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Sistema de archivos Ext4, Guías, Proyectos, Investigaciones de Sistemas Operativos

Sistema de archivos Ext4 en HDD

Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones

2020/2021

Subido el 05/05/2021

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Sistema de archivos Ext4
El sistema de archivos extendido denominado ext4 (en inglés: fourth extended filesystem), es
un sistema de archivos con bitácora (en inglés: Journaling)que fue concebida como una mejora
compatible de ext3. Ext4 fue publicado como estable el 25 de diciembre de 2008 en la versión
2.6.28 del núcleo Linux y desde entonces se encuentra disponible para el uso en sistemas de
producción.
Mejoras:
El sistema de archivos ext4 es una notable mejora sobre ext3 mucho más de la que fue ext3
sobre ext2. La mayor mejora del sistema de archivos ext3 sobre ext2 fue añadir el soporte de
jornaling (bitácoras). En cambio, ext4 modifica importantes estructuras de datos del sistema de
archivo tales como aquellas destinadas a almacenar los archivos de datos. El resultado es un
sistema de archivos con un mejorado diseño, mejores características, rendimiento y
confiabilidad.
Sistema de archivos de gran tamaño
El sistema de archivos ext4 es capaz de trabajar con volúmenes de gran tamaño, hasta 1
exbibyte y ficheros de tamaño de hasta 16 TB
Extents
Los extents han sido introducidos para reemplazar al tradicional esquema de bloques usado por
los sistemas de archivos ext2 y ext3. Un extent es un conjunto de bloques físicos contiguos,
mejorando el rendimiento al trabajar con ficheros de gran tamaño y reduciendo la
fragmentación. Un extent simple en ext4 es capaz de mapear hasta 128 MB de espacio contiguo
con un tamaño de bloque igual a 4 KB2.
Compatibilidad hacia adelante y hacia atrás
El sistema de archivos ext3 es compatible adelante con ext4, siendo posible montar un sistema
de archivos ext3 como ext4 y usarlo transparentemente. Del mismo modo ext4 es parcialmente
compatible hacia atrás con ext3 ya que puede ser montado como una partición ext3 con la
excepción de que si la partición ext4 usa extents, se pierde esta posibilidad.
Asignación persistente de espacio en el disco
El sistema de archivos ext4 permite la reserva de espacio en disco para un fichero. Hasta ahora
la metodología consistía en rellenar el fichero en el disco con ceros en el momento de su
creación. Esta técnica no es ya necesaria con ext4, ya que una nueva llamada del sistema
"preallocate()" ha sido añadida al kernel Linux para uso de los sistemas de archivos que
permitan esta función. El espacio reservado para estos ficheros quedará garantizado y con
mucha probabilidad será contiguo. Esta función tiene útiles aplicaciones en streaming y bases
de datos
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Sistema de archivos Ext

El sistema de archivos extendido denominado ext4 (en inglés: fourth extended filesystem), es un sistema de archivos con bitácora (en inglés: Journaling)que fue concebida como una mejora compatible de ext3. Ext4 fue publicado como estable el 25 de diciembre de 2008 en la versión 2.6.28 del núcleo Linux y desde entonces se encuentra disponible para el uso en sistemas de producción. Mejoras: El sistema de archivos ext4 es una notable mejora sobre ext3 mucho más de la que fue ext sobre ext2. La mayor mejora del sistema de archivos ext3 sobre ext2 fue añadir el soporte de jornaling (bitácoras). En cambio, ext4 modifica importantes estructuras de datos del sistema de archivo tales como aquellas destinadas a almacenar los archivos de datos. El resultado es un sistema de archivos con un mejorado diseño, mejores características, rendimiento y confiabilidad.

