ext4, o sucessor de ext3, É um Linux sistema de arquivos com registro em diário e uma base do gerenciamento de armazenamento desde sua introdução em 2008. Ele oferece suporte a sistemas de arquivos grandes e muitos arquivos, tornando-o uma escolha popular para tudo, desde computação pessoal até nível empresarial. data centers.
O que é extensão?
O "ext" sistema de arquivos, abreviação de "sistema de arquivos estendido", foi o primeiro projetado especificamente para o Kernel do Linux. Introduzido em 1992, foi criado para superar as limitações do sistema de arquivos Minix, usado nas primeiras versões do Linux. O sistema de arquivos ext trouxe diversas melhorias, como o suporte para sistema de arquivos metadados, o que permitiu uma gestão mais eficiente arquivos e diretórios. Ele suportava tamanhos de arquivos maiores e um número maior de arquivos do que o Minix, o que foi crucial para a adoção e crescimento do Linux.
No entanto, o sistema de arquivos ext tinha suas limitações, como a falta de um recurso de registro em diário, o que levou ao desenvolvimento de seus sucessores:
- ext2, lançado em 1993, não tinha registro em diário, mas oferecia melhor desempenho e confiabilidade do que o ramal original.
- ext3, lançado em 1999, adicionou recursos de registro no diário para melhorar integridade de dados em falhas do sistema.
- ext4, lançado em 2008, expandiu ainda mais as capacidades em termos de tamanho e desempenho.
Cada iteração foi projetada para atender às necessidades crescentes dos sistemas Linux, mantendo a compatibilidade com versões anteriores.
O que é ext4?
O ext4, ou quarto sistema de arquivos estendido, é um sistema de arquivos com diário para Linux, desenvolvido como sucessor do ext3. Ele apresenta diversas melhorias em relação ao seu antecessor, melhorando o desempenho, a confiabilidade e a capacidade de armazenamento.
ext4 suporta sistemas de arquivos maiores e lida com mais arquivos que ext3, tornando-o adequado para necessidades modernas de armazenamento. Inclui recursos como alocação atrasada, que melhora o desempenho e reduz fragmentação aguardando para decidir a localização dos blocos do sistema de arquivos até que eles sejam realmente gravados.
O sistema de arquivos ext4 também implementa um 48-bocado esquema de endereçamento de bloco, permitindo suportar tamanhos de disco de até 1 exabyte e arquivos individuais de até 16 terabytes de tamanho. Este sistema de arquivos foi projetado para estender os limites de armazenamento e aumentar a velocidade de acesso sem comprometer a integridade dos dados, mantendo a facilidade de atualização do ext3 e permitindo a compatibilidade com versões anteriores.
Recursos ext4
Aqui estão as principais características e recursos do ext4:
- Suporte a grandes sistemas de arquivos. ext4 pode suportar volumes com tamanhos de até 1 exbibyte (EiB) e arquivos com tamanhos de até 16 tebibytes (TiB), o que representa um aumento significativo em relação ao seu antecessor.
- Extensão. Ao contrário do ext3, que usa um sistema de bitmap (mapeamento de blocos), o ext4 usa extensões, que são um método mais eficiente de alocação de blocos de arquivos que melhora o desempenho com arquivos grandes e reduz a fragmentação.
- Compatibilidade com versões anteriores. ext4 é compatível com versões anteriores de ext3 e ext2, o que significa que ele pode montar sistemas de arquivos criados com essas versões anteriores.
- Diário. ext4 mantém o uso de um mecanismo de registro em diário, que ajuda a proteger a integridade do sistema de arquivos contra desligamentos repentinos, Hardwares travamentos e outros tipos de falhas do sistema.
- Alocação atrasada. Este recurso melhora o desempenho e reduz a fragmentação, atrasando a alocação de blocos até que eles sejam realmente necessários para armazenamento de dados.
- Aumento do limite de subdiretórios. ext4 suporta um número ilimitado de subdiretórios, ao contrário do ext3, que é limitado a 32,000.
- Carimbos de data e hora. ext4 suporta carimbos de data/hora com resolução de nanossegundos, o que é uma melhoria em relação à segunda resolução usada no ext3. Também inclui suporte para datas até o ano 2446 por meio do uso de campos de data de 48 bits.
- Desfragmentação on-line. ext4 suporta on-line desfragmentação, permitindo a desfragmentação do sistema de arquivos sem desmontá-lo, o que é crucial para sistemas que exigem tempo de atividade contínuo.
- Somas de verificação para registro no diário. Ext4 pode usar checksums no diário para melhorar a confiabilidade e a velocidade de recuperação de falhas.
Vantagens e desvantagens do ext4
ext4 oferece uma variedade de vantagens, bem como algumas desvantagens das quais os usuários devem estar cientes.
Vantagens
Aqui estão algumas vantagens principais do sistema de arquivos ext4 que tornam o ext4 uma escolha robusta, eficiente e versátil para vários Distribuições Linux, contribuindo para a sua adoção generalizada em diferentes setores e casos de uso:
- Aumento dos limites de armazenamento. ext4 pode lidar com volumes e arquivos maiores significativamente melhor que seus antecessores. Ele suporta volumes de até 1 exabyte e arquivos de até 16 terabytes. Essa capacidade o torna adequado para aplicativos de nível empresarial e tarefas com uso intensivo de dados, acomodando as crescentes demandas por armazenamento.
- Performance melhorada. ext4 apresenta vários recursos que melhoram seu desempenho. Ele utiliza extensões, que são blocos contíguos de armazenamento, reduzindo a fragmentação e melhorando a velocidade de acesso e armazenamento de arquivos. A alocação atrasada melhora o desempenho de E/S, otimizando a forma como os dados são gravados no disco, aumentando assim a eficiência geral do sistema de arquivos.
