Les systèmes de fichiers Linux les plus courants

Si vous examinez de près un disque dur, vous remarquerez que son espace de stockage est constitué d'une série d'octets. Si vous examinez le disque dur de près, vous remarquerez qu'il inclut généralement un système d'exploitation. Segmenter cet espace de stockage, également appelé partitionnement, est la première étape pour l'utiliser, suivie de la création d'un système de fichiers.

Contrairement à la formatage de l'espace, les systèmes de fichiers Linux sont souvent appelés "systèmes de fichiers créés". Un système de fichiers organise l'espace de stockage brut, tel qu'une partition de disque, pour stocker des données.

Lorsque l'on décrit l'espace de stockage, qu'il s'agisse d'un ou de plusieurs systèmes de fichiers, nous utiliserons le terme "système de fichiers" pour décrire un système de fichiers unique attaché à un seul périphérique de stockage.

Il est important de noter qu'il existe plusieurs types de systèmes de fichiers, les plus courants dans l'environnement Linux étant ext et xfs.

Système de fichiers étendu (Ext)

Dans Linux et d'autres systèmes d'exploitation de type Unix, le Système de Fichiers Étendu (Ext) est une famille de systèmes de fichiers. Ces systèmes de fichiers sont utilisés pour organiser et gérer les données stockées sur des dispositifs de stockage tels que les disques durs et les disques SSD dans les systèmes Linux. Il existe plusieurs versions de ces systèmes de fichiers, notamment Ext2, Ext3 et Ext4.

Ext2 :

L'un des premiers systèmes de fichiers utilisés dans Linux est Ext2. En cas de coupure de courant ou de plantage, il est vulnérable à la corruption des données, car il ne maintient pas de journal pour suivre les changements. La taille maximale d'un fichier est de 2 téraoctets, tandis que la taille maximale du volume est de 32 téraoctets.

Malgré l'absence de fonctionnalités avancées, Ext2 est simple et fiable. Bien qu'il puisse ne pas être le meilleur choix pour les systèmes nécessitant un niveau élevé d'intégrité des données, il convient à la plupart des cas d'utilisation.

Ext3 :

En plus d'Ext2, Ext3 prend en charge la journalisation et améliore l'intégrité des données ainsi que la récupération du système de fichiers en cas de plantage du système ou d'arrêt. Les limitations de taille des fichiers et des volumes sont les mêmes que celles d'Ext2.

Étant plus fiable qu'Ext2, Ext3 est un choix populaire pour de nombreuses distributions Linux.

Ext4 :

En plus d'offrir des systèmes de fichiers plus grands, de meilleures performances et une plus grande évolutivité, Ext4 prend également en charge des volumes plus importants. Les fichiers de données peuvent maintenant atteindre 16 téraoctets, et les tailles de volume peuvent atteindre un exaoctet.

De nombreuses distributions Linux utilisent Ext4 comme système de fichiers par défaut car il inclut des fonctionnalités telles que l'allocation différée, les extentions et un support amélioré des attributs étendus.

Aujourd'hui, Ext4 est la version du système de fichiers Ext la plus couramment utilisée, et elle convient bien à une large gamme d'applications. En raison de leurs fonctionnalités avancées et de leurs capacités, d'autres systèmes de fichiers, tels que XFS ou ZFS, peuvent être plus adaptés à des charges de travail spécifiques, comme le stockage de fichiers haute performance ou le stockage de données à grande échelle.

Le système de fichiers XFS

Un système de fichiers avancé utilisé dans les systèmes d'exploitation de type Unix, y compris Linux, XFS signifie X File System, un système de fichiers haute performance. SGI (Silicon Graphics, Inc.) a initialement développé XFS, qui fait partie du noyau Linux depuis 2001. Il est réputé pour sa scalabilité, sa fiabilité et sa large gamme de fonctionnalités. Voici quelques caractéristiques clés de XFS :

•   Un exaoctet est une taille maximale théorique pour un fichier ou un système de fichiers complet. C'est la taille maximale théorique pour les deux. En pratique, la limite de Red Hat pour les systèmes de fichiers de type ext est déterminée par des paramètres spécifiques à la distribution (100 téraoctets pour Red Hat 6, 500 téraoctets pour Red Hat 7), mais elle nous permet de dépasser la limite actuelle de 16 téraoctets pour les systèmes de fichiers de type ext.
•   Pour garantir la cohérence du système de fichiers en cas de défaillance matérielle, les opérations d'écriture sur les métadonnées sont enregistrées dans un journal avant d'être exécutées.
•   En raison de l'organisation en groupes d'allocation (en interne, le système de fichiers est divisé en plusieurs sous-ensembles indépendants), plusieurs opérations d'E/S sont possibles sur le même système de fichiers en même temps, ce qui en fait un excellent choix pour les applications multithreads.
•   Plusieurs techniques sont utilisées pour garantir des niveaux élevés de performances et de scalabilité, notamment des arbres indexés (B-trees) pour les métadonnées, une allocation différée, une préallocation pour éviter la fragmentation, une défragmentation en ligne, une allocation par extensions, entre autres.
•   Les outils de vérification et de correction des systèmes de fichiers sont très rapides.
•   En plus des droits d'accès Unix/Linux traditionnels, les attributs étendus permettent aux utilisateurs de gérer des listes de contrôle d'accès (ACL) ainsi que des attributs spécifiques à des applications particulières.
•   Un système flexible permettant de définir des quotas d'utilisation d'espace, par groupe, par utilisateur ou par "projet" (quota associé à une branche de l'arborescence des répertoires).
•   Il est possible d'effectuer des sauvegardes en ligne en utilisant des instantanés compatibles, une technique qui prend un instantané de l'état du système de fichiers à un moment donné.
•   La possibilité d'étendre un système de fichiers en cours d'utilisation (mais pas de réduire sa taille) est appelée extensibilité en ligne.
•   Des outils de sauvegarde et de restauration du système de fichiers sont disponibles.

