НИЛФС

НИЛФС
Разработчик(и)	Ниппонские лаборатории телеграфной и телефонной киберпространства
Полное имя	Новая реализация файловой системы с журнальной структурой
Представлено	2005 г .; 19 лет назад с ядром Linux 2.6.13
Структуры
Распределение файлов	B-дерево
Пределы
Максимальный размер тома	8 ЭйБ
Максимальный размер файла	8 ЭйБ
Максимальная длина имени файла	255 байт
Функции
Даты записи	время (плановое)
Разрешение даты	64-битные метки времени на диске
Атрибуты	POSIX с планами расширенных атрибутов
Файловая система ; разрешения	POSIX, с планами по ACL
Прозрачный ; сжатие	Нет
Прозрачный ; шифрование	Нет
Копирование при записи	Да
Другой
Поддерживается ; операционные системы	Ядро Linux (только для чтения для NetBSD )

NILFS или NILFS2 ( новая реализация системы файловой журнальной структурой с для ) реализация файловой системы с — это журнальной структурой ядра Linux . Он был разработан Nippon Telegraph and Telephone Corporation (NTT) лабораториями CyberSpace лаборатории и сообществом со всего мира. NILFS был выпущен на условиях GNU General Public License (GPL).

Дизайн

«NILFS — это файловая система с журнальной структурой, в которой носитель данных рассматривается как кольцевой буфер, и новые блоки всегда записываются до конца.[…]Файловые системы с журнальной структурой часто используются для флэш-носителей, поскольку они естественным образом работают выравнивание износа;[…]NILFS уделяет особое внимание снимкам. Подход с журнальной структурой представляет собой особую форму копирования при записи, поэтому он естественным образом подходит для создания снимков файловой системы. Разработчики NILFS говорят о создании. «непрерывные снимки», которые можно использовать для восстановления после проблем с файловой системой, инициированных пользователем[…].» ^{[ 2 ]}

Используя метод копирования при записи, известный как файловая система с журнальной структурой , NILFS записывает все данные в непрерывном журнальном формате, который только добавляется, но никогда не перезаписывается. Этот подход предназначен для сокращения времени поиска , а также минимизировать потери данных , возникающие после сбоя обычных файловых систем. Например, потеря данных происходит в файловых системах ext3 , когда система выходит из строя во время операции записи. Когда система перезагружается , журнал отмечает, что запись не завершена, и все частичные записи данных теряются.

Некоторые файловые системы, такие как файловые системы на основе UFS, используемые операционной системой Solaris и BSD , предоставляют функцию моментального снимка , которая предотвращает ^{[ нужна ссылка ]} такая потеря данных, но настройка моментального снимка может занять много времени в больших файловых системах. По данным NTT Labs, NILFS, напротив, может «непрерывно и автоматически [сохранять] мгновенные состояния файловой системы, не прерывая обслуживание». ^{[ 3 ]}

«Мгновенные состояния», которые NILFS постоянно сохраняет, на самом деле могут быть смонтированы только для чтения, в то время как реальная файловая система смонтирована для чтения и записи — возможность, полезная для восстановления данных после аппаратных сбоев и других сбоев системы. Команда «lscp» (список контрольных точек) интерактивной утилиты «inspect» NILFS сначала используется для поиска адреса контрольной точки, в данном случае «2048»:

# inspect /dev/sda2
...
nilfs> listcp
   1     6 Tue Jul 12 14:55:57 2005 MajorCP|LogiBegin|LogiEnd
2048  2352 Tue Jul 12 14:55:58 2005 MajorCP|LogiEnd
...
nilfs> quit

Адрес контрольной точки затем используется для монтирования контрольной точки:

# mount -t nilfs -r -o cp=2048 /dev/sda2 /nilfs-cp
# df
Filesystem           1K-blocks      Used Available Use% Mounted on
/dev/sda2             70332412   8044540  62283776  12% /nilfs
/dev/sda2             70332412   8044540  62283776  12% /nilfs-cp

Функции

NILFS обеспечивает непрерывное создание снимков. Помимо возможности управления версиями всей файловой системы, пользователи могут даже восстанавливать файлы, ошибочно перезаписанные или удаленные в любой момент времени. Поскольку NILFS может сохранять согласованность, как и обычный LFS, он обеспечивает быстрое восстановление после сбоев системы.

