File systems (Українська)

З Wikipedia:

Файлова система - спосіб організації даних, який використовується операційною системою для збереження інформації у вигляді файлів на носіях інформації. Також цим поняттям позначають сукупність файлів та директорій, які розміщуються на логічному або фізичному пристрої. Створення файлової системи відбувається в процесі форматування.

Типи файлових систем

Дивіться filesystems(5) для загального огляду, і порівняння файлових систем (англійська) для детального порівняння функцій. Файлові системи, що підтримуються ядром, перелічені в /proc/filesystems.

Файлові системи In-tree та FUSE
Файлова система	Команда створення	Утиліти користувацького простору	Archiso [1]	Документація до ядра [2]	Нотатки
Btrfs	mkfs.btrfs(8)	btrfs-progs	Так	btrfs.html	Статус стабільності
VFAT	mkfs.fat(8)	dosfstools	Так	vfat.html	файлова система Windows 9x
exFAT	mkfs.exfat(8)	exfatprogs	Так		Нативна файлова система в Linux 5.4. [3]
exFAT	mkexfatfs(8)	exfat-utils	Ні	Не застосовується (На основі FUSE)
F2FS	mkfs.f2fs(8)	f2fs-tools	Так	f2fs.html	Пристрої на основі Flash
ext3	mke2fs(8)	e2fsprogs	Так	ext3.html
ext4	mke2fs(8)	e2fsprogs	Так	ext4.html
HFS	mkfs.hfsplus(8)	hfsprogs^AUR	Ні	hfs.html	Файлова система класичного Mac OS
HFS+	mkfs.hfsplus(8)	hfsprogs^AUR	Ні	hfsplus.html	Файлова система macOS (8–10.12)
JFS	mkfs.jfs(8)	jfsutils	Так	jfs.html
NILFS2	mkfs.nilfs2(8)	nilfs-utils	Так	nilfs2.html	RAW flash пристрої, наприклад SD card
NTFS			Ні	ntfs.html^{[мертве посилання 2024-07-30 ⓘ]}	Файлова система Windows NT. Вбудований драйвер ядра має дуже обмежену підтримку запису. офіційно підтримувані ядра не побудовані з `CONFIG_NTFS_FS` тому цей драйвер недоступний.
NTFS	mkfs.ntfs(8)	ntfs-3g	Так	Не застосовується (На основі FUSE)	Драйвер FUSE з розширеними можливостями.
ReiserFS	mkfs.reiserfs(8)	reiserfsprogs	Так
UDF	mkfs.udf(8)	udftools	Так	udf.html
XFS	mkfs.xfs(8)	xfsprogs	Так	xfs.html xfs-delayed-logging-design.html^{[мертве посилання 2024-03-03 ⓘ]} xfs-self-describing-metadata.html^{[мертве посилання 2024-03-03 ⓘ]}

Out-of-tree файлові системи
Файлова система	Команда створення	Патчсет ядра	Утиліти користувацького простору	Нотатки
APFS	mkapfs(8)	linux-apfs-rw-dkms-git^AUR	apfsprogs-git^AUR	Файлова система macOS (10.13 і вище). Лише для читання, експериментальний.
Bcachefs	bcachefs(8)	linux-bcachefs-git^AUR	bcachefs-tools-git^AUR
NTFS3		ntfs3-dkms^AUR		питання щодо Paragon NTFS3
Reiser4	mkfs.reiser4(8)		reiser4progs^AUR
ZFS		zfs-linux^AUR, zfs-dkms^AUR	zfs-utils^AUR	OpenZFS порт

Журналювання

Усі вищезазначені файлові системи, за винятком exFAT, ext2, FAT16/32, Reiser4 (необов’язково), Btrfs та ZFS, використовують журналювання (англійська). Ведення журналу забезпечує стійкість до несправностей, реєструючи зміни, перш ніж вони будуть передані у файлову систему. У випадку збою системи або збою живлення такі файлові системи швидше повертаються в Інтернет і рідше пошкоджуються. Ведення журналу відбувається у виділеній області файлової системи. Не всі методи ведення журналу однакові. Ext3 та ext4 пропонують ведення журналу даних у режимі даних, який реєструє як дані, так і метадані, а також можливість реєструвати лише зміни метаданих. Ведення журналу в режимі даних передбачає обмеження швидкості і за замовчуванням не вмикається. У тому ж ключі Reiser4 пропонує так звані "моделі транзакцій" які не тільки змінюють функції, які ця файлова система надає, але і в режимі ведення журналу. Вона використовує різні техніки ведення журналу: спеціальна модель, яка називається мандрівними журналами, що позбавляє від необхідності писати на диск двічі, запис будь-де - підхід копіювання водночас зі записом (переважно еквівалентний за замовчуванням btrfs, але з принципово іншим дизайном "дерева") та комбінований підхід, що називається гібридним, який евристично чергується між двома попередніми.

