leitura ou escrita de um arquivo, o journal tem no log a informação(metadados) onde esta localizado os blocos do arquivo para tentar restaurar o mesmo, se necessário repetitivamente.

Em um evento citado por você dificilmente perderá o arquivo por completo. por que quando um arquivo é aberto para leitura e ou escrita, o linux cria uma cópia do mesmo, chamado de arquivo swap. assim todas as alterações feitas no arquivo, na verdade são feitas na cópia.

Quando o arquivo é salvo as alterações feitas na cópia são sincronizadas para o arquivo original pelo kernel de forma tardia ou não. Poderá ainda perder se o conteúdo do arquivo estiver em algum bloco defeituoso (bad block) ou se o journal não recebeu a tempo os metadados.

[20] Comentário enviado por thiagomadeira em 14/12/2012 - 15:47h

super artigo.... Show de bola.

[21] Comentário enviado por vinteumdoonze em 16/03/2013 - 23:15h

Poxa, muito bom o seu artigo, estou estudando para LPI e aprendi muito aqui sobre File System, sei que o conteudo abordado no artigo é basico e devo procurar outras fontes, mas já foi uma grande ajuda para a compreenção do assunto.
Esta de parabéns.

Abraço.

[22] Comentário enviado por galactus em 17/03/2013 - 19:21h

Olá. Gostei do artigo, mas gostaria de deixar meus dois centavos...
Primeiro que o XFS já está muito mais seguro do que antigamente. Em kerneis antigos, realmente, em quedas de energia você poderia corromper dados, mas nas novas versões do XFS e dos kerneis não. Estes benchmarks sintéticos onde você formata um HD e faz os testes logo em seguida não condizem com a realidade de uma sistema em pleno uso, e principalmente com muito tempo de uso! Já li comentários inclusive do principal desenvolvedor do ext4 que estes tipos de testes não mostram a vida real de uma sistema de arquivos, por isso ele não leva muito em consideração esses tipos de testes.

Também assisti a uma palestra postada no Youtube do desenvolvedor do XFS da RedHat falando coisa parecida. São quase 50 minutos dele respondendo a perguntas da galera, quem tiver curiosidade de assisitir é só procurar por: XFS_ Recent and Future Adventures in Filesystem Scalability

Por exemplo, o pessoal olha esses números nus e crus e vai achar que o JFS é uma lesma! Mesmo estando defasado, não é assim. O JFS foi criado numa época em que cada pulso de clock importava, pois eram poucos e muito caros. Portanto seu objetivo era não sobrecarregar o processador e ser seguro. Instale ele numa máquina antiga com apenas um núcleo e comece a fazer mais de uma coisa ao mesmo tempo que você vai ver a que o JFS veio! Olha aqui esse meu video: http://www.youtube.com/watch?v=OCevVWiZCks

O é ext4 pode ser mais rápido enquanto tem poucas requisições sobre ele, mas é só começar a aumentar o número de requisições que a coisa fica feia, na prática você nota como se o sistema ficasse "preso" ao que ele está fazendo e passa a responder muito lentamente! Quando não dá umas congeladas. O XFS tem reserva de requisições por padrão, para não "esgotar" o sistema de arquivos rapidamente quando muitas requisições são feitas ao mesmo tempo. Eu tenho uma servidor multimedia em casa e o XFS dá banho no ext4 nisso. Fora o servidor são mais 4 máquinas, comece a abrir vários vídeos de um mesmo HD pra você ver a diferença. Melhor que ele pra streaming de video em rede só o ZFS com RAID, parece que nem faz força. Desculpem pela redação, acabou ficando quase 50 reais.... hehehehe Mas era só!

[23] Comentário enviado por eabreu em 18/03/2013 - 12:18h

Obrigado pelos comentários thiagomadeira, vinteumdoonze e galactus.

galactus bom você ter comentado e passado mais informações a respeito do assunto abordado no artigo.

[24] Comentário enviado por AprendiNoLinux em 20/12/2014 - 15:03h

Fantástico artigo...
Andei pesquisando hoje sobre armazenamento e não consegui chegar em conclusão alguma rsrs.
Pelas possíveis mudanças de tamanho nas partições, a opção XFS foi descartada.
Parece que vou manter ext4 com lvm...

[25] Comentário enviado por bl4ckout em 11/03/2019 - 09:56h

Sem dúvidas o Universo Linux é sensacional e principalmente por ter uma comunidade tão viva, unida e dinâmica.
Usei o Windows por muito tempo e estou totalmente motivado a algum dia, contribuir com minhas experiências no Linux com todos aqui, no Viva o Linux.
Pode parecer simples, mas agradeço pelo esforço de todos por manter esse fórum rico como está, pois verdadeiramente é um grande refúgio para novos tripulantes.

[26] Comentário enviado por xerxeslins em 11/03/2019 - 10:19h


[25] Comentário enviado por bl4ckout em 11/03/2019 - 09:56h

Sem dúvidas o Universo Linux é sensacional e principalmente por ter uma comunidade tão viva, unida e dinâmica.
Usei o Windows por muito tempo e estou totalmente motivado a algum dia, contribuir com minhas experiências no Linux com todos aqui, no Viva o Linux.
Pode parecer simples, mas agradeço pelo esforço de todos por manter esse fórum rico como está, pois verdadeiramente é um grande refúgio para novos tripulantes.


http://gph.is/18Sfht9


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