  • Sistema de archivos de gran tamaño El sistema de archivos ext4 es capaz de trabajar con volúmenes de gran tamaño, hasta 1 exbibyte y ficheros de tamaño de hasta 16 TB
  • Extents Los extents han sido introducidos para reemplazar al tradicional esquema de bloques usado por los sistemas de archivos ext2 y ext3. Un extent es un conjunto de bloques físicos contiguos, mejorando el rendimiento al trabajar con ficheros de gran tamaño y reduciendo la fragmentación. Un extent simple en ext4 es capaz de mapear hasta 128 MB de espacio contiguo con un tamaño de bloque igual a 4 KB2.
  • Compatibilidad hacia adelante y hacia atrás El sistema de archivos ext3 es compatible adelante con ext4, siendo posible montar un sistema de archivos ext3 como ext4 y usarlo transparentemente. Del mismo modo ext4 es parcialmente compatible hacia atrás con ext3 ya que puede ser montado como una partición ext3 con la excepción de que si la partición ext4 usa extents, se pierde esta posibilidad.
  • Asignación persistente de espacio en el disco El sistema de archivos ext4 permite la reserva de espacio en disco para un fichero. Hasta ahora la metodología consistía en rellenar el fichero en el disco con ceros en el momento de su creación. Esta técnica no es ya necesaria con ext4, ya que una nueva llamada del sistema "preallocate()" ha sido añadida al kernel Linux para uso de los sistemas de archivos que permitan esta función. El espacio reservado para estos ficheros quedará garantizado y con mucha probabilidad será contiguo. Esta función tiene útiles aplicaciones en streaming y bases de datos
  • Asignación retrasada de espacio en el disco Ext4 hace uso de una técnica de mejora de rendimiento llamada Allocate-on-flush, también conocida como reserva de memoria retrasada. Consiste en retrasar la reserva de bloques de memoria hasta que la información esté a punto de ser escrita en el disco, a diferencia de otros sistemas de archivos, los cuales reservan los bloques necesarios antes de ese paso. Esto mejora el rendimiento y reduce la fragmentación al mejorar las decisiones de reserva de memoria basada en el tamaño real del fichero.
  • Límite de 32000 subdirectorios superado En ext3 el nivel de profundidad en subdirectorios permitido estaba limitado a 32000. Este límite ha sido aumentado a 64000 en ext4, permitiendo incluso ir más allá de este límite (haciendo uso de "dir_nlink"). Para permitir un rendimiento continuo, dada la posibilidad de directorios mucho más grandes, htree está activado por defecto en ext4. Esta función está implementada desde la versión 2.6.23. htree está también disponible en ext3 cuando la función dir_index está activada.
  • Journal checksumming ext4 usa checksums en el registro para mejorar la fiabilidad, puesto que el journal es uno de los ficheros más utilizados en el disco. Esta función tiene un efecto colateral beneficioso: permite de forma segura evitar una lectura/escritura de disco durante el proceso de registro en el journal, mejorando el rendimiento ligeramente. La técnica del journal checksumming está inspirada en la investigación de la Universidad de Wisconsin en sistemas de archivos IRON
  • Desfragmentación online Incluso haciendo uso de diversas técnicas para evitar la fragmentación, un sistema de larga duración tiende a fragmentarse con el tiempo. Ext4 dispondrá de una herramienta que permite desfragmentar ficheros individuales o sistemas de ficheros enteros sin desmontar el disco.
  • Chequeo del sistema de ficheros más rápido En ext4, los grupos de bloques no asignados y secciones de la tabla de inodos están marcados como tales. Esto permite a e2fsck saltárselos completamente en los chequeos y en gran medida reduce el tiempo requerido para chequear un sistema de archivos del tamaño para el que ext está preparado. Esta función está implementada desde la versión 2.6.24 del kernel Linux.

Convirtiendo un sistema de archivos ext3 existente a ext

Para habilitar las características de ext4 en un sistema de archivos existente ext3, use el

siguiente comando:

tune2fs - O extents,uninit_bg,dir_index /dev/device

ATENCIÓN: una vez ejecutado este comando, el sistema de archivos ya no podrá ser

montado como uno ext3.

Después de ejecutar este comando, debe correr fsck para arreglas alguna de las

estructuras que tune2fs ha modificado:

e2fsck - fD /dev/device

Debe tenerse en cuenta que para verificar el sistema de archivos de una partición

correctamente, esta debe ser desmontada. Esto podría representar un problema si se

trata de la partición raíz ("/"), en cuyo caso es recomendable configurar el archivo

/etc/fstab de la siguiente manera y luego reiniciar el sistema para que la verificación se

lleve a cabo automáticamente:

/dev/device / ext4 relatime 0 1

Algunas consideraciones

Al habilitar la nueva característica extents los nuevos archivos seran creados con el

formato extents, pero esto no convertirá a los archivos existentes para utilizar extents.

Sin embargo los archivos no extents podrán ser leídos y escritos con transparencia por

ext4.

No está recomendada redimensionar el tamaño de los inodos utilizando reizer2fs con la

versión e2fsprogs 1.41.0 o una posterior, ya que es conocido que esto puede corromper

algunos sistemas de archivos.

Soporte ext4 en GRUB

Si la raíz del sistema ("/") es convertida a ext4, y se utiliza GRUB como cargador de

arranque, deberá actualizarse GRUB a una versión que soporte ext4. Sin esta

actualización el sistema podría iniciarse correctamente la primera vez, pero cuando el

núcleo Linux sea actualizado, este no volverá a iniciarse.

GRUB cuenta con soporte para el sistema de archivos ext4 a partir de la versión 0.97.

En el portage de Gentoo existe grub-0.97-r9, el cual está con enmascarado débil. Para

desenmascararlo debe ejecutar la siguiente sentencia desde un shell:

echo "=sys-boot/grub-0.97-r9 ~arch" >> /etc/portage/package.keywords

Donde "arch" representa alguna de las siguientes arquitecturas (según corresponda en

su sistema):

➢ alpha ➢ amd ➢ hppa ➢ ia ➢ ppc ➢ ppc6 4 ➢ sparc ➢ x Webibliografía ➢ https://www.ecured.cu/Ext ➢ 2002 - 2019 Martin Andres Gomez Gimenez. https://www.i-nis.com.ar/tutoriales/ext

➢ Linux Kernel newbies: http://kernelnewbies.org/Ext

➢ Wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/Ext

➢ Ext4 How-To: http://ext4.wiki.kernel.org/index.php/Ext4_Howto