- Diário. Um dos principais pontos fortes do ext4 é a capacidade de registro em diário, que ajuda a proteger a integridade dos dados, mantendo um registro das transações em andamento. No caso de falha do sistema ou falha de energia, esse recurso permite que o sistema de arquivos se recupere de forma mais rápida e limpa, reproduzindo o diário.
- Compatibilidade com versões anteriores. ext4 é compatível com sistemas de arquivos ext2 e ext3. Este recurso permite aos usuários montar sistemas de arquivos mais antigos como ext4 sem a necessidade de converter todos os dados, o que proporciona excelente flexflexibilidade e facilidade de atualização.
- Desfragmentação on-line. ext4 suporta desfragmentação online, permitindo aos usuários desfragmentar o sistema de arquivos enquanto ele ainda está montado e em uso. Esse recurso é benéfico em ambientes onde tempo de inatividade deve ser minimizado.
- Pré-alocação persistente. ext4 permite a pré-alocação de espaço em disco para arquivos antes de serem gravados. Este recurso é útil para aplicações que precisam garantir espaço suficiente para dados antes de iniciar uma operação, como gravação multimídia ou processamento de dados científicos.
Desvantagens
Aqui está uma lista das desvantagens do sistema de arquivos ext4, com explicações para cada uma:
- Falta de instantâneos e somas de verificação integrados. Ao contrário de alguns sistemas de arquivos modernos como Btrfs ou ZFS, o ext4 não oferece suporte nativo a instantâneos ou somas de verificação para arquivos e metadados. Isso significa que ele não pode capturar e gerenciar automaticamente versões do sistema de arquivos ou verificar a integridade dos dados em nível de bloco, o que é crucial para evitar corrupção de dados.
- Escalabilidade limitada. Embora o ext4 suporte tamanhos de arquivo e capacidades de sistema de arquivos muito grandes, ele carece de alguns dos recursos mais avançados escalabilidade recursos de sistemas de arquivos mais recentes, como alocação dinâmica de inodes (encontrada no Btrfs), que se ajusta automaticamente conforme as necessidades de armazenamento aumentam, e recursos de otimização de disco em tempo real.
- Recuperação complexa. Devido à sua natureza de registro em diário, o ext4 pode ser mais complexo de recuperar em casos de corrupção ou falhas graves em comparação com sistemas de arquivos mais simples e sem registro em diário, como ext2. Embora o recurso de registro no diário melhore a integridade dos dados após desligamentos inesperados, ele pode complicar os esforços de recuperação porque o diário deve ser reproduzido ou apagado corretamente.
- Amplificação de gravação. ext4 pode causar amplificação de gravação, especialmente em SSDs, onde cada operação de gravação envolve diversas gravações devido ao registro no diário. Isso pode reduzir a vida útil dos SSDs ao longo do tempo, pois eles têm um número limitado de ciclos de gravação.
- Envelhecimento dos dados. ext4 não é otimizado para armazenamento de dados de prazo extremamente longo, onde o sistema de arquivos não é acessado com frequência, mas ainda precisa permanecer confiável ao longo do tempo. O sistema de registro em diário pode levar a cenários em que os dados mais antigos não são atualizados ou verificados como seriam em sistemas de arquivos projetados para fins de arquivamento.
- Sobrecarga de desempenho. O recurso de registro em diário, embora benéfico para a integridade dos dados, introduz uma sobrecarga de desempenho. Cada operação de gravação deve ser registrada no diário, o que pode diminuir a velocidade de gravação, especialmente em ambientes com altos requisitos de E/S.
- Sem criptografia nativa. ext4 não fornece nativo criptografia suporte dentro do próprio sistema de arquivos. Os usuários devem contar com ferramentas de terceiros ou criptografia em nível de kernel para proteger os dados em repouso, o que pode complicar as configurações e potencialmente afetar o desempenho.
ext4 x ext3
ext4 e ext3 são sistemas de arquivos com registro em diário usados principalmente em ambientes Linux, mas o ext4 introduz vários aprimoramentos em relação ao ext3, tornando-o mais adequado para as necessidades de computação modernas.
ext4 suporta sistemas de arquivos e arquivos muito maiores; ele pode lidar com volumes de até 1 exabyte e tamanhos de arquivo de até 16 terabytes, em comparação com o limite do sistema de arquivos de 16 terabytes e o limite de tamanho de arquivo de 2 terabytes no ext3. O ext4 também incorpora armazenamento de arquivos baseado em extensão, substituindo a abordagem tradicional de mapeamento de blocos usada no ext3, melhorando significativamente o desempenho com arquivos grandes e reduzindo a fragmentação. Além disso, o ext4 apresenta alocação atrasada e oferece verificação mais rápida do sistema de arquivos em comparação com o ext3.
Além disso, o ext4 inclui novos recursos que não estão presentes no ext3, como suporte para subdiretórios ilimitados (o ext3 suporta apenas até 32,000 subdiretórios), desfragmentação online e um sistema de registro em diário mais robusto que pode opcionalmente operar em modo "writeback". Este modo permite mais flexflexibilidade na forma como os dados são gravados no disco, aumentando potencialmente o rendimento.
ext4 também mantém compatibilidade retroativa com ext3, o que significa que é possível montar sistemas de arquivos ext3 como ext4 sem modificar os dados do disco. Esta facilidade de atualização, juntamente com melhor desempenho e capacidade, torna o ext4 uma escolha atraente para novas instalações e atualizações do ext3, embora o ext3 ainda esteja em uso devido à sua estabilidade e aos extensos testes pelos quais foi submetido ao longo dos anos.
