Ext4 vs XFS – Welches Dateisystem sollten Sie verwenden?

Benutzer eines Linux-Systems achten kaum auf das zugrunde liegende Dateisystem. Tatsächlich gibt es während der Installation von Linux die Tendenz, oft mit dem aufgelisteten Standarddateisystem zu arbeiten, ohne andere verfügbare Optionen zu erkunden. Für Windows ist die Sache viel einfacher, da NTFS das dominierende Dateisystem ist. Unter Linux stehen Ihnen zahlreiche Dateisysteme zur Verfügung. Dazu gehören Ext4, XFS, ZFS und BTRFS.

Die am weitesten verbreiteten Dateisysteme sind Ext4 und XFS, wobei letzteres das Standarddateisystem in RHEL-basierten Distributionen und Ext4 das Standarddateisystem in Debian- und Ubuntu-Distributionen ist. Bei der Auswahl eines Dateisystems müssen unter anderem Skalierbarkeit, Stabilität und Datenintegrität berücksichtigt werden.

In diesem Leitfaden konzentrieren wir uns auf Ext4- und XFS-Dateisysteme und versuchen, die Unterschiede zwischen diesen beiden zu verstehen.

Das Ext4-Dateisystem

Das Ext4-Dateisystem ( Extended Filesystem) ist die vierte Generation der Ext-Dateisystemfamilie, deren Ursprung auf das 1987 eingeführte Minix-Betriebssystem zurückgeht. Das Ext-Dateisystem ist das erste Dateisystem, das den Linux-Kernel bei seiner Vorstellung untermauerte zurück im Jahr 1992. Es kam 2008 mit Linux 2.6.28 ins Spiel. Nachfolger seines Vorgängers ext3.

Ext4 verwaltet viele kleine Dateien perfekt und stellt sicher, dass Metadaten korrekt geschrieben werden, selbst wenn der Schreibcache an Leistung verliert.

Auf einen Blick gehören zu den Hauptmerkmalen:

• Unterstützung für große Dateigrößen – Die Ext4 unterstützt eine einzelne Dateigröße von bis zu 16 TiB (Tebibyte), während XFS eine maximale Dateigröße von bis zu 8 Exbibyte unterstützt.
• Verzögern Sie die Zuweisung basierend auf der Ausdehnung für schnellere Dateizuweisungen.
• Abwärtskompatibilität – Ein weiterer Vorteil der Verwendung des Ext4-Dateisystems ist seine Abwärtskompatibilität mit den Ext3- und Ext2-Systemen. Dies verbessert die Leistung und Flexibilität, da einige Ext4-Funktionen auch in Ext3- und Ext2-Dateisystemen implementiert werden können. Außerdem können die Dateisysteme Ext3 und Ext2 als Ext4 gemountet werden.
• Verbesserungen bei der Zuweisung – Speicherblöcke werden vom Ext4-Dateisystem effizienter zugewiesen, bevor sie auf die Festplatte geschrieben werden. Dies verbessert die Lese- und Schreibleistung erheblich.
• Journalprüfsummen – Das Ext4-Dateisystem nutzt die Prüfsummenoption, um das Risiko einer Dateibeschädigung zu minimieren. Die Prüfsummenoption führt häufige Prüfungen durch, um nach Fehlern im Block-Volume zu suchen. Dadurch wird die Journalzeit reduziert und die Leistung reduziert.
• Schnellere Dateisystemprüfungen – Zusätzlich zu Journalprüfsummen liefert Ext4 schnellere Dateisystemprüfungen, For example, wird der fsck-Befehl schneller ausgeführt und liefert Ergebnisse in kürzerer Zeit im Vergleich zu früheren Versionen wie Ext3 und Ext2.
• Verbesserte Zeitstempel – Ext4 implementiert Zeitstempel, die in Nanosekunden gemessen werden, eine Verbesserung gegenüber der Granularität von sekundenbasierten Zeitstempeln, die als unzureichend angesehen wird. Darüber hinaus wurden dem Zeitstempel weitere 408 Jahre hinzugefügt, um die Obergrenze des Jahres 2038 zu berücksichtigen.
• Unbegrenzte Anzahl von Unterverzeichnissen – Das Ext4-Dateisystem begrenzt die Anzahl der Unterverzeichnisse, die in einem einzelnen Verzeichnis erstellt werden können, außer der Verzeichnisgröße selbst nicht. In Ext3 kann ein Verzeichnis maximal 32.000 Unterverzeichnisse haben. Ext4 führte die HTreeindices-Funktion ein, um die Einträge, die in einem Verzeichnis gespeichert werden können, zu erhöhen.
• Transparente Verschlüsselung – Unterstützung für transparente Verschlüsselung wurde bereits im Juni 2015 für das Ext4-Dateisystem im Linux-Kernel 4.1 implementiert.

