فایل سیستم (File System) چیست؟

بسیاری از سیستم عامل‌ها به جای سیستم عامل ویندوز و macOS در اکوسیستم دیجیتال اجرا می‌شوند. لینوکس یک سیستم عامل رقابتی است که محبوبیت بسیاری در بین توسعه دهندگان به دست آورده است. با چنین استفاده گسترده ای در بازار، درک سیستم عامل ضروری است. بنابراین، این مطلب را بر اساس ارائه یک نمای کلی از انواع فایل سیستم لینوکس تنظیم کرده‌ایم. 


فایل سیستم (file system) لینوکس چیست؟

فایل سیستم مجموعه‌ای از داده‌ها یا فایل‌های ذخیره شده در هارد دیسک یا دستگاه ذخیره سازی کامپیوتر را نگهداری می‌کند. این سیستم‌ها مکان و موقعیت فایل‌ها را در دستگاه ذخیره‌سازی تعریف می‌کنند، که تا حد زیادی در مورد اهمیت فایل سیستم توضیح می‌دهد. لینوکس مجموعه‌ای اختصاصی از فایل سیستم‌ها را ارائه می‌دهد که هر بیت داده مورد نیاز برای راه اندازی سیستم‌های لینوکس را ذخیره می‌کند.
فایل سیستم‌های لینوکس در بک‌گراند و به طور مداوم برای حفظ داده‌ها در یک سیستم کار می‌کنند. آنها بسیار شبیه به یک فایل سیستم عمومی هستند، جایی که به عنوان یک لایه داخلی از سیستم عامل لینوکس در دسترس هستند. در کنار اعتبار و مدیریت عمده داده‌ها، خدماتی را نیز در نگهداری اطلاعاتی مانند نام فایل، اندازه، تاریخ ایجاد و سایر جزئیات ارائه می‌دهد.

انواع فایل سیستم لینوکس چیست؟

در این قسمت انواع فرمت‌های اصلی فایل سیستم لینوکس را معرفی می‌کنیم تا در مورد آنها بیشتر بدانیم. در ادامه تمام انواع فایل سیستم‌های مهم و توضیحات آنها را برای کمک به درک بهتر بیان کرده‌ایم:

EXT (Extended File System)

اولین نوع فایل سیستم‌ توسعه یافته برای پشتیبانی از کرنل لینوکس، EXT، در سال 1992 پیاده سازی شد. به عنوان اولین فایل سیستم‌ توسعه یافته، طول آن به 255 کاراکتر می‌رسد و تا 2 گیگابایت پارتیشن در فایل سیستم‌ را پشتیبانی می‌کند. متأسفانه، مشکل قابل توجهی با تایم‌استمپ(Timestamp) در فایل سیستم EXT گزارش شده در لینوکس وجود داشت.

 EXT2

در سال 1993، تمام کاربران لینوکس از EXT به فایل سیستم‌ EXT2 منتقل شدند که ساختار داخلی را حفظ کرد و به آن اجازه داد تا عملکردهای سیستم را بهبود بخشیده و افزایش دهد. با پشتیبانی از حداکثر اندازه فایل 2TiB، هیچ ژورنال برای EXT2 در دسترس نبود ولی  خرابی فایل و از دست دادن عملکرد از مشکلات عمده بود.

مزایا

  • حداکثر اندازه فایل 4 ترابایت را پشتیبانی می‌کند
  • حداکثر طول نام فایل 255 بایت کاراکتر است.
  • می‌تواند وضعیت فایل سیستم را ردیابی کند.

معایب

  • شامل waste block size  است
  • بدون فایل ژورنال (journaling)

EXT3

در دهه 2000، نوع فایل سیستم‌ EXT3 در خانواده Extended File System معرفی شد. این فایل سیستم، همان عملکرد مشخصه را دارد. با این حال، ژورنال را برای کاربران فراهم می‌کند. در کنار آن، این فایل سیستم برای جلوگیری از corruption و از دست دادن عملکرد به هر قیمتی طراحی شده است.

