Автор: Интернет Хостинг Центр

В настоящее время многие пользователи — как обладатели домашних компьютеров, так и разработчики программного обеспечения, администраторы серверных систем и прочие представители корпоративного сектора — всё больше используют операционные системы, основанные на ядре Linux либо задумываются о переходе на эти системы. Причин тому достаточно: такие особенности, как отличная производительность, возможность тонкой настройки, защищенность данных, бесплатность многих продуктов и недавно проявившаяся политическая составляющая делают эту ОС хорошим выбором для использования в самых разнообразных компьютерных системах.

Одна из отличительных особенностей Linux — поддержка «из коробки» разнообразных файловых систем, в том числе традиционных и специализированных. Её ядро содержит набор заранее предустановленных файловых систем, каждая из которых предлагает свои функции для организации, хранения и управления данными и регулирует доступ к ним исходя из предъявляемых требований безопасности. Для любого дискового раздела можно выбрать свою систему, ориентируясь на приоритетные потребности пользователя — такие, как быстродействие, гарантированная сохранность информации, повышенная производительность.

Что такое файловая система

В общем понимании, ФС — это способ организации данных на компьютере. Она определяет, как данные хранятся на диске, как они могут быть прочитаны и записаны. В ОС Linux поддерживается несколько типов файловых систем, каждая из которых имеет свои особенности и преимущества.

Что такое файловая система.
Изображение от kjpargeter на Freepik.

Особенности файловой системы в Linux и распространенные типы

Файловая система ОС Linux тесно связана с ядром ОС, что гарантирует оптимальную производительность и эффективные действия с файлами. Эта интеграция обеспечивает быстрый доступ к данным, улучшенное управление ими и надежность операций ввода-вывода.

Основные особенности ФС в Linux:

  • иерархическая структура каталогов, начиная с корневого («/»);
  • расширенная система прав доступа;
  • поддержка символических ссылок.

Всё это дает возможность пользователям контролировать свои данные и эффективно управлять файлами и каталогами.

Структура файловых систем Linux

Строгая и логичная иерархия директорий строится в соответствии с Filesystem Hierarchy Standard (FHS) — стандартом иерархии Unix-подобных систем. Обозначенные в нём принципы упрощают управление файлами и данными.

Вот некоторые каталоги в ФС Linux, предусмотренные стандартом:

  • / (корень);
  • /bin;
  • /boot;
  • /etc;
  • /home;
  • /lib;
  • /usr.

Помимо них ФС Linux включает в себя специальные каталоги — это /proc, /sys и /dev. В них содержатся сведения о процессах, устройствах и системных ресурсах.

Типы файловых систем в Linux

По усмотрению пользователя при установке можно выбрать любую файловую систему из дистрибутива. От неё зависит множество параметров: скорость работы, надёжность хранения данных, удобство использования, совместимость с другими ОС и программами.

Условно можно выделить:

  1. Основные — такие как ext4, Btrfs, XFS и другие из состава ядра. Все они могут использоваться в качестве корневой ФС. Некоторые сторонние ОС (NTFS, FAT, HFS) также поддерживаются, но на них невозможно установить корневую файловую систему Linux.
  2. Специальные — дающие доступ к настройкам и необходимой информации. Это прежде всего:
    • tmpfs — для размещения пользовательских файлов в оперативной памяти;
    • procfs — при загрузке системы монтируется в /proc. Содержит информацию о запущенных процессах и ядре;
    • sysfs — настройки ядра во время выполнения.
  3. Виртуальные — о них речь пойдет ниже.

Одна из возможных классификаций ФС — это журналируемые и нежурналируемые.

Журналируемые

Журналирование обеспечивает целостность данных после сбоев, а также после аварийной остановки системы. В настоящее время поддерживаются несколько таких типов файловых систем, способных обеспечить дополнительный уровень защиты и надежности данных. Некоторые из них:

  • ext4 — отличный выбор для домашних систем. Устанавливается по умолчанию в распространенных дистрибутивах: Ubuntu, CentOS, ArchLinux и других.
  • XFS — также помогает предотвратить повреждение файловой системы и не допустить потерь данных.
  • Btrfs — поддерживает копирование на уровне блоков, что дополнительно защищает данные от утраты в случаях аварийной ситуации.

Журналируемые файловые системы в Linux предотвращают возможные повреждения содержания и структуры данных после сбоев. Они включают в себя механизмы резервного копирования и восстановления информации и являются обоснованным выбором для хранения ценных данных.