Das XFS-Dateisystem

Das ursprünglich 1993 von Silicon Graphics entwickelte XFS-Dateisystem ist stolz darauf, ein stabiles und leistungsstarkes 64-Bit-Journaling-Dateisystem zu sein. Das XFS-Dateisystem wurde entwickelt, um große Dateisysteme von bis zu 18 Exabyte und extrem große Dateien zu unterstützen. Das Dateisystem wurde für Systeme mit großen Disk-Arrays, großen CPUs und Systemen entwickelt, die große Dateien speichern müssen.

XFS ist allgemein dafür bekannt, dass es eine hohe Skalierbarkeit von I/O-Threads bietet und für seine hervorragende Leistung bei der Verarbeitung großer Dateien.

Das XFS-Dateisystem ist das Standarddateisystem in RHEL, CentOS und anderen RHEL-Distributionen wie Oracle Linux, Rocky Linux und AlmaLinux.

Hauptmerkmale sind:

• Unterstützung größerer Dateisysteme – XfS unterstützt Dateisystemgrößen bis zu 1 PiB, während Ext4 bis zu 50 TiB unterstützt. Die unterstützte Größe des Dateisystems kann je nach Linux-Distributionsversion variieren.
• Verzögerte Zuweisung – Verwenden Sie faule Bewertungstechniken für die Dateizuweisung. Die Blockzuweisung erfolgt nur, wenn die Daten schließlich auf die Festplatte geschrieben werden, und trägt dazu bei, die Fragmentierung zu reduzieren und die Leistung zu steigern.
• Online-Defragmentierung und wachsende Dateisysteme
• Ausgeklügelte Metadaten-Read-Ahead-Algorithmen
• Metadaten-Journaling – Das Metadaten-Journaling ist eine Funktion, die die Konsistenz des Dateisystems im Falle eines plötzlichen Stromausfalls oder eines Systemabsturzes garantiert.
• Quota-Journaling – Dies macht langwierige Kontingentkonsistenzprüfungen nach einem Systemabsturz überflüssig.
• Unterstützung für erweiterte Attribute – Dadurch konnte das System mehrere zusätzliche Name/Wert-Paare pro Datei zuordnen.
• Online-Defragmentierung und -Vergrößerung – Sie können das Dateisystem defragmentieren und vergrößern, während es eingehängt und aktiv ist.
• Skalierbarkeit des Speichers – Das XFS-Dateisystem ist beeindruckend, um große Dateisysteme, große Verzeichnisse und ein riesiges Dateivolumen mit einer Kapazität von bis zu Exabyte zu unterstützen.
• Effiziente Speicherplatzverwaltung – XFS bietet dank der B-Tree-Indizierung auch Skalierbarkeit für eine effiziente Speicherplatzverwaltung.

Fazit

Es ist eine wichtige Entscheidung, das geeignete Dateisystem für Ihre Anwendung auszuwählen. Bei der Entscheidung müssen Sie berücksichtigen, wie viel größer der Server ist, die erwartete E/A-Auslastung, Durchsatz und Latenz, Größe der Dateien, mögliche Ausfallzeiten der Anwendung und mehr.

Das war ein Überblick über die XFS- und Ext-Dateisysteme. Wir haben die Vorteile, die jedes Dateisystem bietet, ausführlich beschrieben. Mit diesen Informationen im Hinterkopf können Sie eine fundierte Entscheidung darüber treffen, welches Dateisystem Sie für Ihr Betriebssystem wählen sollten.