LXF167:Что за шту­ка

Подписка на печатную версию Весь 2015 год (12 номеров) Первое полугодие (6 номеров) Второе полугодие (6 номеров)

Подписка на электронную версию Весь 2015 год (12 номеров) Первое полугодие (6 номеров) Второе полугодие (6 номеров)

Подшивки старых номеров журнала (печатные версии) Весь 2014 год (12 номеров) Первое полугодие (6 номеров) Второе полугодие (6 номеров)

Что за штука…BTRFS

Бен Эве­рард раз­гля­ды­ва­ет но­вей­шую фай­ло­вую сис­те­му Linux.

В

B-T-R-F-S? Язык сло­ма­ешь. Бо­лее про­из­но­си­мо­го ва­ри­ан­та нет?

О

Ну, неко­то­рые про­из­но­сят как “Butter FS”, дру­гие пред­по­чи­та­ют пол­ную фор­му: “B-Tree FS”. Кое-кто на­зы­ва­ет да­же “Better FS”, но это объ­яс­ня­ет­ся их шкур­ным ин­те­ре­сом к про­ек­ту.

В

F-S — это «фай­ло­вая сис­те­ма»? Фай­лы-то у ме­ня есть, а вот с сис­те­ма­ти­за­ци­ей, при­знать­ся, пло­хо­ва­то: хра­нят­ся они до­воль­но бес­по­ря­доч­но. Стало быть, она ме­ня спа­сет?

О

Ага. Ведь это со­вер­шен­но осо­бая фай­ло­вая сис­те­ма. Рас­по­ло­жение фай­лов и па­пок в при­выч­ном для вас ви­де – ре­зуль­тат струк­ту­ры ка­та­ло­гов, и в осно­ве ле­жит до­воль­но же­ст­кая сис­те­ма, да­же ес­ли вы это­го не за­ме­чае­те. На­при­мер, ва­ши лич­ные фай­лы хра­нят­ся в пап­ке home/<username>, уста­нов­лен­ные про­грам­мы – в дру­гом мес­те, сис­тем­ные жур­на­лы – то­же от­дель­но... но это я от­влек­ся. Глав­ное, что рас­по­ло­жение фай­лов к фай­ло­вой сис­те­ме не име­ет ника­ко­го от­но­шения. Фай­ло­вая сис­те­ма – это спо­соб ко­ди­ров­ки всей этой ин­фор­ма­ции на ва­шем же­ст­ком дис­ке (а так­же USB-но­си­те­ле, DVD или лю­бом дру­гом фай­ло­вом хранили­ще). Бла­го­да­ря им, ваш ком­пь­ю­тер удер­жи­ва­ет в па­мя­ти мно­же­ст­во но­ли­ков и единичек. Имен­но фай­ло­вая сис­те­ма по­зво­ля­ет ор­ганизо­вать склад дан­ных, что­бы вы мог­ли ра­бо­тать с фай­ла­ми и ка­та­ло­га­ми, не ду­мая о том, как или где они рас­по­ло­же­ны.

В

ОК, на­счет фай­ло­вой сис­те­мы по­нят­но. А что та­кое В-де­ре­во?

О

Де­ре­вья – это тип струк­ту­ры дан­ных, где ин­фор­ма­ция хранит­ся в уз­лах, со­еди­нен­ных вет­вя­ми. Ка­ж­дая ветвь обо­зна­ча­ет оп­ре­де­лен­ный тип от­но­шений. Чем точнее оп­ре­де­ле­ны эти от­но­шения, тем бы­ст­рее бу­дет до­ба­вить и най­ти дан­ные внут­ри струк­ту­ры.

B-де­ре­во – осо­бый тип де­ре­ва, где чис­ло по­том­ков ка­ж­до­го внут­реннего уз­ла ог­раничи­ва­ет­ся неким диа­па­зо­ном. На­при­мер, в B-де­ре­ве 2-3 у ка­ж­до­го уз­ла бу­дет 2 по­том­ка, 3 по­том­ка или ни од­но­го (в по­следнем слу­чае, узел не бу­дет внут­ренним). Ес­ли вы до­ба­ви­те по­том­ка к уз­лу, уже имею­ще­му еще три, он рас­па­дет­ся на два уз­ла, в ка­ж­дом из ко­то­рых бу­дет по два по­том­ка.

По­сколь­ку чис­ло по­том­ков ог­раниче­но, раз­мер де­ре­ва рас­тет (вы мо­же­те до­бав­лять дан­ные в ва­шу фай­ло­вую сис­те­му), а струк­ту­ра оста­ет­ся сба­лан­си­ро­ван­ной. То есть, од­на часть де­ре­ва не пе­ре­рас­тет дру­гую.

В

Вся эта ин­фор­ма­ти­ка, конеч­но, пре­крас­на, но что это зна­чит для мо­их фай­лов?

