CentOS のジャーナリング ファイル システム ext3 の詳細

システムをアップグレードする場合、Red Hat Linux インストーラーが移行を支援します。各ファイル システムの [選択] ボタンをクリックするだけです。

tune2fs プログラムを使用して、既存の ext2 ファイル システムにログ機能を追加します。変換プロセス中にファイル システムがマウントされている場合、ファイル「.journal」はルート ディレクトリに表示されますが、ファイル システムがマウントされていない場合、ファイルはファイル システムに表示されません。ファイル システムを変換するには、tune2fs -j /dev/hda1 (または変換するファイル システムが存在するデバイス名) を実行し、ファイル /etc/fstab 内の ext2 を ext3 に変更します。独自のルート ファイル システムを変換する場合は、initrd を使用して起動する必要があります。 mkinitrd のマニュアルの説明に従ってプログラムを実行し、LILO または GRUB 構成に initrd がロードされていることを確認します (成功しない場合でもシステムは起動できますが、ルート ファイル システムは ext3 ではなく ext2 としてロードされます)。これを確認するには、cat / proc/mounts コマンドを使用できます。) 詳細については、tune2fs コマンドのマニュアル ページのオンライン マニュアルを参照してください (mantune2fs を実行します)。

3. ext3

ext3 は複数のログ モードを提供します。つまり、ファイル システムのメタデータの変更であっても、ファイル システムのデータの変更 (ファイル自体への変更を含む) であっても、ext3 ファイル システムはそれをサポートできます。 /etc/fstab ファイル 3 つの異なるロギング モードが有効化されています:

data=ジャーナルログモード

ログ レコードには、ファイル システムを変更したすべてのデータとメタデータが含まれます。これは 3 つの ext3 ジャーナリング モードの中で最も遅いですが、エラーの可能性は最小限に抑えられます。 「data=journal」モードを使用すると、ext3 は各変更をファイル システムに 2 回、ジャーナルに 1 回書き込む必要があるため、ファイル システム全体のパフォーマンスが低下します。すべての新しいデータは最初にログに書き込まれ、その後検索されます。事故が発生した後、ログを再生してデータとメタデータを一貫した状態に戻すことができます。 ext3 のメタデータとデータの更新が記録されるため、これらのログはシステムの再起動時に有効になります。

data=順序付きログ モード (デフォルト)

変更されたファイル システムのメタデータのみが記録され、オーバーフロー ファイル データはディスクに追加する必要があります。これはデフォルトの ext3 ロギング モードです。このモードでは、ファイル システムへの書き込みとログへの書き込みの間の冗長性が軽減されるため、高速になります。ファイル データの変更はログに記録されませんが、変更は実行する必要があり、ext3 デーモン プログラムによって制御されます。関連するファイル システムのメタデータの変更、つまり、メタデータを記録する前にファイル システム データを変更する必要があります。これにより、システムのパフォーマンス (速度) がわずかに低下しますが、ファイル システム内のファイル データの一貫性が保証されます。対応するファイル システムのメタデータの同期。

data=ライトバックログモード

変更されたファイル システムのメタデータのみを記録します ただし、標準のファイル システムによれば、ファイル システムの一貫性を維持するために、書き込みプログラムはディスク上のファイル データの変更を記録する必要があります。これは最速の ext3 ジャーナリング モードです。ファイル サイズやディレクトリ情報などのファイル データに関連する更新を待たずにメタデータの変更のみを記録するため、ファイル データの更新とメタデータの変更の記録を非同期にすることができます。つまり、ext3 は非同期ログをサポートします。システムをシャットダウンすると更新データがディスクに書き込めず不整合になるという欠点があり、この問題はまだ解決されていません。

ログモードによって違いはありますが、設定方法は同じで便利です。ログ モードは、ext3 ファイル システムを使用して指定できます。これは、起動時に /etc/fstab によって行われます。たとえば、data=writeback ログ モードを選択した場合、次の設定を行うことができます。

/dev/hda5 /opt ext3 data=ライトバック 1 0

一般に、data=ordered ログ モードは ext3 ファイル システムのデフォルト モードです。

ログ方法を指定するには、次の方法を使用できます:

1 /etc/fstab のオプション フィールドに data=journal などの適切な文字列を追加します。

EXT3-fs: ジャーナル データ モードでマウントされたファイルシステム。

--

sdb1 上の EXT3 FS、内部ジャーナル

EXT3-fs: ライトバック データ モードでマウントされたファイルシステム。

4. ログモードを選択します

典型的なケースでは、オプション data=writeback を使用すると速度が大幅に向上しますが、同時にデータの一貫性の保護が低下します。このような場合、データ整合性保護は基本的に ext2 ファイル システムの場合と同じですが、通常の動作中にシステムがファイル システムの整合性を継続的に維持する点が異なります (これは、他のジャーナリング ファイル システムで使用されるジャーナリング モードです)。これには、頻繁な共有書き込み操作だけでなく、多数の小さな電子メール メッセージの送信など、多数の小さなファイルの頻繁な作成と削除も含まれます。 ext2 から ext3 に切り替えて、アプリケーションのパフォーマンスが大幅に低下した場合は、オプション data=writeback がパフォーマンスの向上に役立つ可能性があります。高価なデータ整合性保護対策を講じていなくても、ext3 の利点を享受できます (ファイル システムは常に整合性が保たれます)。 Red Hat は、ext3 のパフォーマンスのいくつかの側面を改善するための作業を現在も行っているため、ext3 のパフォーマンスのいくつかの側面は将来改善される可能性があります。これは、今すぐ data=writeback を選択したとしても、新しいバージョンの変更が作業に関連するかどうかを判断するために、data=journal のデフォルト値を使用して将来のバージョンを再テストする必要があることも意味します。 ＃＃＃＃＃＃データの整合性＃＃＃＃＃＃ ほとんどの場合、ユーザーはファイルの最後にデータを書き込みます。一部の場合 (データベースなど) にのみ、ユーザーは既存のファイルの途中にデータを書き込みます。既存のファイルを上書きする場合でも、最初にファイルを切り詰めてから、ファイルの末尾からデータを書き込むことで実行されます。 data=owned モードでは、ファイルの書き込み中にシステムがクラッシュすると、データ ブロックが部分的に上書きされる可能性がありますが、書き込みプロセスは完了していないため、システムにはどのファイルにも属さない不完全なデータ ブロックが残ります。 data=owned モードでは、クラッシュ後に順序付けされていないデータ ブロックが残る唯一の状況は、クラッシュ中にプログラムがファイルを書き換えている場合です。この場合、プログラムが fsync() と O_SYNC を使用して特定の順序で書き込みを強制しない限り、書き込み順序の絶対的な保証はありません。

にフラッシュします。 as 3.0 では、/proc/sys/vm/bdflush を変更することで目的を達成できます。 as 4.0 では、/proc/sys/vm/dirty_writeback_centisecs および /proc/sys/vm/dirty_expire_centisecs を変更することで目的を達成できます。

デフォルトは順序付けモードであるため、このモードでは、IO が最初にデータ ファイルを書き込むと、次にログ ファイルが書き込まれます。データ ファイルの書き込み後、ログ ファイルの書き込み前にシステムがクラッシュすると、データのこの部分が失われますが、Oracle であっても MySQL であっても、データベースではこれは絶対に許可されません。したがって、

Ext3 を使用してデータベースを実行する場合は、ログ モードをジャーナル モードに設定すると、パフォーマンスが向上するはずです (テストされていません。理論的な分析は次のようになります)。ジャーナル モードでのデータベースへの書き込み操作の場合、データとファイル システムの変更は最初にログに直接書き込まれ (直接書き込みはキャッシュをバイパスするため、パフォーマンスが向上します)、次にデータがキャッシュに書き込まれ、次にkupdate プロセスは、ハード ドライブのデータを更新します。対照的に、DB については、以前のものよりもパフォーマンスが高速になるはずです。