Généralement, ce type de système de gestion de fichiers est conçu pour les grands serveurs et nécessite une quantité significative de mémoire vive ainsi qu'un composant matériel fiable et sécurisé (un cache sauvegardé par une batterie).

Le système de fichiers ReiserFS

Ce système de fichiers Linux, développé par Hans Reiser, est moins courant et populaire que Ext4 et XFS. ReiserFS présente des caractéristiques et des fonctionnalités uniques.

•   Le système de fichiers ReiserFS utilise une structure d'arbre équilibré pour son organisation de fichiers, ce qui peut offrir de bonnes performances dans certaines charges de travail.
•   Le système de fichiers ReiserFS prend en charge la journalisation, ce qui maintient l'intégrité du système de fichiers en cas de coupure de courant ou de plantage.
•   En raison de sa structure en arbre, ReiserFS est particulièrement efficace pour gérer les petits fichiers.

Cependant, ReiserFS présente plusieurs facteurs à prendre en compte :

•   Sa popularité a diminué depuis sa création par Hans Reiser, en partie en raison de ses problèmes juridiques. Cela a entraîné une utilisation et un développement moins importants du système.
•   Malgré la capacité de ReiserFS à offrir de bonnes performances pour certaines charges de travail, il peut ne pas fonctionner aussi bien que Ext4 ou XFS dans de nombreux cas, en particulier sur du matériel moderne.
•   En termes de compatibilité, ReiserFS n'est pas aussi largement accepté ou pris en charge que Ext4 et XFS.

Le système de fichiers BTRFS

Le système de fichiers BTRFS, également appelé Butter File System ou B-tree File System, est un système de fichiers Linux avancé et moderne. Btrfs offre un large éventail de fonctionnalités, il a été développé par Oracle pour résoudre les limitations des anciens systèmes de fichiers tels qu'Ext4 et pallier ces limitations. Certaines des principales caractéristiques et fonctionnalités de Btrfs incluent l'intégrité des données, la scalabilité et la flexibilité.

•   Dans le cadre de son mécanisme de copie sur écriture, Btrfs écrit les données dans un nouvel emplacement sur le disque chaque fois qu'elles sont modifiées ou écrites, préservant les données originales jusqu'à la confirmation de la nouvelle écriture. Cela garantit l'intégrité des données.
•   En implémentant la copie sur écriture à la fois sur les données et les métadonnées, Btrfs réduit considérablement le risque de corruption des données en cas de plantage inattendu du système ou de coupure de courant.
•   De plus, Btrfs prend en charge les instantanés, qui sont des copies du système de fichiers à un moment donné et peuvent être utilisés pour les sauvegardes ainsi que pour la gestion des versions.
•   En éliminant les données en double, Btrfs prend en charge la déduplication des données, ce qui réduit les besoins en espace de stockage.
•   En plus de prendre en charge diverses configurations RAID, Btrfs convient aux solutions de redondance et de protection des données.
•   Il est possible de vérifier et de réparer votre système de fichiers en ligne à l'aide de Btrfs, ce qui réduit les temps d'arrêt et améliore les capacités de maintenance.
•   Un système de fichiers Btrfs introduit le concept de sous-volumes, qui sont similaires aux répertoires. Un sous-volume peut être un instantané ou une racine indépendante du système de fichiers.
•   Btrfs prend en charge la compression transparente, ce qui contribue à réduire les besoins en espace de stockage.
•   Il est possible d'ajouter et de supprimer des dispositifs de stockage en ligne avec Btrfs, ce qui est très utile pour étendre ou réduire dynamiquement les pools de stockage.

Il ne fait aucun doute que Btrfs est un choix polyvalent pour une grande variété d'applications, y compris le stockage de fichiers, les sauvegardes et le stockage de données à grande échelle. En tant que système de fichiers racine dans de nombreuses distributions Linux, il offre une alternative convaincante aux systèmes de fichiers traditionnels tels qu'Ext4 et XFS en raison de son développement continu et de ses fonctionnalités. Lorsque vous décidez d'utiliser Btrfs comme choix de système de fichiers, il est essentiel d'évaluer soigneusement vos besoins spécifiques et la compatibilité avec votre distribution Linux.