О

Это уй­ма пре­иму­ществ, вклю­чая клониро­вание, соз­дание под­раз­де­лов, сжа­тие, оп­ти­ми­за­цию ра­бо­ты SSD, а так­же воз­мож­ность рас­пре­де­лять фай­ло­вые сис­те­мы на мно­го­со­став­ные уст­рой­ст­ва.

В

Э, по­го­ди­те ми­нут­ку. Не все сра­зу. Ска­жем, клониро­вание: по­ла­гаю, это ведь не ам­би­ци­оз­ный план соз­дания ар­мии штур­мо­ви­ков?

О

Вер­но, не он. Это эф­фек­тив­ный спо­соб соз­дания но­вой ко­пии фай­ла. Вме­сто соз­дания ко­пии ис­поль­зу­ет­ся но­вый ин­декс­ный де­ск­рип­тор, ука­зы­ваю­щий на те же бло­ки дан­ных.

В

В смыс­ле, же­ст­кая ссыл­ка? Да я уже сто лет этим поль­зу­юсь.

О

Вы мне не да­ли за­кон­чить! В на­ча­ле прин­цип тот же, но ес­ли вы вно­си­те из­менения в этот файл, соз­да­ет­ся его ко­пия. То есть ес­ли, ко­пи­руя файл, вы его не ме­няе­те, он не зай­мет лишнего мес­та, а внесен­ные из­менения не по­влия­ют на ори­ги­нал. Этот ме­тод так­же на­зы­ва­ют ко­пи­ро­ванием при за­пи­си.

Для опе­ра­ций с от­дель­ны­ми фай­ла­ми это эф­фек­тив­но, но не ре­во­лю­ци­он­но. А вот при­менитель­но к боль­шим объ­е­мам дан­ных – уже впе­чат­ля­ет. К при­ме­ру, при соз­дании мгно­вен­ных сним­ков со­стояния сис­те­мы. Ис­поль­зуя клониро­вание, вы мо­же­те сде­лать снап­шот, прак­ти­че­­ски не за­би­рая до­полнитель­ное дис­ко­вое про­ст­ран­ст­во. Объ­ем дан­ных уве­ли­чи­ва­ет­ся, толь­ко ес­ли вы вно­си­те из­менения в фай­лы, и толь­ко за счет этих из­менений. А что­бы от­ка­тить к пер­во­на­чаль­но­му ва­ри­ан­ту, нуж­но немно­гим бо­лее, чем па­ра на­жа­тий кла­виш.

В

Так, с клониро­ванием ра­зо­бра­лись. Что там даль­ше?

О

Под­то­ма. Поч­ти та­кие же, как на дис­ке, толь­ко они су­ще­ст­ву­ют внут­ри фай­ло­вой сис­те­мы и не за­ви­сят от уста­рев­ших ог­раничений обо­ру­до­вания. В чем-то они на­по­ми­на­ют пап­ки, но управ­ля­ют­ся, как уст­рой­ст­ва. На­при­мер, при за­пуске на­строй­ки RAID.

Это по­зво­ля­ет бо­лее де­таль­но сле­дить за со­стоянием ва­ше­го хранили­ща дан­ных. Вам по-прежнему все по­нят­но?

В

Под­раз­де­лы внут­ри под­раз­де­лов? Ду­маю, что да.

О

От­лич­но. Про сжа­тие фай­ло­вой сис­те­мы уже по­нят­но из са­мо­го на­звания. Оно да­ет воз­мож­ность ис­поль­зо­вать ZLIB и LZO-сжа­тие на уровне фай­ло­вой сис­те­мы. То есть ва­ши фай­лы мо­гут ис­поль­зо­вать­ся как обыч­но, при этом занимая мень­ше мес­та. На­сколь­ко имен­но – за­ви­сит от ти­па фай­лов. Уже сжа­тые, та­кие как филь­мы в фор­ма­те MPEG, песни в MP3 и им по­доб­ные, умень­шат­ся незна­чи­тель­но, а тек­сто­вые фай­лы – на­мно­го за­метнее.

В

То есть вы бес­плат­но по­лу­чае­те боль­ше мес­та на дис­ке? Кру­то!

О

Ну, не со­всем бес­плат­но: от­да­вать при­дет­ся не день­га­ми, но ско­ро­стью, ведь на сжа­тие и рас­па­ков­ку дан­ных ва­ше­му ком­пь­ю­те­ру по­на­до­бит­ся вре­мя. Ока­жет­ся ли эта на­цен­ка чрез­мер­ной, за­ви­сит от ва­ше­го обо­ру­до­вания и спо­со­ба при­менения ком­пь­ю­те­ра.

В

Яс­но. Ка­жет­ся, вы еще упо­ми­на­ли SSD? Име­ют­ся в ви­ду Solid Disk Drives — твер­до­тель­ные дис­ки?