Непрерывное создание снимков не поддерживается большинством файловых систем, включая те, которые поддерживают создание снимков на определенный момент времени (например, Btrfs ).

NILFS создает несколько контрольных точек каждые несколько секунд или для каждой синхронной записи (если нет изменений). Пользователи могут выбирать важные версии среди постоянно создаваемых контрольных точек и превращать их в снимки, которые будут сохраняться до тех пор, пока они не будут снова преобразованы в контрольные точки.

Количество снимков не ограничено до тех пор, пока том не заполнится. Каждый моментальный снимок можно монтировать как файловую систему, доступную только для чтения. Его можно монтировать одновременно с записываемым монтированием и другими моментальными снимками, и эта функция удобна для создания согласованных резервных копий во время использования.

Возможные варианты использования NILFS включают управление версиями, обнаружение несанкционированного доступа, ведение журнала соответствия SOX , восстановление потерянных данных.

Текущей основной версией NILFS является версия 2, называемая NILFS2. NILFS2 реализует онлайн-сборку мусора для освобождения дискового пространства при сохранении нескольких снимков.

Другие функции NILFS включают в себя:

B-дерева . Управление файлами и индексными узлами на основе
Немедленное восстановление после сбоя системы.
64-битные структуры данных; поддержка множества файлов, больших файлов и дисков.
64-битные метки времени на диске, свободные от проблемы 2038 года .

Текущий статус

Проблемы

По состоянию на 2023 год в NILFS отсутствует специальная утилита проверки согласованности (fsck), и поэтому он не может восстанавливаться после серьезных ошибок, из-за которых ему не удается найти действительную контрольную точку. ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}

Поддерживаемые функции

Основные POSIX функции файловой системы
Снимки
- Автоматически и непрерывно принимаются
- Нет ограничений на количество снимков до заполнения тома.
- Монтируется как файловые системы только для чтения.
- Монтируется одновременно с записываемым монтированием (удобно создавать согласованные резервные копии во время использования)
- Быстрый список
Фоновая сборка мусора (GC)
- Может поддерживать несколько снимков
- Выбираемая политика GC, которая задается демоном пользовательского пространства.
Быстрое восстановление после сбоя при монтировании
Упреждающее чтение файлов метаданных, а также файлов данных.
Размер блока меньше размера страницы (например, 1 КБ или 2 КБ).
Изменение размера онлайн (начиная с Linux-3.x и nilfs-utils 2.1)
Сопутствующие утилиты (автор Дзиро СЕКИБА)
- grub2
- util-linux ( blkid , libblkid, uuid mount)
- удиски , палимпсест
- Метка файловой системы (nilfs-tune)

Дополнительные возможности

Быстрое время записи и восстановления
Минимальный ущерб файловым данным и целостности системы при сбое оборудования.
- 32-битные контрольные суммы ( CRC32 ) данных и метаданных для обеспечения целостности (для каждой группы блоков, в сводке сегмента) ^{[ 6 ]}^{[ 7 ]}
- Правильно упорядоченные данные и запись метаданных
- Резервный суперблок
Внутренние данные обрабатываются в формате слова шириной 64 бита.
Может создавать и хранить огромные файлы (8 EiB )

Совместимость

NILFS доступен в различных дистрибутивах GNU/Linux, таких как Arch Linux , ^{[ 8 ]} Дебиан ^{[ 9 ]} (начиная с версии 5.0), Fedora , Gentoo , ^{[ 10 ]} Linux Mint , NixOS , Ubuntu (начиная с версии 9.10) и т. д. Для его использования пользователям обычно необходимо установить пакет nilfs-utils или nilfs-tools. Загрузочный компакт-диск с NILFS также доступен на PrRescue .

Он также поддерживается приложениями для редактирования разделов, такими как GParted . ^{[ 11 ]}

Отдельная реализация под лицензией BSD , в настоящее время с поддержкой только чтения , включена в NetBSD . ^{[ 12 ]}

Относительная производительность

В презентации SD-карт и файловых систем для встраиваемых систем в январе 2015 года на Linux.conf.au было заявлено: ^{[ 13 ]}

Если у вас есть рабочая нагрузка, чувствительная к задержке, вы можете использовать NILFS. Если у вас есть система, чувствительная к пропускной способности, вы можете использовать F2FS .
— Питер Чабб

NILFS2 работает намного лучше для большого количества небольших файлов, чем F2FS или EXT4.
— Питер Чабб

Лицензия

Утилиты файловой системы NILFS2 доступны по лицензии GNU General Public License версии 2, за исключением библиотек lib/nilfs и их заголовочных файлов, которые доступны по лицензии GNU Lesser General Public License версии 2.1.

