Восстановление данных. Практическое руководство

Касперски Крис

Для домашних компьютеров и большинства рабочих станций журналирование не нужно, и надежности файловой системы ext2fs вполне достаточно, особенно если компьютер оборудован источником бесперебойного питания. В ответственных случаях используйте ext3fs или ReiserFS. По тестам ReiserFS в среднем вдвое, а на операциях записи — в 35 раз быстрее, чем ext3fs, что особенно хорошо заметно на мелких файлах. В реальности же часто все бывает наоборот. Высокая латентность ReiserFS (промежуток между подачей запроса и получением ответа) вкупе с агрессивной загрузкой процессора приводят к заметному отставанию от ext3fs, что особенно хорошо заметно на мелких файлах (да-да, на тех самых, на которых нам обещали выигрыш!). Подробнее об этом можно прочитать здесь: http://kerneltrap.org/node/view/3466.

Журналирование можно значительно ускорить, если разместить журнал на отдельном носителе. Такой журнал называется внешним (external).

Подключить его можно командной строкой следующего вида:

tune2fs -J device=external_journal

(где

external_journal

— имя раздела соответствующего устройства), причем внешний журнал должен быть предварительно создан командой

mke2fs -О journal_dev external_journal

. Команда

tune2fs -J size=journal_size

управляет размером журнала. Чем меньше размер журнала, тем ниже производительность. Предельно допустимый размер составляет 102 400 блоков или ~25 Мбайт (точное значение зависит от размера блока, о котором мы еще поговорим).

По умолчанию ext3fs журналирует только метаданные (т.е. служебные данные файла, например, такие как inode), записывая их на диск только после того, как будет обновлен журнал. Для увеличения быстродействия можно задействовать "разупорядоченный" режим, в котором метаданные записываются одновременно с обновлением журнала, что соответствует команде:

mount /dev/hdx /data -о data=writeback

. Естественно, надежность файловой системы при этом снижается. При желании можно журналировать все данные (команда

mount /dev/hdx /data -о data= journal

), после чего никакие зависания или отказы питания нам будут не страшны, правда о производительности придется забыть.

При создании новой файловой системы важно выбрать правильный размер блока (в терминологии MS-DOS/Windows — кластера). На ext2fs и ext3fs это осуществляется командой

mke2fs -b block-size

, на XFS —

mkfs.xfs -b size=block-size

и

newfs -b block-size

— на UFS. Чем больше блок, тем ниже фрагментация, но и выше дисковые потери за счет грануляции дискового пространства. Некоторые файловые системы (например, UFS) поддерживают фрагменты (fragments) — порции данных внутри блоков, позволяющие задействовать свободное пространство в "хвостах" блоков, благодаря чему использование блоков большого размера уже не приводит ни к каким потерям. Файловая система ReiserFS, в отличие от остальных, не нарезает диск на ломтики фиксированного размера, а динамически выделяет требуемый блок данных, забивая диск файлами под завязку. В среднем это на 6% увеличивает доступный объем, однако приводит к чрезмерной фрагментации, "съедающей" всю производительность. Рекомендуется использовать максимально доступный размер блока (4 Кбайт для ext2fs и ext3fs, 16 Кбайт для UFS и 64 Кбайт для XFS, файловые системы ReiserFS и JFS не поддерживают этой опции) и задействовать максимальное количество фрагментов на блок (в UFS — 8).

Другая важная опция определяет режим хеширования каталогов. Для ускорения работы с каталогами, содержащими большое количество файлов и подкаталогов, каталог должен быть организован в виде двоичного дерева. В ext2fs и ext3fs это осуществляется командой

mke2fs -о dir_index

, а в ReiserFS —

mkreiserfs -h HASH

, где

HASH

— один из следующих типов хэш-таблицы:

r5

,

rupasov

или

tea

. По умолчанию выбирается тип

r5

, который наилучшим образом подходит для большинства файловых операций. Тем не менее, некоторые приложения (например, Squid Web Proxy-сервер) настоятельно рекомендуют использовать

rupasov

– хэш, в противном случае за быстродействие никто не ручается. С другой стороны,

r5

и

rupasov

очень медленно работают с каталогами, содержащими по несколько миллионов файлов, и здесь лучше подходит

tea

, а на каталогах из нескольких десятков файлов все три алгоритма хеширования проигрывают стандартному нехешируемому

plain

– алгоритму. К сожалению, опция хеширования носит глобальный характер — нельзя одни каталоги хешировать, а другие — нет.

