Sistemas de arquivos no Linux. Carlos Eduardo Maiolino Software Engineer Red Hat

Tamanho: px

Começar a partir da página:

Download "Sistemas de arquivos no Linux. Carlos Eduardo Maiolino Software Engineer Red Hat"

Maria de Begonha Maranhão Palhares
8 Há anos
Visualizações:

1 Sistemas de arquivos no Linux Carlos Eduardo Maiolino Software Engineer Red Hat

2 Agenda Parte I Introdução a sistemas de arquivos Parte II Estrutura e funcionamento básico Parte III Sistemas de arquivos no Linux Parte IV Comentários finais 2

3 Parte I Introdução a sistemas de arquivos O que são arquivos? O que é um sistema de arquivos? Para que servem? 3

4 O que são arquivos? Contêineres de dados Relacionado a uma determinada região ou blocos de um disco Tratados geralmente como uma simples sequencia de bytes 4

5 O que é um sistema de arquivos? Abstração utilizada pelo sistema operacional para gerenciar arquivos 5

6 Para que serve? Organizar dados Controlar o espaço livre Compartilhar arquivos entre usuários Facilitar o acesso a informações Já pensou em acessar dados tendo que apontar quais setores do disco você quer acessar? Controlar o acesso a estas informações 6

7 Parte II Estrutura e funcionamento básico Objetos de um sistema de arquivos Organização de arquivos e diretórios Estrutura de um arquivo Alocação dos dados Características diversas 7

8 Objetos de um sistema de arquivos Arquivos regulares Dados de usuários Diretórios Também é um arquivo Armazena uma lista com arquivos e outros diretórios Arquivos especiais Bloco (discos) e Caracter (sockets, pipes, FIFOs, fitas, etc), links simbólicos, etc 8

arquivos e outros diretórios Arquivos especiais Bloco (discos) e

9 Organização de arquivos e diretórios Organização de único nível Armazena todos os arquivos em um único nível Raramente utilizado hoje Organização hierárquica Possui uma organização em forma de arvore Utilizado na maioria (se não em todos) os sistemas de arquivos atuais 9

hoje Organização hierárquica Possui uma organização em forma de

10 Organização hierárquica / /etc /home /var passwd group user log Pictures messages friends.png family.jpg 10

11 Estrutura de um arquivo User Dados do usuário dentro do arquivo Meta Informações utilizadas pelo sistema operacional para gerenciar o arquivo Tamanho, dono do arquivo, tempo de acesso, modificação, localização dos dados Em sistemas operacionais *NIX, estas informações ficam armazenadas em uma estrutura chamada Inode. 11

arquivo, tempo de acesso, modificação, localização dos dados Em sistemas

12 Alocação dos dados Dados são divididos em blocos Alocação contígua Armazenamento em blocos contíguos File allocation table (FAT) Armazena na memoria uma lista com ponteiros para cada bloco formando uma lista encadeada Inode Lista de blocos diretos e indiretos Arvores de extents e Arvores binarias (B+Trees) 12

memoria uma lista com ponteiros para cada bloco formando uma lista encadeada

13 Alocação contígua File1 Free space File2 Free space Utilizado principalmente em dispositivos de escrita única como CDs e DVDs (iso9660 e UDF) 13

14 File allocation table (FAT) Bloco Ponteiro \ \ File2 File1 14

$18 19 20 Bloco Ponteiro 0 5 1 2 \0 3$

15 Lista direta/indireta de blocos Inode Indirect block Double-indirect block Triple-indirect block Indirect block Indirect block Indirect block Indirect block Indirect block Double-Indirect block double-indirect block double-indirect block double-indirect block double-indirect block Indirect block Indirect block Indirect block Indirect block Indirect block 15

Indirect block Double-Indirect block double-indirect block double-indirect block

16 Extents Unidade de alocação formada por um grupo de blocos Formado pelo endereço do primeiro bloco e a quantidade de blocos contidas no extent, por exemplo: struct ext4_extent { le32 ee_block; le16 ee_len; le16 ee_start_hi; le32 ee_start_lo; }; 16 EXT4 Extent

$contidas no extent, por exemplo: struct ext4_extent { le32$

17 B+Trees 17

18 Características diversas Cada sistema de arquivos tem suas particularidades Forma de alocação dos dados Journaling Múltiplos discos Snapshots Mapeamento do espaço livre Entre outras 18

