Co to jest system plików księgowania?

Każdy system operacyjny używa własnego systemu plików do przechowywania danych. Windows używa NTFS, macOS używa APFS, a większość dystrybucji Linuksa używa Ext4. Chociaż te systemy plików zasadniczo różnią się od siebie, jedną z funkcji, która istnieje we wszystkich tych systemach plików, jest kronikowanie.

Dowiedzmy się więcej o księgowaniu systemów plików i ich wpływie na codzienne przetwarzanie.

Co to jest dziennikarstwo?

Wyobraź sobie każdy plik na komputerze jako unikalny katalog biblioteczny czasopism, czasopism lub dokumentów. Każdy nowy numer dodawany do katalogu zmieniałby nieco jego informacje. Zamiast przeszukiwać bibliotekę w poszukiwaniu wpisu, wystarczy sprawdzić odpowiedni katalog.

Kronikowanie w komputerowych systemach plików działa bardzo podobnie. Jego celem jest śledzenie zmian, które nie zostały jeszcze zatwierdzone w systemie plików. Nawet po wszelkich awariach lub nieoczekiwanych zamknięciach nadal możesz uzyskać dostęp do najnowszej wersji pliku z mniejszym prawdopodobieństwem jej uszkodzenia.

Termin „dziennik” wywodzi się z analogii dziennika. Wszelkie zmiany, które zapisujesz we wpisie do pamiętnika, są przechowywane według daty i czasu. W podobny sposób kronikowanie umożliwia przechowywanie wszystkich aktualizacji pliku w ciągłej części dysku.

Aktualizacje te nie muszą znajdować się fizycznie blisko siebie: w rzeczywistości wpisy pliku dziennika są rozrzucone po całym dysku. Ale zamiast losowego dostępu do nich, są one dostępne w kolejności przypominającej pamiętnik, która jest tysiące razy szybsza.

Kronikowanie pozwala zaoszczędzić dużo czasu na odzyskiwaniu pamięci plików ze względu na ciągłą alokację pamięci.

Definicje

W zależności od systemu operacyjnego istnieją różne rodzaje wpisów do księgowania, które omówimy poniżej. Zanim to zrobimy, musimy wyjaśnić kilka terminów liczbowych.

Tebibajty (TiB): wszyscy wiemy, ile to gigabajt. Tebibajt (TiB) jest równy 1024 (= 2¹⁰) gigabajtów. TiB to jedna z domyślnych jednostek wyrażających duże wartości w magazynie plików. Ponadto 1 TiB = 1,09951 terabajta (TB).

Pebibajt (PiB): pebibajt (PiB) jest równy 1024 TiB lub około milionowi gigabajtów – rzeczywiście bardzo duża wartość.

Klastry: klastry danych to najmniejsza jednostka miejsca na dysku, którą można wykorzystać do przechowywania pliku. Może wynosić od 512 bajtów dla pojedynczego sektora do 64 KB dla 128 sektorów.

1. NTFS

New Technology File System (NTFS) to domyślny system księgowania Microsoft dla Windows i Windows Server. Używa plików dziennika i informacji o punktach kontrolnych do przywrócenia stabilnych wartości systemu plików po ponownym uruchomieniu.

NTFS obsługuje duże wolumeny danych: w przypadku klastra o rozmiarze 4 KB może pomieścić 16 TiB danych. W przypadku rozmiaru klastra 64 KB (maksymalnego) oznacza to 256 TiB danych z 256 TiB jako maksymalnym rozmiarem pliku.

Obecnie NTFS naprawia wszelkie uszkodzenia w plikach online za pomocą tak zwanego „samonaprawiającego się NTFS”. Użytkownicy systemu Windows 10 mogą pamiętać przestoje spowodowane Chkdsk, który nękał starsze wersje systemu Windows. W najnowszej samonaprawiającej się aktualizacji NTFS problem został rozwiązany online i nie występują żadne przestoje.

2. Zewn

Rozszerzony system plików (ext) był systemem księgowania Linuksa od samego początku. Został zainspirowany systemem plików Unix (UFS) i przeszedł trzy inne iteracje od czasu jego pojawienia się na początku lat 90-tych.

• ext2: pierwotnie używany w Debianie i Red Hat Linux, ext2 jest nadal używany w mediach flash, takich jak karty SD i dyski USB. Może pomieścić od 2 do 32 TiB danych przy maksymalnym rozmiarze klastra wynoszącym 8 KB.
• wew3: jako trzeci rozszerzony system plików ext3 był używany w systemach Linux, BSD i ReactOS. Limity rozmiaru są podobne do ext2.
• wew4: najnowsza wersja rozszerzonego systemu plików, jest używana przez magazyn plików Google, BSD, PowerPC i większość aktualnych dystrybucji Linuksa. Limity wielkości wynoszą 1024 PiB lub około miliona TiB. Największy rozmiar klastra to 64 KB.

ext4 używa sumy kontrolne w dzienniku, aby poprawić niezawodność, ponieważ może bezpiecznie uniknąć oczekiwania na dysk we/wy podczas tworzenia dziennika i nieznacznie poprawić wydajność dysku.

3. APFS

Apple File System (APFS) jest używany z macOS High Sierra, iOS 10.3 i nowszymi oraz kilkoma innymi systemami. Obsługuje do 8000 PiB (2⁶³ bytes), czyli około osiem razy więcej niż ext4.

Istnieje wiele podstawowych możliwości APFS: obejmują one tworzenie „zdjęć”, które są jak fotokopia systemu w określonym punkcie. Podobnie jak NTFS, używa sum kontrolnych, aby zapewnić integralność danych i chroni przed awariami systemu, stosując podejście zwane „kopiowaniem na pisarzu”. APFS używa pełnego szyfrowania dysku.

Wniosek

Kronikowanie w systemach plików to podstawowe zabezpieczenie przed awariami systemu i nieoczekiwanymi zamknięciami. Zapisując szybko zmiany w dzienniku, możemy zapewnić, że wszystkie zmiany w plikach zostaną zapisane i nie zostaną utracone podczas wyłączania zasilania lub awarii komputera.

Oprócz tych omówionych tutaj istnieje wiele systemów plików z dziennikiem. Oracle, VMware, BSD, Cisco, Solaris i wiele innych ma własne, zastrzeżone jednostki kroniki.