さらに、MySQL の sync_binlog パラメーターを次に示します。このパラメータが 1 に設定されている場合は、Oracle の書き込み IO と同様に、binlog ファイルが書き込まれるたびに、同時にハードディスクにフラッシュされることを意味します。このパラメータをオフにすると、OS によって管理される、つまり 5 秒ごとにチェックされ、30 秒前の古いデータが見つかった場合はハードディスクにフラッシュされます。 innodb_flush_log_at_trx_commit パラメータには、ハードディスクのフラッシュの問題も含まれます。

ext2 の拡張バージョンである ext3 は、スーパーブロック、inode、グループ記述子、および ext2 で使用されるその他のデータ構造とほぼ同一であるため、ext3 は ext2 と前方互換性があります。 ext2 ファイル システム データをバックアップせずに、次を使用できます: 1

#tune2fs –j/dev/sd1 パーティションをアンマウントせずに、ext2 ファイル システムを ext3 ファイル システムに直接変換します。

ファイルの編集中に突然停電が発生したり、システムがロックされて強制的に再起動されたりした場合、どのような結果が生じるでしょうか?最悪の場合、ファイル コンテンツの一部が失われ、最悪の場合、ファイル コンテンツ全体が台無しになり、さらに悪いことにはファイル システムが直接クラッシュします。これはなんとひどいことだろう。 Linux が正常にシャットダウンすると、ファイル システムのアンインストールを示す印刷メッセージが表示されます。異常なシャットダウンにより、ファイル システムの不整合が生じます。この不整合は、システムの再起動フェーズ中にファイル システムがマウントされるときに発見され、その後、それを修復してみてください。残念ながら、ストレージ デバイスの容量が増加するにつれて、そのような修復に必要な時間はますます法外なものになります。

Ext3 の最大の特徴は、ext2 をベースにログ機能を追加したことです。そのため、ext3 ファイル システムはログ ファイル システムと呼ばれることが多いですが、ログ ファイル システムには ext3 だけでなく、JFS、reiserFS、XFS も含まれます。 Windows でよく見かける NTFS です。

Ext3 のロギング機能は主に、その下の「ジャーナリング ブロック デバイス層」という名前の、JBD (ジャーナリング ブロック デバイス層、略して JBD) と呼ばれる中間デバイスに依存しています。 JBD はファイル システム仕様の一部ではありません。ext3 ファイル システム仕様とは何の関係もありません。JBD は、ファイル システム トランザクション処理機能の実装の基礎です。つまり、JBD は、任意のブロック デバイスにログを記録するという特別な目的を実装するように設計されています (抽象化すればするほど、トランザクションとは何ですか? ⊙﹏⊙….)

トランザクションに関しては、データベース開発やデータ運用保守の経験のある学生であれば必ず馴染みます。ここでは概念には固執しませんし、学術的な定義にも固執しません。 トランザクションの主な機能は操作のアトミック性を確保することであることを誰もが知っている限りです。この文をどう理解すればいいでしょうか？たとえば、金融システムでは、X 元を口座 A から口座 B に送金する必要があります。この企業は、X 元がアカウント A から正常に送金され、X 元がアカウント B に正常に追加されることを確認する必要があります。この 2 つの操作が同時に成功した場合にのみ転送が成功し、どちらかの操作が失敗した場合はビジネスを終了する必要があります。アカウント A からの X 元の送金が成功し、アカウント B への書き込み時にエラーが発生した場合、アカウント A から送金された X 元をアカウント A に返却する必要があります。さらに極端な状況として、アカウント A のデータがさまざまな理由で崩壊した場合、データベースのトランザクション メカニズムはアカウント A の X 元が失われないようにする必要があります。これがデータベース ビジネス オペレーションのアトミック性です。ログ ファイル システムでは、ファイル データ操作のアトミック性が JBD によって保証されており、Ext3 は JBD の API を「フックする」ことでログ機能を実装します。 JBD 層自体のコードはそれほど多くありませんが、非常に複雑なソフトウェア部分であるため、ここでは説明せず、機会があれば実際に試してみましょう。

画像を使用して、ext3 の基礎となるレイアウトを簡単に説明します。