Примітка: Reiser4 забезпечує майже еквівалент поведінки журналу ext4 за замовчуванням (лише метадані) із використанням плагіна node41, який також містить метадані та вбудовані контрольні суми, за бажанням поєднуючись із поведінкою мандрівних журналів, яку ця файлова система забезпечує залежно від якої моделі транзакції було обрано під час монтування.

Інші файлові системи забезпечують ведення журналу в упорядкованому режимі, який реєструє лише метадані. Хоча всі журнали повертають файлову систему до дійсного стану після збою, журнал у режимі даних пропонує найбільший захист від втрати даних. Однак у продуктивності системи є один мінус, оскільки ведення журналу в режимі даних виконує дві операції запису: спочатку в журнал, а потім на диск (чого Reiser4 уникає за допомогою функції "мандрівних журналів"). При виборі типу файлової системи слід враховувати компроміс між швидкістю системи та безпекою даних. Reiser4 є єдиною файловою системою, яка за задумом працює з повною атомністю, а також забезпечує контрольні суми як для метаданих, так і для вбудованих даних (операції виконуються повністю, або вони повністю не пошкоджують або не руйнують дані внаслідок половинних операцій) і тому набагато менш схильний до втрати даних, ніж інші файлові системи, такі як Btrfs.

Файлові системи, засновані на копіюванні водночас зі записом (також відомі як запис будь-де), такі як Reiser4, Btrfs та ZFS, не мають потреби використовувати традиційний журнал для захисту метаданих, оскільки вони ніколи не оновлюються на місці. Незважаючи на те, що Btrfs все ще має журналоподібне дерево журналів, воно використовується лише для прискорення fdatasync/fsync.

Файлові системи засновані на FUSE

Дивіться FUSE.

Файлові системи, які не зберігають дані самі

eCryptfs — The Enterprise Cryptographic Filesystem - це пакет програмного забезпечення для шифрування дисків для Linux. Він реалізований як рівень шифрування на рівні файлової системи, сумісний з POSIX, маючи на меті запропонувати функціональність, подібну до функцій GnuPG на рівні операційної системи.

https://ecryptfs.org || ecryptfs-utils

mergerfs — файлова система об'єднання на основі FUSE.

https://github.com/trapexit/mergerfs || mergerfs^AUR

mhddfs — Файлова система FUSE для декількома дисків, об’єднана файлова система на основі FUSE.

http://mhddfs.uvw.ru || mhddfs^AUR

overlayfs — OverlayFS - це служба файлової системи для Linux, яка реалізує об'єднання для інших файлових систем.

https://docs.kernel.org/filesystems/overlayfs.html || linux

Unionfs — Unionfs - це служба файлової системи для Linux, FreeBSD та NetBSD, яка реалізує з'єднання для інших файлових систем.

https://unionfs.filesystems.org/ || not packaged? search in AUR

unionfs-fuse — Реалізація Unionfs в просторі користувача.

https://github.com/rpodgorny/unionfs-fuse || unionfs-fuse^AUR

Файлові системи лише для читання

EROFS — Enhanced Read-Only File System - це легка файлова система, призначена лише для читання.

https://docs.kernel.org/filesystems/erofs.html || erofs-utils

SquashFS — SquashFS - це стисла файлова система лише для читання. SquashFS стискає файли, вузли та каталоги й підтримує розміри блоків до 1 МБ для більшої стиснення.

https://github.com/plougher/squashfs-tools || squashfs-tools

Розподілені файлові системи

Ceph — Уніфікована розподілена система зберігання, розроблена для чудової продуктивності, надійності та масштабованості.