19 Parte III Sistemas de arquivos no Linux Visão geral Principais sistemas de arquivos VFS Como contribuir 19

20 Sistemas de arquivos no Linux Maior quantidade de sistemas de arquivos em um SO (cerca de 55 FS diferentes) Diversos propósitos Sistemas de arquivos locais, rede, compartilhados (cluster fs), distribuidos, sistema Grande quantidade de desenvolvedores Códigos de alta qualidade Variedade de funcionalidades Excelente fonte de aprendizado 20

compartilhados (cluster fs), distribuidos, sistema Grande quantidade de

21 Comparativo de desenvolvimento Desde a versão ate o dia 21/11/2012 (v. 3.7-rc6) Sistema de arquivos Numero de alterações Desenvolvedores Desenvolvedores ativos Ext Ext4* XFS Btrfs* Parte dos desenvolvedores ativos são funcionários Red Hat Ext4 (2.6.19) Btrfs (2.6.29) 21

22 O que inclui cada sistema de arquivos Mkfs Fsck Inicializa um sistema de arquivos Verifica e repara consistência Resize tool Estende e diminui o sistema de arquivos Ferramentas especificas xfs_dump, btrfs, gfs2_edit, dumpe2fs, tune2fs 22

23 Ext3 Foi o mais comum sistemas de arquivos no Linux Muitas distribuições utilizaram como padrão Aplicações especificamente desenhadas para Ext3 Familiar para maioria dos administradores Desvantagens Tempo de reparo (fsck) pode ser extremamente longo Escalabilidade limitada (max. 16TB) 23

24 Ext4 Principais características: Sucessor do ext3 Uso de extents Fsck mais rápido (aprox. 10x mais rápido que ext3) Relativamente familiar para usuários ext3 Grande bandwidth Sistemas de arquivos maiores que seu antecessor ext3* 24

25 XFS Desenvolvido para suportar quantidades massivas de dados (suporta sistemas de arquivos de ate 9 Exabytes) Alta performance para grandes quantidades de dados Muitos anos de uso em grandes ambientes (>16TB) Maior parte de seus metadados é organizado em B+Trees (incluindo seus extents) 25

26 BTRFS Objetivo de ser o próximo sistema de arquivos padrão no Linux Suporte a grande quantidade de dados Data checksum Compressão de dados Snapshots Suporte integrado a múltiplos discos (RAID 0 e RAID1 por enquanto) Ainda em fase experimental 26

27 Características genéricas Ext4, XFS e o BTRFS suportam: Delayed allocation Per-file space preallocation Hole punch (não implementado no btrfs ainda) TRIM / Discard Barriers Desfragmentação 27

28 VFS Virtual file system Abstração de software responsável pelo suporte a utilização de diversos sistemas de arquivos diferentes no mesmo sistema operacional Prove uma serie de estruturas genéricas a serem compartilhadas pelos demais sistemas de arquivos Inodes, arquivos, funções genéricas, cache, etc. Tais estruturas são mantidas somente em memoria, cada sistema de arquivos possui suas próprias estruturas que são armazenadas nos discos Utilização do conceito de POO 28

29 VFS #2 USER SPACE VFS EXT4 XFS Page cache 29 DISKS

30 Como contribuir Listas de discussão IRC Auxilie usuários Evite fazer perguntas que uma simples pesquisa no Google resolva Participe dos canais IRC referente aos sistemas de arquivos Teste, reporte e corrija bugs 30

31 Parte IV Comentarios finais Participação da Red Hat no desenvolvimento do Linux e seus sistemas de arquivos Contato Q&A 31

32 O que distribuímos Software com alto nivel de maturidade O que podemos testar e suportar Local filesystems Ext3, ext4, XFS, Btrfs (tech-preview on el6) Outros disponíveis para propósitos específicos Gfs2, Fat, vfat, ms-dos, udf, cramfs, squashfs Nem todas as funcionalidades disponíveis upstream são suportadas pela Red Hat 32

33 Contribuição upstream Empresas mais ativas no desenvolvimento do Linux na versão 3.0 Sem afiliações 12% Red Hat 11.1% Intel 9.3% Desconhecido 6.3% Novell/Suse 4.9% IBM 4.2% Microsoft 4.0% 33

34 Contato 34 Mailing lists IRC (cem) #xfs, #btrfs irc.freenode.net #ext4, #linuxfs irc.oftc.net Pessoal - cem@redhat.com

35 Q&A Perguntas? 35

Documentos relacionados

Sistemas Operacionais

Sistemas Operacionais Gerência de Arquivos Edson Moreno edson.moreno@pucrs.br http://www.inf.pucrs.br/~emoreno Sumário Conceituação de arquivos Implementação do sistemas de arquivo Introdução Sistema de