Linux Dosya Sistemi "ext4" (File System)

Disk üzerindeki dosyaların düzenlenmesini ve bir işletim sisteminde dosyaların izlerinin bulunmasını sağlayan yapıya Dosya Sistemi (File System) denir. Bir disk üzerinde dosya sistemi oluşturmadan önce, o disk eski haline döndürülmeli ve gereken bilgiler diske yazılmalıdır. Bu işleme dosya oluşturma denir.

Superblock: Dosya sisteminin boyutu gibi, bütünü hakkında bilgiler içeren bölüm. Dosya sisteminin büyüklüğü, başlangıç ve bitiş adresleri, inode tablosu, boş blok tablosu, veri bloklarının başlangıç adresleri gibi bilgileri saklar. Superblock aynı zamanda dosya sisteminin düzgün olarak kalmasını sağlar, yapısı herhangi bir nedenle bozulursa bozukluğu giderebilecek yazılımların çalışmasını sağlar.

Inode: Dosyanın ismi dışında bütün bilgilerini içeren bölümdür. Dosyanın ismi, dosya düğümünün numarasıyla birlikte bulunur. Dosya düğümü, veri bloklarının da numaralarını içerir. Bir dosya düğümünde belli sayıda veri bloğu için yer vardır. Daha fazla alana ihtiyaç duyulması durumunda dosya düğümünde dinamik olarak yeni bir yer ayrılır.

Veri Bloğu: Dosyalardaki bilgilerin depolanmasını sağlayan kısımdır.

1. Dosya sisteminde genel olarak en çok kullandığımız “ext4″ dosya sistemini inceleyeceğiz.

Ext4 ile Gelen Yenilikler:

Ext4 dosya sisteminin; sabitdisk, dosya boyutu, dosya ve klasör sayısı büyük olan sistemleri desteklemesi en büyük avantajıdır. Gelişen teknoloji ile veri boyutları hızla artmakta, sosyal ağlar, veri tabanları ve birçok alt yapı terabayt büyüklüğünde verilerle uğraşmaktadır. Ext4 dosya sistemi bu yönden geleceğin dosya sistemi olarak görülmektedir.

Uyumluluk (Compatibility):

Tüm ext3 dosya sistemleri ext4 dosya sistemine birkaç komut satırı ile geçirilebilmektedir. Tekrar biçimlendirme yapmaya veya işletim sistemini yedeklemeye gerek yoktur. Fakat bölüm eşleme işlemi sırası haricinde ext4 dosya sistemi ext3 dosya sistemine dönüştürülemez.

Büyük Dosya/Sistemleri (Bigger File System/File Sizes):

Ext3 kullanıcıya, dosya sistemleri için en fazla 16 terabayt, dosya boyutunda ise en fazla 2 terabaytlık bir izin verir. Ext4 dosya sistemi ile 24 bitlik blok adres kayıtları 48 bite çıkarılmıştır. Ext4, ext3′e göre daha geniş dosya tutma kapasitesine sahiptir.

Ölçeklendirilebilir Alt Klasör Desteği (Subdirectory Scalability):

Ext3 dosya sisteminde tek bir klasör 32000 adet alt klasöre sahip olabilir iken, ext4 ile bu limit 64000′e çıkarılmıştır. Ayrıca komut yardımıyla bu sınırın arttırılmasına imkan sağlanmıştır. Böylece büyük boyutlu yapılarda dosyalama için klasör sayısı engeli esnetilmiştir.

Yazma Belleği Kaydı (Extents):

Ext3 gibi görece eski Unix türevli dosya sistemlerinde verinin yazıldığı bellek alanları düzensiz ve karmaşık bir yapıdadır, dosyalar sıralanmadan bir şekilde tekli bellek gözlerine yazılmaktadır. Bu durum büyük boyutlu dosyalar için kullanışsızlık teşkil etmektedir. Çünkü büyüyen dosya boyutu, dosyanın yazımı için gereken bellek gözlerinin de çoğalmasına sebep olacaktır. Ext4 ile kullanılan yeni bellek kayıt (data mapping) sisteminde veri sıralı bellek bloklarında tutulur. Örneğin 300 MB’lık yeni bir verinin kaydı için 300MB’lık verinin sığacağı tek bir göz ayrılır. Bu işlem; okuma, yazma ve aramada performans artışı sağlar.

Çok Sayıda Bellek Ayırma (Multi Block Allocation):

“Mballoc” mekanizması çok sayıda bellek alanının (disk bloklarını) tek bir işlemde yazma için ayrılmasıdır. Ext3 dosya sisteminde yazma işlemi, boş bellek bloklarının teker teker bulunup yazılacak dosya için ayrılması işlemi, işlemci (CPU) üzerinde çok fazla iş demektir. “mballoc” mekanizması ile dosya bellek ayırma ve dosya yazma işlemlerinde işlemcinin aşırı kullanımı önlenir.

Ertelemeli Bellek Ayırma (Delayed Allocation):

Bu tip bellek ayırma işleminde büyük boyutta olan veriler geçici bir tampon belleğe alınarak verilerin dosya sistemine kaydı için bellek ayırma işlemi kısa bir süre ertelenir. Doğru alan bulunduğunda bellek ayrılarak, tampon bellekte tutulan bu veriler sisteme yazılır. Çekirdek bu geçici (düzensiz) dosyaları daha sonra silecektir. Yüksek boyuttaki verileri kümelerinin anlık olarak tampon belleğe alınması işlemci yükünü azaltır. Böylece bellekleme daha hızlı bir şekilde ve kesintisiz olarak gerçekleşir.