О

Имен­но так. В тра­ди­ци­он­ных на­ко­пи­те­лях дан­ные хра­нят­ся на вра­щаю­щих­ся дис­ках. Ха­рак­те­ри­сти­ки про­из­во­ди­тель­но­сти у них необыч­ные, по­сколь­ку вам при­хо­дит­ся ждать, по­ка счи­ты­ваю­щее уст­рой­ст­во фи­зи­че­­ски до­бе­рет­ся до нуж­ных дан­ных.

С раз­ви­ти­ем фай­ло­вых сис­тем уда­лось умень­шить «шаг» та­ких уст­ройств (поч­ти как для иг­лы в про­иг­ры­ва­те­ле, или – для са­мо­на­де­ян­ных юн­цов – ла­зе­ра на CD). Но на SSD во­об­ще ниче­го не дви­жет­ся, так что об этих хит­ро­стях мож­но про­сто за­быть. Конеч­но, с SSD имеют место свои за­бо­ты, и BTRFS соз­дан для то­го, что­бы ра­бо­тать на обо­их.

Нуж­но про­сто со­об­щить сис­те­ме, что вы ис­поль­зуе­те SSD, ука­зав при по­строении флаг -o ssd, и все са­мо об­ра­зу­ет­ся, как по вол­шеб­ст­ву.

В

А мно­го­со­став­ные уст­рой­ст­ва — это вро­де RAID?

О

Ну, BTRFS под­дер­жи­ва­ет RAID, но это не но­во. С ее по­мо­щью мож­но соз­дать еди­ную фай­ло­вую сис­те­му, бе­ру­щую дан­ные с от­дель­ных уст­ройств, пре­об­ра­зуя их в один ги­гант­ский мас­сив.

На­ко­пи­те­ли мо­гут быть да­же раз­но­го объ­е­ма. Как и про­чие оп­ции, это да­ет воз­мож­ность бо­лее гиб­кой на­строй­ки сис­те­мы.

Есть и дру­гие пре­иму­ще­ст­ва, ко­то­рые в рам­ках ста­тьи про­сто не уме­сти­лись. Уз­най­те о них под­робнее на https://btrfs.wiki.kernel.org.

В

Ого, сколь­ко все­го но­во­го. По­че­му же это все по­яв­ля­ет­ся чо­хом, а не по­сте­пен­но, как из­менения в дру­гих фай­ло­вых сис­те­мах?

О

Рас­ши­рен­ные фай­ло­вые сис­те­мы ис­поль­зо­ва­лись в Linux по­следние лет десять. В ка­ж­дой но­вой вер­сии по­яв­ля­лись но­вые функ­ции, но все это ог­раничи­ва­лось общ­но­стью пер­вич­ной струк­ту­ры. BTRFS в корне ме­ня­ет та­кой под­ход. Бла­го­да­ря пол­ной ре­кон­ст­рук­ции, раз­ра­бот­чи­ки смог­ли внедрить функ­ции, реализация которых пре­ж­де казалась невоз­мож­ной.

Все эти нов­ше­ст­ва – ре­зуль­тат ре­во­лю­ци­он­ных из­менений, в про­ти­во­вес по­сте­пен­ным, имев­шим ме­сто в прежних фай­ло­вых сис­те­мах.

В

Зву­чит действительно революционно. А как мне ее уста­но­вить?

О

Пре­ж­де чем это де­лать, имей­те в ви­ду, что на мо­мент вы­хо­да данно­го но­ме­ра боль­шин­ст­во по­ка не счи­та­ет этот про­дукт го­то­вым к ис­поль­зо­ванию – есть шанс по­вре­дить ва­шу фай­ло­вую сис­те­му. Од­на­ко для тес­то­вой сис­те­мы – вполне по­дой­дет; про­сто помните, что она мо­жет за­уп­ря­мить­ся, и что ре­зерв­ная ко­пия – ваш луч­ший друг.

Про­ще все­го до­б­рать­ся до нее, уста­но­вив ди­ст­ри­бу­тив с ее под­держ­кой. На дан­ный мо­мент, воз­мож­ность вы­бо­ра BTRFS при уста­нов­ке да­ют OpenSUSE 12.2 и Ubuntu 12.10. В дру­гих мож­но уста­но­вить под­раз­дел, смон­ти­ро­ван­ный в BTRFS. Но си­туа­ция до­воль­но бы­ст­ро ме­ня­ет­ся, так что пере­смот­ри­те повнимательнее до­ку­мен­та­цию по сво­ему ди­ст­ри­бу­ти­ву.

Как ва­ри­ант, есть еще ко­ман­да для кон­вер­ти­ро­вания Ext3 и 4 в BTRFS: btrfs-convert. И вновь, она по­ка недоста­точ­но ста­биль­на, что­бы счи­тать­ся го­то­вым про­дук­том, так что соз­да­вай­те ре­зерв­ные ко­пии или уж дей­ст­вуй­те на свой страх и риск. |

«Ес­ли, ко­пи­руя файл, вы его не ме­няе­те, он не зай­мет лишнего мес­та.»