https://ceph.com/ || ceph^AUR

Glusterfs — Кластерна файлова система, здатна масштабувати до кількох петабайт.

https://www.gluster.org/ || glusterfs

IPFS — Гіпермедіа-протокол однорангової мережі, робить Інтернет швидшим, безпечнішим та відкритішим. Цілі IPFS замінюють HTTP та створюють кращу мережу для всіх нас. Використовує блоки для зберігання частин файлу, кожен вузол мережі зберігає лише той вміст, який його цікавить, забезпечує дедуплікацію, розподіл, масштабовану систему, обмежену лише користувачами. (в даний час в альфа-версії)

https://ipfs.io/ || kubo

MooseFS — MooseFS - це відмовостійка, високодоступна та високопродуктивна масштабована мережева розподілена файлова система.

https://moosefs.com || moosefs

OpenAFS — Реалізація розподіленої файлової системи з відкритим кодом AFS.

https://www.openafs.org || openafs^AUR

OrangeFS — OrangeFS - це масштабована мережева файлова система, розроблена для паралельного прозорого доступу до мультисерверного дискового сховища. Оптимізована підтримка MPI-IO для паралельних та розподілених додатків. Спрощує використання паралельного сховища не тільки для клієнтів Linux, але і Windows, Hadoop та WebDAV. Сумісний з POSIX. Є частиною ядра Linux з версії 4.6.

https://www.orangefs.org/ || not packaged? search in AUR

Sheepdog — Розподілена система зберігання об'єктів для служб обсягу та контейнерів та інтелектуально управляє дисками та вузлами.

https://sheepdog.github.io/sheepdog/ || sheepdog^AUR

Tahoe-LAFS — Файлова система Tahoe Least-Authority - це безкоштовна та відкрита, безпечна, децентралізована, відмовостійка, однорангова розподілена база даних та розподілена файлова система.

https://tahoe-lafs.org/ || tahoe-lafs^AUR

Файлові системи на спільному диску

GFS2 — GFS2 дозволяє всім членам кластера мати прямий одночасний доступ до одного спільного сховища блоків.

https://pagure.io/gfs2-utils || gfs2-utils^AUR

OCFS2 — Кластерна файлова система Oracle 2 (The Oracle Cluster File System) - це спільна дискова файлова система, розроблена корпорацією Oracle і випущена під GNU General Public License.

https://oss.oracle.com/projects/ocfs2/ || ocfs2-tools^AUR

VMware VMFS — VMware VMFS (файлова система віртуальної машини) використовується флагманським пакетом віртуалізації серверів компанії vSphere.

https://www.vmware.com/products/vi/esx/vmfs.html^{[мертве посилання 2024-07-30 ⓘ]} || vmfs-tools^AUR

Ідентифікація існуючих файлових систем

Щоб ідентифікувати існуючі файлові системи, ви можете використати команду lsblk:

$ lsblk -f

NAME   FSTYPE LABEL     UUID                                 MOUNTPOINT
sdb                                                          
└─sdb1 vfat   Transcend 4A3C-A9E9

Існуюча файлова система, якщо є, буде відображена в колонці FSTYPE. Якщо файлова система змонтована на жорсткий диск, вона буде відображена в колонці MOUNTPOINT.

Створення файлової системи

Файлові системи зазвичай створюються на розділі, всередині логічних контейнерів, таких як LVM, RAID та dm-crypt, або на звичайному файлі (див. loop device). У цьому розділі описано випадок розділів.

Примітка: Файлові системи можна записати безпосередньо на диск, відомий як "superfloppy" або диск без розділів. Певні обмеження пов'язані з цим методом, особливо якщо ви завантажуєтесь з такого диска. Дивіться на приклад диск.

Попередження:

Після створення нової файлової системи, дані, які раніше зберігались у цьому розділі, навряд чи можуть бути відновлені. Створіть резервну копію будь-яких даних, які ви хочете зберегти.
Призначення даного розділу може обмежити вибір файлової системи. Наприклад, розділ системи EFI повинен містити файлову систему FAT32, а файлова система, що містить каталог boot, повинна підтримуватися завантажувачем.