Нежурналируемые

Из названия понятно — в них не используется механизм журналирования. Вместо этого они осуществляют запись напрямую на диск без дополнительных проверок и логирования. Могут быть полезны в определенных случаях, где требуется повышенная производительность за счет уменьшения накладных расходов на запись в журнал.

Некоторые из нежурналируемых ФС:

  • ext2 — это классическая файловая система Linux. Содержит лишь базовые функции хранения данных. Применима, если необходима максимальная производительность записи на дисковые устройства.
  • tmpfs — хранит данные в оперативной памяти, что обеспечивает быстрый доступ к информации, но не сохраняет данные после перезагрузки системы.

Нежурналированные файловые системы применимы для подсистем, где приоритетна скорость обработки дисковых данных и не особо критична сохранность информации после перезагрузки или сбоев. Однако они менее надежны и весьма подвержены утрате данных после аварийного завершения работы системы, а также могут потребовать восстановительных действий после сбоев.

Популярные файловые системы в ОС Linux

Выбор оптимальной ФС может существенно повлиять на производительность, надежность и безопасность действий с файлами и каталогами. Разберемся, почему каждая из существующих пользуется популярностью среди пользователей и как выбрать подходящую вам файловую систему.

Ext2, Ext3, Ext4

У каждой из этих систем есть свои области применения, особенности и значимые преимущества.

  • Ext2 — применима в небольших разделах, где в первую очередь важна производительность и не требуется особая защищенность данных.
  • Ext3 — этап развития Ext, где добавлен механизм журналирования. Продолжает оставаться приемлемым выбором для многих пользователей и серверных сред, в которых важна целостность данных.
  • Ext4 — последняя на сегодняшний день версия файловой системы ext в Linux. Добавлена поддержка больших файлов и объемов данных. Обеспечивает более быструю скорость записи и чтения в сравнении с Ext3.

Распространенность файловых систем этого типа объясняется их надежностью, производительностью и широкой поддержкой сообществом разработчиков. Они подходят для разнообразных условий и сценариев и востребованы пользователями.

JFS

Файловая система, созданная компанией IBM и широко поддерживаемая в различных ОС. Это надежная, производительная и защищенная файловая система. Способна работать с большими объемами данных. Подходящий выбор для серверов и хранилищ.

XFS

Высокопроизводительная файловая система, выпущенная Silicon Graphics для UNIX-подобных операционных систем. Надежная ФС с выдающейся производительностью и поддержкой обработки больших объемов данных. Хорошо подходит для применения в хранилищах и серверах.

Btrfs

Инновационная файловая система, которая разрабатывалась специально для операционных систем Linux. В ней содержится ряд передовых функций и возможностей, которые делают её привлекательным выбором для различных сценариев использования, включая хранилища данных и серверы.

OpenZFS

Распределенная файловая система, основанная на ZFS (Zettabyte File System), предложенной Sun Microsystems. Мощный и гибкий инструмент управления данными и хранения информации в различных операционных системах, включая Linux. Открытый исходный код позволяет сообществу разработчиков активно участвовать в развитии и совершенствовании ФС.

Виртуальные файловые системы в Линукс (примеры)

Некоторые решения возможно реализовать в пространстве пользователя. К ним можно отнести ФС для шифрования и сетевые файловые системы, такие как:

  • EncFS — шифрует все файлы и сохраняет их в заданную директорию. Получить доступ к расшифрованным данным можно только примонтировав файловую систему.
  • Aufs (Another UnionFS) — объединяет несколько файловых систем (папок) в одну общую.
  • NFS (Network File System) — предоставляет возможность примонтировать файловую систему удаленного компьютера по сети.

Подобных файловых систем на сегодняшний день известно достаточно много.

Основные команды для работы с файлами в Linux

Linux содержит достаточное количество команд для управления файлами и каталогами. Они позволяют выполнять многочисленные действия, в том числе создавать новые файлы и каталоги, копировать, перемещать, переименовывать, удалять, осуществлять поиск и выводить их содержание. Это прежде всего: ls, cd, pwd, mkdir, rm, cp, mv, touch cat, find.

Для получения справки по командам можно использовать встроенный справочник man.

Заключение

Правильный выбор файловой системы поможет сделать ваши компьютеры надежными и эффективными, работу — комфортной, а данные, хранящиеся в них — защищенными от сбоев и несанкционированного доступа. Понимание особенностей и возможностей различных типов файловых систем позволит принимать обоснованные решения при выборе оптимального варианта сервера либо персонального компьютера. Выбор подходящей ФС зависит от ваших потребностей и задач и должен быть основан на взвешенной оценке сильных и слабых сторон каждой системы.