Файловая система XFS — единственная из всех, которая позволяет задавать размер inode вручную. Обычно в inode хранятся служебные данные файла (атрибуты, порядок размещения блоков на диске), но если файл целиком

помещается в inode, то система сохраняет его именно там! Дополнительное дисковое пространство уже не выделяется, что избавляет головку винчестера от лишних перемещений, в результате чего время доступа к файлу существенно сокращается. Точно так же поступают ReiserFS, NTFS и некоторые другие файловые системы, однако размер inode они менять не в состоянии, а жаль! Если мы планируем работать с большим количеством мелких файлов, размер inode желательно увеличить, что положительно скажется как на производительности, так и на доступном дисковом пространстве. При работе с большими файлами размер inode лучше, наоборот, сократить, в противном случае потери дискового пространства будут довольно значительными. Выбор предпочтительного размера inode осуществляется командой следующего вида:

mkfs.xfs -i size=value

. Минимальный размер составляет 512 байт, максимальный — 2048.

Внимание!

Windows предоставляет минимум рычагов управления для настройки дисковой подсистемы, и угробить свои данные под ее управлением довольно затруднительно. Linux же позволяет "крутить" и настраивать вся и все! Как следствие — малейшая оплошность приводит к катастрофическим разрушениям. И винить в этом некого — нечего было браться за штурвал, не выучив руководство, как правило, написанное на английском языке. Но даже хорошо написанное руководство не поможет определить, какие именно режимы поддерживаются вашим оборудованием, а какие — нет. Вполне может оказаться и так, что у вас кабель перекручен или разъем барахлит, а на высокосортных режимах это сразу же скажется! Настройка дисковой подсистемы на максимальную производительность — это огромный риск! Никогда не экспериментируйте, не зарезервировав всех данных!

Фрагментация

В процессе работы с диском его фрагментация неизбежно увеличивается. Больше всего от этого страдают ext2fs/ext3fs и ReiserFS. На UFS и XFS за счет поддержи блоков большого размера падение производительности уже не так заметно. Утверждение, что файловые системы Linux якобы не подвержены фрагментации — нелепый миф, который легко опровергнет любой опытный пользователь.

При последовательной записи на диск нескольких файлов система их размещает один за другим, так что первый файл "упирается" во второй. Свободного места для дальнейшего роста уже нет (короткий "хвост" в конце блока не считается), и система вынуждена выделять блоки где-то за концом следующего файла. Если же их там нет, свободные блоки ищутся в начале диска. В результате этого файл оказывается "размазанным" по поверхности диска. Рассмотрим еще один сценарий. Представьте себе, что вы записали пять файлов по 100 блоков каждый, а затем удалили первый, третий и пятый файлы. Таким образом, вы освободите 300 блоков в трех фрагментах. При записи 300-блочного файла система сначала попытается отыскать непрерывный участок свободного пространства подходящего размера, но если его не окажется, будет вынуждена "размазывать" файл по поверхности. Чтобы исправить ситуацию, необходимо собрать все свободные блоки, объединив их в один непрерывный фрагмент, т.е. дефрагментировать раздел.

С моей личной точки зрения, из бесплатных дефрагментаторов лучшим является стандартный defrag, входящий в штатный комплект поставки большинства дистрибутивов Linux. Если же в вашем дистрибутиве его нет, исходные тексты дефргаментатора можно скачать по следующему адресу: ftp://metalab.une.edu/pub/Linux/system/filesystems/defrag-0.70.tar.gz.

Фирма OO-Software, наряду с одноименным дефрагментатором для Windows NT, выпустила замечательный консольный дефрагмантатор для Linux, в настоящее время находящийся в стадии бета-тестирования и распространяющийся на бесплатной основе. Так что качайте его, пока дают, а скачать его можно отсюда: http://www.oo-software.com/cgi-bin/download-e.pl?product=OODLXBIN.

Регулярная дефрагментация — это хороший способ противостоять растущему падению производительности файловой системы.

Обновлять или не обновлять

Некоторые приложения, в частности, уже упомянутый Squid Web Proxy-сервер, требуют особой настройки файловой системы. Для увеличения быстродействия рекомендуется отключить обновления времени последнего доступа к файлу с помощью команды

mount -о noatim

e. Наибольший прирост производительности наблюдается на UFS, которая, в отличие от подавляющего большинства остальных файловых систем, не откладывает обновление inode в долгий ящик (lazy write), а делает это сразу же после его изменения (write through). На ext3fs в силу ее журналирующей природы, обновление

atime

вносит столь незначительный вклад в общее быстродействие, что никакой разницы просто нет.