Btrfs vs Ext4 – Funktionalitäten, Stärken und Schwächen

Ein Dateisystem steuert, wo, wie und wann Daten gespeichert und von einem Speichergerät abgerufen werden. Für alltägliche Systemprozesse ist ein leistungsfähiges Dateisystem notwendig. Der Linux-Kernel unterstützt eine Vielzahl von Dateisystemen. Die am häufigsten verwendeten sind Ext4, Btrfs, XFS und ZFS, das neueste Dateisystem, das 2018 veröffentlicht wurde. Jedes dieser Dateisysteme hat seine eigene Art, Daten, Vorzüge und Nachteile zu organisieren.

In diesem Tutorial werden wir überprüfen Btrfs gegen Ext4 Dateisystem und versuchen, ihre Funktionen, Stärken und Schwächen zu verstehen.

Ext4-Dateisystem

Ext4 ist das Standarddateisystem für viele Linux-Distributionen. Es wurde im Oktober 2008 mit dem Linux-Kernel 2.6.28 veröffentlicht. Ext4 ist die vierte Version des Extended Filesystems und ein Nachfolger von Ext3.

Ext4 ist ein robustes Dateisystem, das schon lange im Einsatz ist. Es ist ein mit Journalen versehenes Dateisystem, was bedeutet, dass es ein “Journal” darüber führt, wo sich Dateien auf der Festplatte befinden und alle anderen Änderungen auf der Festplatte verfolgt werden.

Btrfs-Dateisystem

Btrfs oder der B-Baum Dateisystem ist ein neueres, modernes Open-Source-Dateisystem. Es ist ein Copy-on-Write (CoW)-Dateisystem, das auf Linux-Systeme zugeschnitten ist, und sein Name leitet sich von der Verwendung von B-Trees ab, um interne Dateistrukturen zu speichern. Beim CoW-Dateisystem-Setup kopiert das Dateisystem, wenn Daten geändert werden, die Änderungen und schreibt die Daten zurück an einen verfügbaren Speicherort im Dateisystem.

Da die Daten an einen anderen Ort im Dateisystem kopiert und geändert werden, wird das Risiko einer Datenbeschädigung im Falle eines Stromausfalls eliminiert, nur um einen Hinweis zu geben example. Es ist wichtig darauf hinzuweisen, dass bei der Änderung die Originaldaten erhalten bleiben und unverändert bleiben.

Der größte Nachteil des Btrfs-Dateisystems besteht darin, dass große Dateien leicht fragmentiert werden und daher eine regelmäßige Defragmentierung erforderlich ist.

Die Entwicklung der Btrfs begann bereits 2007 bei Oracle, aber auch andere große Unternehmen wie SUSE, Facebook, Redhat tragen zu seiner Entwicklung bei. Btrfs existiert, weil Entwickler die Funktionalität eines Dateisystems um Funktionen wie Snapshots, Prüfsummen usw. erweitern wollten.

BTRFS-Funktionen

Einige der interessanten Funktionen von btrfs sind:

1) Unterstützung für große Dateien

Das Btrfs-Dateisystem kann bis zu 264 Byte unterstützen, was dem Äquivalent von . entspricht 16EiB oder Exbibyte! Das ist eine enorme Speichergröße!

2) Effiziente Dateispeicherung

Btrfs bietet eine Extent-basierte Dateispeicherung. Dies wird als zusammenhängender Bereich beschrieben, der für die Dateispeicherung reserviert ist. Der Overhead bei Dateimetadaten wird stark reduziert, und kleine Metadaten tragen direkt zu einer höheren Speichereffizienz und -leistung bei.

Btrfs ist immer noch ein effizienter Dateispeicher und bietet einen effizienten Speicher für kleinere Dateien, indem er sie als Metadaten verpackt.

3) Eingebaute RAD-Unterstützung

Das Btrfs-Dateisystem bietet Unterstützung für RAID 0 (Daten-Stripping), 1 (Datenspiegelung) und RAID 10 (Daten-Stripping & -Spiegelung).

4) Online-Defragmentierung und Größenänderung

Mit Btrfs ist es möglich, eine Defragmentierung und Größenänderung durchzuführen, selbst wenn das Dateisystem online ist.

5) Dynamische Inode-Zuordnung

Btrfs bietet eine dynamische Zuweisung von Inodes. Es ordnet Dateien nach Bedarf Inodes zu und dies hilft, die Erschöpfung von Inodes zu verhindern, falls Sie sehr viele kleine Dateien auf dem Dateisystem haben.

6) Beschreibbare und schreibgeschützte Snapshots

Ein weiteres wunderbares Feature, das Btrfs bietet, ist die Unterstützung für Snapshots. Sie können problemlos einen Snapshot Ihres Dateisystems erstellen und diesen nutzen, um Daten im Falle einer versehentlichen Löschung oder Beschädigung von Daten an anderer Stelle wiederherzustellen.

7) Unterstützung für Prüfsummen

Ein weiteres wichtiges Feature ist die Unterstützung von Prüfsummen. Prüfsummen sind kleine Datenblöcke, die die Möglichkeit einer stillen Datei- oder Datenbeschädigung verhindern, was andere Dateisysteme nicht bieten. Prüfsummen werden in den Dateisystemen gespeichert und behalten ständig Anzeichen von Dateisystemfehlern und Datenbeschädigungen im Auge.

8) Optimierte Unterstützung für SSD-Laufwerke

SSD-Laufwerke (Solid State Drives) bieten mit Sicherheit ein angemessenes Maß an Geschwindigkeit, Zuverlässigkeit und Stabilität in einem PC. Das Btrfs-Dateisystem verbessert ihre Leistung weiter, indem es ihre Lese- und Schreibleistung optimiert und somit die Lebensdauer der SSD verbessert.