Разработчики

Японские основные авторы и основные участники nilfs-utils которые работали или работают в лабораториях корпорации NTT:

Рюсуке Кониси (основной сопровождающий, 2 февраля 2008 г. – настоящее время)
Кодзи Сато
Нарухико Камимура
Сейджи Кихара
Ёсидзи Амагай
Хисаши Хифуми и
Сатоши Мориаи.

Другими важными участниками являются:

Андреас Ронер ^{[ 14 ]}
И МакГи
Дэвид Арендт
Дэвид Смит
Дексен де Врис
Дмитрий Смирнов
Эрик Сандин
Дзиро СЭКИБА
Маттео Фриго
Хитоши Митаке
Такаши Иваи
Vyacheslav Dubeyko

См. также

ZFS
Бтрфс
F2FS , еще одна реализация файловой системы с журнальной структурой.
Список файловых систем
Сравнение файловых систем
Файловая система с журнальной структурой (BSD)
Спрайтовая операционная система

Ссылки

^ «Текущий статус NILFS» .
^ «BTRFS и NILFS [LWN.net]» .
^ «Статья о НИЛФС» . Проверено 28 июля 2008 г.
^ Поврежденный раздел NILFS2 (/var) — Мнения о лучшей файловой системе для /var?
^ Архивы ядра: Невозможно смонтировать nilfs - ошибка поиска суперрута.
^ версия NILFS 1: обзор
^ не проверяет: Re: Проводит ли nilfs2 контрольную сумму всех данных? ; ядро 4.4.38-v7+ тоже не проверяет.
^ «Arch Linux — nilfs-utils 2.2.9-1 (X86_64)» .
^ «Debian — Подробная информация о пакете nilfs-tools в яблочко» .
^ «Sys-fs/Nilfs-utils — Пакеты Gentoo» .
^ «GParted — Возможности» .
^ Исходный коммит NiLFS(2)
^ Питер Чабб. «SD-карты и файловые системы для встраиваемых систем» . Linux.conf.au.
^ https://www.complang.tuwien.ac.at/Diplomarbeit/rohner18.pdf . ^{[ только URL-адрес PDF ]}

Внешние ссылки

Официальный сайт
«Статья, описывающая функции высокого уровня» . Архивировано из оригинала 3 января 2013 г.
«Крупнейшая в мире телекоммуникационная компания присоединяется к лабораториям разработки открытого исходного кода» . Архивировано из оригинала 27 января 2013 г.
NILFS: файловая система, которая заставит SSD кричать ^{[узурпировал]}
Учебное пособие по Manjaro NILFS: файловая система, предназначенная для минимизации вероятности [sic] потери данных. Архивировано 6 января 2017 г. на Wayback Machine.

[1] «Текущий статус NILFS» .

[2] «BTRFS и NILFS [LWN.net]» .

[3] «Статья о НИЛФС» . Проверено 28 июля 2008 г.

[4] Поврежденный раздел NILFS2 (/var) — Мнения о лучшей файловой системе для /var?

[5] Архивы ядра: Невозможно смонтировать nilfs - ошибка поиска суперрута.

[6] версия NILFS 1: обзор

[7] не проверяет: Re: Проводит ли nilfs2 контрольную сумму всех данных? ; ядро 4.4.38-v7+ тоже не проверяет.

[8] «Arch Linux — nilfs-utils 2.2.9-1 (X86_64)» .

[9] «Debian — Подробная информация о пакете nilfs-tools в яблочко» .

[10] «Sys-fs/Nilfs-utils — Пакеты Gentoo» .

[11] «GParted — Возможности» .

[12] Исходный коммит NiLFS(2)

[13] Питер Чабб. «SD-карты и файловые системы для встраиваемых систем» . Linux.conf.au.

[14] ttps://www.complang.tuwien.ac.at/Diplomarbeit/rohner18.pdf . ^{[ только URL-адрес PDF ]}

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]