¿Qué es ext4 (cuarto sistema de archivos extendido)?

Abril 24, 2024

ext4, el sucesor de ext3, Es un Linux sistema de archivos de diario y una piedra angular de la gestión de almacenamiento desde su introducción en 2008. Admite sistemas de archivos grandes y muchos archivos, lo que lo convierte en una opción popular para todo, desde informática personal hasta nivel empresarial. data centers.

¿Qué es la extensión?

El "ext" del sistema de archivos, abreviatura de "sistema de archivos extendido", fue el primero diseñado específicamente para Kernel Linux. Introducido en 1992, fue creado para superar las limitaciones del sistema de archivos Minix, que se utilizaba en las primeras versiones de Linux. El sistema de archivos ext trajo varias mejoras, como la compatibilidad con el sistema de archivos. metadatos, lo que permitió una gestión más eficiente de archivos Imagina que añades un nuevo modelo a tu cartera de productos, en tres tamaños diferentes, con cinco colores distintos y cuatro texturas variadas. Actualizar esta información, en distintos formatos e idiomas, a través de varios canales es fundamental para vender el producto, ¿verdad? La cuestión es: ¿cómo te aseguras de que los datos sean correctos y relevantes y consistentes allá por donde se difunden. directorios. Admitía tamaños de archivos más grandes y una mayor cantidad de archivos que Minix, lo cual fue crucial para la adopción y el crecimiento de Linux.

Sin embargo, el sistema de archivos ext tenía sus limitaciones, como la falta de una función de registro en diario, lo que llevó al desarrollo de sus sucesores:

  • ext2, introducido en 1993, no tenía diario pero ofrecía mejor rendimiento y confiabilidad que el ext original.
  • ext3, que salió en 1999, agregó capacidades de registro en diario para mejorar integridad de los datos sobre fallas del sistema.
  • ext4, lanzado en 2008, amplió aún más las capacidades en términos de tamaño y rendimiento.

Cada iteración fue diseñada para abordar las necesidades cambiantes de los sistemas Linux manteniendo la compatibilidad con versiones anteriores.

¿Qué es ext4?

El ext4, o cuarto sistema de archivos extendido, es un sistema de archivos de diario para Linux, desarrollado como sucesor de ext3. Introduce varias mejoras con respecto a su predecesor, mejorando el rendimiento, la confiabilidad y la capacidad de almacenamiento.

ext4 admite sistemas de archivos más grandes y maneja más archivos que ext3, lo que lo hace adecuado para las necesidades de almacenamiento modernas. Incluye funciones como asignación retrasada, que mejora el rendimiento y reduce fragmentación esperando decidir la ubicación de los bloques del sistema de archivos hasta que realmente se escriban.

El sistema de archivos ext4 también implementa un 48-bit esquema de direccionamiento de bloques, lo que le permite admitir tamaños de disco de hasta 1 exabyte y archivos individuales de hasta 16 terabytes de tamaño. Este sistema de archivos está diseñado para ampliar los límites de almacenamiento y aumentar la velocidad de acceso sin comprometer la integridad de los datos, manteniendo la facilidad de actualización de ext3 y permitiendo al mismo tiempo la compatibilidad con versiones anteriores.

Características ext4

Estas son las características y características clave de ext4:

  • Soporte para sistemas de archivos grandes. ext4 puede admitir volúmenes con tamaños de hasta 1 exbibyte (EiB) y archivos con tamaños de hasta 16 tebibytes (TiB), lo que supone un aumento significativo con respecto a su predecesor.
  • Extensiones. A diferencia de ext3, que utiliza un sistema de mapa de bits (mapeo de bloques), ext4 utiliza extensiones, que son un método más eficiente de asignación de bloques de archivos que mejora el rendimiento con archivos grandes y reduce la fragmentación.
  • Compatibilidad con versiones anteriores. ext4 es compatible con ext3 y ext2, lo que significa que puede montar sistemas de archivos creados con estas versiones anteriores.
  • Diario. ext4 conserva el uso de un mecanismo de registro en diario, que ayuda a proteger la integridad del sistema de archivos contra cierres repentinos. hardware fallas y otros tipos de fallas del sistema.
  • Asignación retrasada. Esta característica mejora el rendimiento y reduce la fragmentación al retrasar la asignación de bloques hasta que realmente se necesitan para almacenamiento de datos.
  • Límite de subdirectorios aumentado. ext4 admite un número ilimitado de subdirectorios, a diferencia de ext3, que está limitado a 32,000.
  • Marcas de tiempo. ext4 admite marcas de tiempo con resolución de nanosegundos, lo cual es una mejora con respecto a la segunda resolución utilizada en ext3. También incluye soporte para fechas hasta el año 2446 mediante el uso de campos de fecha de 48 bits.
  • Desfragmentación en línea. soportes ext4 en línea desfragmentación, lo que permite la desfragmentación del sistema de archivos sin desmontarlo, lo cual es crucial para sistemas que requieren tiempo de actividad continuo.
  • Sumas de comprobación para el diario. Ext4 puede usar sumas de comprobación en la revista para mejorar la confiabilidad y la velocidad de recuperación de fallas.

Ventajas y desventajas de ext4

ext4 ofrece una variedad de ventajas, así como algunas desventajas que los usuarios deben tener en cuenta.

Ventajas

A continuación se presentan algunas ventajas clave del sistema de archivos ext4 que hacen de ext4 una opción sólida, eficiente y versátil para diversos Distribuciones de Linux, contribuyendo a su adopción generalizada en diferentes sectores y casos de uso:

  • Mayores límites de almacenamiento. ext4 puede manejar volúmenes y archivos más grandes significativamente mejor que sus predecesores. Admite volúmenes de hasta 1 exabyte y archivos de hasta 16 terabytes de tamaño. Esta capacidad lo hace adecuado para aplicaciones de nivel empresarial y tareas con uso intensivo de datos, y se adapta a las crecientes demandas de almacenamiento.
  • Desempeño mejorado. ext4 introduce varias características que mejoran su rendimiento. Utiliza extensiones, que son bloques de almacenamiento contiguos, lo que reduce la fragmentación y mejora la velocidad de acceso y almacenamiento de archivos. La asignación retrasada mejora el rendimiento de E/S al optimizar la forma en que se escriben los datos en el disco, mejorando así la eficiencia general del sistema de archivos.
  • Diario. Una de las principales fortalezas de ext4 es su capacidad de registro en diario, que ayuda a proteger la integridad de los datos manteniendo un registro de las transacciones en curso. En caso de una falla del sistema o un corte de energía, esta característica permite que el sistema de archivos se recupere de manera más rápida y limpia al reproducir el diario.
  • Compatibilidad con versiones anteriores. ext4 es compatible con versiones anteriores de los sistemas de archivos ext2 y ext3. Esta característica permite a los usuarios montar sistemas de archivos más antiguos como ext4 sin necesidad de convertir todos los datos, lo que proporciona una excelente flexibilidad y facilidad de actualización.
  • Desfragmentación en línea. ext4 admite la desfragmentación en línea, lo que permite a los usuarios desfragmentar el sistema de archivos mientras aún está montado y en uso. Esta característica es beneficiosa en entornos donde el tiempo de inactividad debe minimizarse.
  • Preasignación persistente. ext4 permite la preasignación de espacio en disco a los archivos antes de que se escriban. Esta característica es útil para aplicaciones que necesitan garantizar que tienen suficiente espacio para datos antes de iniciar una operación, como grabación multimedia o procesamiento de datos científicos.

Desventajas

Aquí hay una lista de las desventajas del sistema de archivos ext4, con explicaciones para cada una:

  • Falta de instantáneas y sumas de verificación integradas. A diferencia de algunos sistemas de archivos modernos como Btrfs o ZFS, ext4 no admite de forma nativa instantáneas ni sumas de comprobación para archivos y metadatos. Esto significa que no puede capturar ni administrar automáticamente versiones del sistema de archivos ni verificar la integridad de los datos a nivel de bloque, lo cual es crucial para prevenir la corrupción de datos.
  • Escalabilidad limitada. Si bien ext4 admite tamaños de archivos y capacidades de sistemas de archivos muy grandes, carece de algunas de las funciones más avanzadas. escalabilidad características de los sistemas de archivos más nuevos, como la asignación dinámica de inodos (que se encuentra en Btrfs), que se ajusta automáticamente a medida que crecen las necesidades de almacenamiento, y características de optimización del disco en tiempo real.
  • Recuperación compleja. Debido a su naturaleza de registro en diario, ext4 puede ser más complejo de recuperar en casos de corrupción grave o fallas en comparación con sistemas de archivos más simples que no incluyen registro en diario, como ext2. Si bien la función de registro en diario mejora la integridad de los datos después de apagados inesperados, puede complicar los esfuerzos de recuperación porque el diario debe reproducirse o borrarse correctamente.
  • Escribe amplificación. ext4 puede causar amplificación de escritura, especialmente en SSD, donde cada operación de escritura implica múltiples escrituras debido al registro en diario. Esto puede reducir la vida útil de los SSD con el tiempo, ya que tienen un número limitado de ciclos de escritura.
  • Envejecimiento de los datos. ext4 no está optimizado para el almacenamiento de datos a largo plazo en el que no se accede con frecuencia al sistema de archivos pero aún así debe seguir siendo confiable a lo largo del tiempo. El sistema de registro en diario puede dar lugar a escenarios en los que los datos más antiguos no se actualizan ni se verifican como lo harían en los sistemas de archivos diseñados con fines de archivo.
  • Sobrecarga de rendimiento. La función de registro en diario, si bien es beneficiosa para la integridad de los datos, introduce una sobrecarga de rendimiento. Cada operación de escritura debe registrarse en el diario, lo que puede reducir la velocidad de escritura, especialmente en entornos con altos requisitos de E/S.
  • Sin cifrado nativo. ext4 no proporciona nativo cifrado soporte dentro del propio sistema de archivos. Los usuarios deben confiar en herramientas de terceros o cifrado a nivel de kernel para proteger los datos en reposo, lo que puede complicar las configuraciones y potencialmente afectar el rendimiento.

ext4 frente a ext3

ext4 y ext3 son sistemas de archivos de registro que se utilizan principalmente en entornos Linux, pero ext4 introduce varias mejoras con respecto a ext3, lo que lo hace más adecuado para las necesidades informáticas modernas.

ext4 admite archivos y sistemas de archivos mucho más grandes; puede manejar volúmenes de hasta 1 exabyte y tamaños de archivos de hasta 16 terabytes, en comparación con el límite del sistema de archivos de 16 terabytes y el límite de tamaño de archivo de 2 terabytes en ext3. ext4 también incorpora almacenamiento de archivos basado en extensiones, reemplazando el enfoque tradicional de mapeo de bloques utilizado en ext3, mejorando significativamente el rendimiento con archivos grandes y reduciendo la fragmentación. Además, ext4 presenta una asignación retrasada y ofrece una verificación del sistema de archivos más rápida en comparación con ext3.

Además, ext4 incluye nuevas capacidades que no están presentes en ext3, como soporte para subdirectorios ilimitados (ext3 solo admite hasta 32,000 subdirectorios), desfragmentación en línea y un sistema de registro en diario más robusto que opcionalmente puede operar en modo de "escritura regresiva". Este modo permite más flexibilidad en cómo se escriben los datos en el disco, lo que potencialmente aumenta el rendimiento.

ext4 también mantiene compatibilidad con versiones anteriores de ext3, lo que significa que es posible montar sistemas de archivos ext3 como ext4 sin modificar los datos del disco. Esta facilidad de actualización, junto con un rendimiento y capacidad mejorados, hace que ext4 sea una opción atractiva para nuevas instalaciones y actualizaciones de ext3, aunque ext3 todavía está en uso debido a su estabilidad y las pruebas exhaustivas a las que se ha sometido a lo largo de los años.


Anastasia
Spasojevic
Anastazija es una escritora de contenido experimentada con conocimiento y pasión por cloud informática, tecnología de la información y seguridad en línea. En phoenixNAP, se centra en responder preguntas candentes sobre cómo garantizar la solidez y seguridad de los datos para todos los participantes en el panorama digital.