Nanosaniyede Bir Dosya Bilgisi Kaydı (Nanosecond Inode Timestamps):

Klasörlerin tipi, o klasöre ait kullanıcı ve grup hakları, klasöre ait bağlantıların (hard link) bilgisi, klasöre ait son erişim zamani ve son değişiklik zamanı, diskte tuttuğu alan gibi bilgileri kaydeden dosya işaretçisi (inode) saniyenin milyarda biri hassaslığında kayıt tutar hale getirilmiştir.

Günlük Dosya Değişiklik Kaydı (Journal Checksumming):

Daha önceden kaydedilen günlük (journal) dosyaları kontrol edilerek dosya sisteminin güvenilirliği ölçülür. Zarar görmüş veya hatalı işlem sonucu bozulan dosyaların tespiti yapılır. Değiştirilen dosyalar ve bağlantılar tekrar kayda alınır.

Hızlı Dosya Kontrolü (Fast Fsck):

Dosya sisteminde bulunan dosya işaretçileri (inodes) fazlalaştığında açılma işlemini ve dosya sisteminin kullanımını yavaşlatır. Ext3 dosya sisteminin aksine ext4 dosya sistemi bu işaretçilerin fazla, gereksiz veya aynı yere işaret eden biribirinin kopyası işaretçileri temizler. Böylece bir sonraki dosya sistemi kontrolünde (fsck) ve dosya işlemlerinde hız artışı sağlanır.

Hızlı Açılma (Fast Boot) İşlemi:

Ext3 dosya sistemine göre daha hızlı açılır. AMD 64bit işlemci, 2 GB DDR 400 RAM, 160 GB 7200 RPM sabitdisk üzerinde ext3 dosya sistemi ile 27.7 saniyede, aynı makina üzerinde sadece dosya sistemi ext4 yapıldığında ise 24.68 saniyede açılmaktadır.

2. Mevcut bir diskimizi “ext4″ dosya sistemi ile formatlamak için aşağıdaki komutları kullanmalıyız.

-- Diskimizi "ext4" dosya sistemi ile formatlamak için

# mkfs.ext4 /dev/vg_koraykey/lv_data
(# mkfs.ext4 /dev/sdb1) şeklinde kullanılabilir. Kullandığımız disk yapısına göre 
karar verebiliriz.

mke2fs 1.41.12 (17-May-2010)
Filesystem label=
OS type: Linux
Block size=4096 (log=2)
Fragment size=4096 (log=2)
Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
327680 inodes, 1308672 blocks
65433 blocks (5.00%) reserved for the super user
First data block=0
Maximum filesystem blocks=1342177280
40 block groups
32768 blocks per group, 32768 fragments per group
8192 inodes per group
Superblock backups stored on blocks: 
        32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 884736

Writing inode tables: done
Creating journal (32768 blocks): done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done

This filesystem will be automatically checked every 26 mounts or
180 days, whichever comes first.  Use tune2fs -c or -i to override.

3. Mevcut bir diskimizi “ext3″ dosya sisteminden “ext4″ dosya sistemine yükseltme yapmak için aşağıdaki adımları uygulamalıyız.

-- Diskimizde bulunan "ext3" dosya sistemine "ext4" dosya sistemine yükseltmek için

# tune2fs -O extents,uninit_bg,dir_index /dev/vg_koraykey/lv_data
tune2fs 1.41.12 (17-May-2010)
Please run e2fsck on the filesystem.

-- Yükseltme işlemi sonrası dosya sistemimizi kontrol etmemiz gerekmektedir.
Kontrol işlemi için

# e2fsck /dev/vg_koraykey/lv_data
e2fsck 1.41.12 (17-May-2010)
One or more block group descriptor checksums are invalid.  Fix<y>? yes

4. Dosya sistemimizi kontrol etmek için aşağıdaki adımları izlemeliyiz. Bu adımdaki işlemlerimizi mount edilmemiş disklerde yapabiliriz.

# umount /lv_data
# e2fsck /dev/vg_koraykey/lv_data
e2fsck 1.41.12 (17-May-2010)
One or more block group descriptor checksums are invalid. Fix<y>? yes

5. Sistemimizde bulunan bir diski bir dosya sistemine “mount” veya “umount” etmek için aşağıdaki adımları izlemeliyiz.

-- Mount edeceğimzi dizini yaratıyoruz.

# mkdir /data

-- Yarattığımız dizine diskimizi mount ediyoruz.

# mount /dev/mapper/vg_koraykey-lv_data /data

-- umount etmek için aşağıdaki komutu kullanıyoruz.

# umount /data

-- Bir cdrom sürücü vb. mount etmek için aşağıdaki komutu kullanıyoruz.

# mount /media/cdrom

-- Sistemimiz açıldığında otomatik mount etmesi için "fstab" dosyasına aşağıdaki 
girdileri yapmalıyız. 

/dev/mapper/vg_koraykey-lv_data /data ext4 defaults 0 0

Kaynak: http://www.koraykey.com/?cat=8