Vergleich zwischen Ext4- und Btrfs-Dateisystemen

Lassen Sie uns wissen, ob Sie einen Vergleich zwischen den beiden Dateisystemen hinsichtlich verschiedener Schlüsselfunktionen ziehen.

1. Unterstützung für Journal und Copy-on-Write

Dies ist der erste große Unterschied zwischen den beiden Dateisystemen. Das Ext4-Dateisystem ist ein Journaling-Dateisystem, während Btrfs ein Copy-on-Write (CoW)-Dateisystem ist.

2. Unterstützung mehrerer Geräte

Das Verteilen eines einzelnen Dateisystems auf mehrere Geräte bietet bestimmte Vorteile wie erhöhte Kapazität und größere Zuverlässigkeit. Btrfs verfügt über eine integrierte RAID-Unterstützung, die es einfach macht, mehrere Geräte auf Dateisystemebene zu verwalten.

Das Ext4-Dateisystem bietet keine integrierte Unterstützung für mehrere Geräte. Sie müssen logische Volume-Manager von Drittanbietern verwenden, wie z LVM 2 um Ihr Dateisystem über mehrere Geräte und Festplatten zu verteilen.

3. Deduplizierung auf Dateisystemebene:

Deduplizierung ist eine Funktion, die automatisch doppelte Kopien von Daten aus einem Dateisystem entfernt, um Speicherplatz zu sparen. Das Btrfs-Dateisystem unterstützt die Deduplizierung, indem identische Blöcke im Dateisystem durch logische Links zu einer einzigen Kopie des Blocks ersetzt werden. Diese Funktion spart enorm viel Speicherplatz.

Das Ext4-Dateisystem unterstützt keine Deduplizierung.

4. Komprimierung auf Dateisystemebene

Das Btrfs verwendet Komprimierungsalgorithmen, um die Datenkomprimierung auf Dateisystemebene zu unterstützen. Das bedeutet, dass die Daten beim Schreiben in das Dateisystem automatisch komprimiert werden.

Das Ext4-Dateisystem hat keine integrierte Komprimierungsunterstützung.

5. Maximale Partitions- und Dateigröße

Die größte Partition, die Sie mit ext4 erstellen dürfen, ist 1 Exbibyte – das entspricht etwa 1.152.921,5 Terabyte. Die maximale Dateigröße beträgt 16 TiB, was viel größer ist als jede Festplatte, die ein normaler Verbraucher derzeit kaufen kann.

Btrfs unterstützt eine maximale Partitions- und Dateigröße von bis zu 16Eib.

Mit Ext4 können Sie maximal 232 (= 4.294.967.296 ~= 4 Milliarden) Dateien erstellen. Mit Btrfs können Sie maximal 264 (= 18.446.744.073.709.551.616 ~= 18 Trillionen) Dateien erstellen.

6. Prüfsumme/ECC-Unterstützung

Das Btrfs-Dateisystem verwendet die CRC32C-Prüfsumme, um die Datenintegrität sicherzustellen und Datenbeschädigungen zu vermeiden. Das Ext4-Dateisystem garantiert nicht die Integrität Ihrer Daten.

7. Snapshot-Unterstützung

Das Btrfs-Dateisystem unterstützt schreibgeschützt und beschreibbar Schnappschüsse der Datei. Ein Snapshot ist ein Subvolume, das seine Daten und Metadaten mithilfe von COW-Funktionen mit einem anderen Subvolume teilt.

Das Ext4-Dateisystem unterstützt nicht das Erstellen von Snapshots des Dateisystems.

8. Block-Unterzuweisung und Tail-Packing

Die Blockunterzuweisung ist eine Funktion, bei der große Dateien in Blöcken gespeichert werden, während der Endraum am Ende des letzten Blocks effizient genutzt wird. Die Blockunterzuweisung ist eine Methode, um Teile eines anderen Dateiblocks im Endblock zu speichern und Speicherplatz zu sparen.

Btrfs wurde entwickelt, um diesen verfügbaren Speicherplatz zu nutzen und kann die Enden mehrerer Blöcke mit anderen Dateien packen. Dies verbessert die Dateisystemleistung und erhöht die Speichereffizienz.

Ext4 unterstützt kein Tail-Packing.

Fazit

Ext4-Dateisystem ist die neueste Version des erweiterten Dateisystems. Ext4 gibt es schon lange und es hat sich als zuverlässig und stabil erwiesen. Es wird für den täglichen Gebrauch empfohlen. Für den Fall, dass der Strom ausfällt, hat ext4 Ihre gespeicherten Daten wahrscheinlich sicher aufbewahrt.

Ext4 konzentriert sich auf hohe Leistung und Skalierbarkeit. Es ist eine grundsolide Option, da es seit langem existiert und all die Jahre der Systemtests und Fehlerbehebungen mit sich bringt. Ungeachtet all seiner Funktionen unterstützt es keine Datendeduplizierung, Komprimierung oder Verschlüsselung.

Btrfs hingegen ist ein modernes Dateisystem, das bis zu sechzehnmal so viele Daten wie Ext4 verarbeiten kann. Diese Verbesserung ist besonders wichtig, da Linux jetzt in Unternehmenseinheiten verwendet wird. Btrfs hat viele der oben erwähnten guten Funktionen wie Copy-on-Write, Snapshots, Prüfsummen und Duplizierung. Btrfs wächst schnell, gilt aber immer noch nicht als stabil.

Bisher scheint ext4 eine viel bessere Wahl auf dem Desktop-System zu sein, da es das Standard-Dateisystem ist und beim Übertragen von Dateien schneller als die btrfs ist. Das btrfs-Dateisystem ist einen Blick wert, aber ext4 auf Desktop-Linux vollständig zu ersetzen, könnte einige Jahre später dauern.