Перш ніж продовжувати, визначте пристрій, де буде створена файлова система, і чи вона змонтована. Наприклад:

$ lsblk -f

NAME   FSTYPE   LABEL       UUID                                 MOUNTPOINT
sda
├─sda1                      C4DA-2C4D                            
├─sda2 ext4                 5b1564b2-2e2c-452c-bcfa-d1f572ae99f2 /mnt
└─sda3                      56adc99b-a61e-46af-aab7-a6d07e504652

Перед продовженням змонтовані файлові системи треба демонтувати. У наведеному вище прикладі існуюча файлова система знаходиться на /dev/sda2 і монтується на /mnt. Її можна демонтувати за допомогою:

# umount /dev/sda2

Щоб знайти щойно змонтовані файлові системи, дивіться #Перелік змонтованих файлових систем.

Щоб створити нову файлову систему, використовуйте mkfs(8). Дивіться #Типи файлових систем для точного типу, а також утиліти користувацького простору, які ви можете встановити для певної файлової системи.

Наприклад, для створення нової файлової системи типу ext4 (загальної для розділів даних Linux) на /dev/sda1, введіть:

# mkfs.ext4 /dev/sda1

Порада:

Використовуйте аргумент -L для mkfs.ext4, щоб вказати мітку файлової системи. e2label можна використовувати для зміни мітки в існуючій файловій системі.
File systems may be resized after creation, with certain limitations. For example, an XFS filesystem's size can be increased, but it cannot reduced. See Wikipedia:Comparison of file systems#Resize capabilities and the respective file system documentation for details.

Файлові системи можуть бути змінені в розмірі після створення, з певними обмеженнями. Наприклад, розмір файлової системи XFS можна збільшити, але його не можна зменшити. Детальніше дивіться У розділі Можливості змінення розміру та відповідної документації щодо файлової системи для деталей.}}

Нова файлова система може бути змонтована на будь-яку директорію.

Монтування файлової системи

Щоб вручну змонтувати файлову систему на пристрої (наприклад розділу диска), ви можете використати команду mount(8). Наступна команда змонтує /dev/sda1 на /mnt:

# mount /dev/sda1 /mnt

Це прикріплює файлову систему на /dev/sda1 у директорії /mnt, тим самим робить усе на файловій системі видним. Будь-які дані, які були в /mnt до цієї команди були невидимі. fstab має інформацію щодо того, як автоматично монтувати пристрої якщо вони є. Дивіться fstab для отримання додаткової інформації щодо модифікування цієї поведінки.

Якщо пристрій є в /etc/fstab і також визначена директорія або інший пристрій, ця інформація буде використана для монтування. Наприклад, якщо /etc/fstab має строку яка вказує що /dev/sda1 має бути змонтованим на /mnt, воно автоматично змонтує цей пристрій на цю директорію.

mount має декілька опцій, багато з яких залежать від визначеної файлової системи.

Опції можуть бути змінитися:

використання аргументів в командному рядку з mount
редагування fstab
creating udev rules
створення правил udev
самостійна компіляція ядра
або використання специфічних для файлової системи скриптів (розташовані в /usr/bin/mount.*).

Для отримання додаткової інформації, дивіться пов’язані статті та статтю конкретної файлової системи.

Порада: Файлові системи також можна монтувати за допомогою systemd-mount замість mount. Якщо точка монтування не вказана, файлова система буде змонтована за адресою /run/media/system/ідентифікатор_пристрою/. Це дозволяє легко змонтувати файлову систему, не вирішуючи, де її монтувати. Див. systemd-mount(1), щоб дізнатись про використання та докладнішу інформацію.

Перелік змонтованих файлових систем

Для переліку всіх змонтованих файлових систем, використовуйте findmnt(8):

$ findmnt

findmnt бере безліч аргументів, які можуть фільтрувати вихідні дані та показувати додаткову інформацію. Наприклад, findmnt може взяти пристрій або точку монтування як аргумент, щоб показати лише інформацію про те, що вказано:

$ findmnt /dev/sda1

findmnt збирає інформацію з /etc/fstab, /etc/mtab та /proc/self/mounts.

Демонтування файлової системи

Для демонтажу файлової системи використовуйте umount(8). Можна вказати пристрій, що містить файлову систему (наприклад, /dev/sda1), або точку монтування (наприклад, /mnt):

# umount /dev/sda1

або

# umount /mnt

Дивіться також