مزایا

  • نام فایل از همه کاراکترها به جز NULL و '/' پشتیبانی می‌کند.
  • Journal، order و writeback در دسترس است.
  • می‌توان فایل‌های Ext2 را به Ext3 بدون بکاپ و ریستور تبدیل کرد
  • Basic multiple book allocation 
  • Second-time stamp
  • به‌روزرسانی‌ها را ایمن‌تر می‌کند، زیرا ژورنال به‌روزرسانی‌ها را atomic نشان می‌دهد

معایب

  • فاقد ویژگی های اساسی برای گسترش، داینامیک، تخصیص، inode و بلوک sub-allocation است
  • بازیابی فایل های پاک شده سخت است
  • یک ژورنال روی یک دستگاه ذخیره سازی با کش اضافی بنویسید.
  • هیچ پشتیبانی از اسنپ شات نمی‌دهد

EXT4

EXT4 که نوع فایل سیستم پیش‌فرض برای لینوکس است، از فایل سیستم برای عملکرد و کارایی آنها پیشی می‌گیرد. قابلیت اطمینان و پایداری آن را به یکی از ستودنی ترین سیستم ها تبدیل کرده است. همچنین می‌توانید آن را با SSD سازگار کرد که نشان می‌دهد فایل سیستم متنوعی در بازار است.
مزایا

  • دارای بزرگترین اندازه فایل فردی و حجم فایل سیستم است
  • از همه کاراکترها به جز NULL و '/' پشتیبانی می‌کند.
  • می‌توانید فایل سیستم Ext3 را به Ext4 تبدیل کنید
  • شامل ویژگی‌های پیشرفته مانند extend ، directory indexing ، delayed allocation و defragmentation
  • ساب‌دایرکتوری (subdirectory) نامحدود
  • تایم استمپ نانوثانیه
  • پیش تخصیص برای فایل های توسعه یافته
  • تخصیص چند بلوک (Multiple block allocation)

معایب

  • امنیت داده‌ها را تامین نمی‌کند
  • ایجاد اسنپ‌شات در حجم‌های مختلف دشوار است
  • از فضای دیسک بیشتری استفاده می‌کند

Xiafs

فرمت Xiafs در رقابت فایل سیستم EXT2 به اندازه سیستم قبلی قدرتمند و کاربردی نبود. با حداکثر اندازه فایل 64 مگابایت، Xiafs در سیستم عامل لینوکس منسوخ شده است و در حال حاضر در هیچ کجا استفاده نمی‌شود.

JFS (Journaled File System)

این فایل سیستم که توسط IBM ایجاد شد، به عنوان یک گزینه متن‌باز در دهه 90 معرفی شد. در حالی که شناخته شده است که چندین بار را پوشش می‌دهد، که عملکرد پیشرفته ای را نشان می دهد، این فایل سیستم با گزینه های قوی تر و بهتر در عصر کنونی جایگزین شده است.

ReiserFS

این فایل سیستم به عنوان جایگزینی برای نوع فایل سیستم EXT3 ارائه شد. معلوم شد که این فایل سیستم بهتری برای عملکرد بهبود یافته است. اگرچه در حد استاندارد نبود، اما از پسوند فایل پشتیبانی می‌کرد که یک ویژگی برجسته است.

XFS

XFS به عنوان یکی از بهترین فایل سیستم‌های معرفی شده برای سیستم عامل لینوکس کشف شد. با پشتیبانی از فایل سیستم‌های بسیار بزرگ، XFS در دهه 90 در میان فایل سیستم‌های رده بالای خود جای گرفت. واضح بود که XFS در محیط بهتری کار می‌کند و نتایج با کارایی بالایی ارائه می‌دهد، به همین دلیل است که هنوز در توزیع‌های لینوکس پشتیبانی می‌شود.

SquashFS

SquashFS به عنوان یک فایل سیستم فقط خواندنی در سال 2000 معرفی شد. مشخص شد که این سیستم در سیستم‌های جاسازی شده قابل دسترسی است که آن را برای یک برنامه خاص کاملا محدود می کند. چیز زیادی در این نوع فایل سیستم خاص یافت نمی شد.

Reiser4

Reiser4 که به دلیل استفاده کارآمد از فضای دیسک شناخته شده است، موفق به فایل سیستم ReiserFS شد. از فایل‌های سیستمی بزرگ پشتیبانی و با مدیریت فایل‌های کوچک فضای دیسک را بهینه می‌کرد. شما می‌توانید رمزگذاری‌های اضافه شده و عملکرد بهبود یافته را برای این فایل سیستم پیدا کنید.

btrfs (Better/Butter/B-tree FS)

شما می توانید این نوع فایل سیستم را برای یک عملکرد بسیار محدود پیدا کنید. با گزینه هایی برای snapshotting ، drive pooling و یکپارچه سازی آنلاین، این سیستم فایل برای سیستم تولید بهتر نبود.

Bcachefs

جدیدترین نوع فایل سیستمی است که برای سیستم‌های لینوکس معرفی شده است. با قابلیت کپی روی نوشتن(copy-on-write)، قرار بود بهتر از EXT4 عمل کند. چندین ویژگی پیشرفته در فایل سیستم گنجانده شده بود که شامل رمزگذاری فایل سیستم و غیره می شد.

با دانش آزمایشی هر نوع فایل سیستم لینوکس، زمان آن رسیده است که بهترین نوع فایل سیستم موجود برای کاربران لینوکس را تعیین کنیم.

سرور مجازی یک ماشین مجازی کامل است که می‌توانید سیستم عامل لینوکس را روی آن نصب نمائید.
خرید وی پی اس در پنج موقعیت جغرافیایی ایران، ترکیه، هلند، آلمان و آمریکا با قابلیت تحویل آنی در پارسدو فراهم است.


بهترین نوع فایل سیستم لینوکس چیست؟

آیا می خواهید بدانید کدام نوع فایل سیستم لینوکس بهترین ساختار را دارد؟ ما جدولی با برخی از ویژگی های گسترده تنظیم کرده ایم که به شما کمک می کند تا سیستم فایلی را که برای شما مناسب است پیدا کنید.

جزئیات ارائه شده در جدول نشان می دهد که EXT4 و EXT3 ساختارهای خوبی از نوع فایل سیستم هستند که داده ها را به خوبی نگهداری و مدیریت می کنند. قابلیت اطمینان و پایداری این سیستم ها استثنایی است و آنها را به بهترین شکل تبدیل می کند. پس از دانستن فرمت فایل سیستم ، می توانید دستگاه خود را به این فرمت ها فرمت کنید و یک لینک برای کمک به شما وجود دارد:

تفاوت فایل سیستم‌های Ext2، Ext3 و Ext4 چیست؟ 

گفتیم که فایل سیستم لینوکس مجموعه‌ای ساختار یافته از فایل‌ها بر روی یک درایو دیسک یا یک پارتیشن است. برای مدیریت داده‌ها استفاده می‌شود و پارتیشن حاوی داده‌های خاصی است. هدف ذخیره سازی سیستماتیک داده این است که بتواند به سرعت به فایل‌ها دسترسی داشته باشد. تمام اطلاعات از جمله اندازه فایل، تاریخ ایجاد، نام فایل و غیره را مدیریت می‌کند.

فرمت فایل سیستم لینوکس از سیستم عامل‌های ویندوز پشتیبانی می‌کند. این فایل سیستم Ext2، Ext3، Ext4، JFSm ReiserFS، XFS، btrfs و swap را پشتیبانی می‌کند.


Ext2 یا Ext3، کدام بهتر است؟

در این مقایسه،  Ext3 بهتر است زیرا دارای یک ویژگی ژورنال است که از یک فایل سیستم مورد نیاز است.

Ext2 یا Ext4، کدام بهتر است؟

Ext4 بهتر از Ext2 است زیرا Ext4 مزایای بیشتری دارد، مانند کاهش پراکندگی فایل، بهبود حافظه فایل و قابلیت ذخیره فایل‌های بزرگتر در مقایسه با Ext2.

Ext3 یا Ext4، کدام بهتر است؟

اگرچه Ext3 و Ext4 از نظر عملکرد مشابه هستند. با این حال، Ext3 فاقد ویژگی‌های سیستم فایل پیشرفته است، بنابراین Ext 4 گزینه بهتری بین Ext3 و Ext 4 است.

در ادامه برخی از مزایای Ext4 نسبت به Ext3 آورده شده است:

  • گروه های بلوک انعطاف پذیر
  • پشتیبانی از فایل‌های بزرگ
  • زیر شاخه‌های(subdirectories) بیشتر

به طور کلی، Ext4 عملکرد، قابلیت اطمینان و مقیاس پذیری بهتری را ارائه می‌دهد.


Ext2، Ext3 یا Ext4 کدام بهتر است؟

Ext4 گزینه بهتری برای استفاده در هارد دیسک‌های مدرن ویندوز و لینوکس است. زیرا Ext4 نه تنها بر روی ویندوز اجرا می‌شود بلکه از سیستم عامل‌های دیگر نیز پشتیبانی می‌کند. فایل سیستم پیش فرض برای توزیع لینوکس از جمله دبیان و اوبونتو استفاده می‌کند.

Ext4 نسبت به دو فایل سیستم قبلی مزایای بیشتری دارد و می تواند پراکندگی فایل‌ها را خیلی کاهش دهد، طول عمر flash memory را بهبود بخشد و فایل‌های بزرگتر از Ext2 و Ext 3 را ذخیره کند.

نتیجه

این مطلب یک نمای کلی از انواع فایل سیستم لینوکس ارائه نموده و به شما کمک می‌کند تا تجزیه و تحلیل کنید که کدام فایل سیستم در سیستم‌های فعلی مناسب‌تر است. نمای کلی ویژگی‌ها کاملا جامع بود تا به شما کمک کند پارامترهای تنظیم و تصمیم گیری سیستم مورد نظر خود را تعریف کنید.