Reiser File System

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ReiserFS
Hersteller Namesys (Hans Reiser)
Vollständige Bezeichnung Reiser File System
Technische Umsetzung
Verzeichnisse B⁺-Baum (ReiserFS 1-3) B*-Baum (Reiser4)
Dateien Bitmap[1]
Maximalwerte
Größe einer Datei 231 Byte (2 GiB) (Version 3.5)
260 Byte (1 EiB) (Version 3.6)
Anzahl aller Dateien 232 − 3
Länge des Dateinamens Blockgröße − 64 (bei einer Blockgröße von 4 KB ergeben sich 4032 Bytes)
Eigenschaften
Unterstützende Betriebssysteme Linux, BSD

ReiserFS ist ein Mehrzweck-Dateisystem, das von einer Entwicklergruppe um Hans Reiser in der ihm gehörenden Firma Namesys ab 2001 entwickelt und realisiert wurde. Das Reiser File System unterliegt der General Public License. Die Entwicklung der Version 3 wurde von MP3.com und der SuSE Linux GmbH unterstützt, die Version 4 vor allem von der DARPA und Linspire.

ReiserFS war das erste Journaling-Dateisystem, das im Linux-Kernel standardmäßig (ab Kernel-Version 2.4.1) enthalten war. Es wird im Wesentlichen für Logical Volumes oder RAID-Systeme eingesetzt.

Zurzeit wird ReiserFS in der Version 4 vom Linux-Kernel[2][3] vollständig unterstützt; seit dem Linux-Kernel 5.18 ist das Dateisystem als „deprecated“ (veraltet) markiert[4] und wird daher 2025 entfernt.[5] Für FreeBSD gibt es eine experimentelle Unterstützung, bisher nur für Leseoperationen. Kommerzielle Treiber gibt es auch für die Betriebssysteme von Microsoft.

ReiserFS, Versionen 1 und 2

Das ReiserFS basiert auf der von Rudolf Bayer entwickelten Datenstruktur des B+-Baums. Das gilt für die Versionen 1 bis 3.

ReiserFS, Version 3

In Version 3 wurde dem ReiserFS ein Journal hinzugefügt. Ursprünglich war ein Nachteil von ReiserFS gegenüber einigen anderen Journaling-Systemen, dass das Journaling nur für die Metainformationen, d. h. für die Verzeichnisse und Verwaltungssektoren, nicht jedoch für die Nutzdaten in den Dateien selbst angewendet wurde. Dies wurde im 2.6er Kernel behoben.

Reiser4

Reiser4 ist vollständig neu entwickelt und sollte nicht mit dem alten ReiserFS verwechselt werden. Daher wird es nicht als „ReiserFS 4“ vertrieben. Es wird eine Abwandlung der B*-Baum-Struktur verwendet, sogenannte Dancing Trees. Der Hauptunterschied besteht darin, dass unzureichend gefüllte Knoten nicht bei jeder Modifikation des Baumes verschmolzen werden, sondern nur dann, wenn durch Speicherknappheit ein Zurückschreiben auf den Festspeicher gefordert wird oder eine Transaktion abgeschlossen wurde.

Einen Geschwindigkeitsvorteil bietet Reiser4, weil es die Daten nicht mehr zweimal auf die Festplatte schreibt – zunächst in das Journal und anschließend in das Dateisystem. Stattdessen speichert es die Nutzdaten in einem wandernden Journal, das heißt, sie werden direkt an die vorgesehene Stelle im Dateisystem geschrieben und das Journal bis zum Abschluss des Vorgangs darüber gelegt.

Des Weiteren wurde eine flexible Plug-in-Struktur hinzugefügt, durch die besondere Metadaten-Typen, Verschlüsselung und Komprimierung realisiert werden können. Auf Reiser4 können Metadaten von Dateien, wie beispielsweise Titel und Künstler einer Musikdatei, im Dateisystem gespeichert werden, statt in Anwendungen. Der Unterschied zu beispielsweise ID3-Tags von MP3-Dateien und vergleichbaren Metadatensystemen besteht darin, dass hier ein Metadatensystem im Dateisystem und nicht im Containerformat der Datei integriert wird, das für alle Dateien einheitlich sein könnte. Falls dieser Ansatz jemals vollendet werden sollte, bräuchte man nicht mehr darauf zu achten, ob eine Anwendung alle Metadatentypen versteht, mit denen sie in Berührung kommen könnte. Sie könnte transparent über eine Funktion des Dateisystems auf die Metadaten zugreifen. Während das die Kompatibilität von Anwendungen verbessern könnte, macht es die Kompatibilität von Dateisystemen schwieriger, da die Metadaten nicht auf ein anderes Dateisystem ohne dieses Metadatensystem, wie zum Beispiel ext4, XFS oder FAT32, kopiert werden könnten.[6][7] Auch NTFS unterstützt solche Alternativen Datenströme.

Grundlegende ReiserFS-Funktionen

Technische Spezifikationen
Version 3.5 Version 3.6
max. Anzahl Dateien pro Verzeichnis 518701895 (~229) 232 − 3
(limitiert durch eine Hashfunktion,
die 1.200.000 Dateinamen ohne Kollisionen zulässt)
max. Anzahl der harten Links pro Datei 216 232
max. Dateisystemgröße 232 4k-Blöcke

Vorteile gegenüber anderen Dateisystemen bietet ReiserFS vor allem bei der Handhabung von vielen kleinen Dateien, da diese in den Verwaltungsknoten (wie bei NTFS in der MFT[8]) gespeichert werden können. Das bedeutet, dass die Dateien im Dateisystem weniger Platz belegen und der Platz auf der Festplatte effizienter genutzt werden kann. Diese Funktionen des Dateisystems lassen sich über die Parameter beim Mounten festlegen. Die bekanntesten Parameter sind:

notail Deaktiviert die Speicherung kleiner Dateien in den Inodes der Verzeichnisse, in denen sie liegen. Damit wird aber auch eine der wesentlichen Eigenschaften ausgeschaltet, die ReiserFS für kleine Dateien empfehlenswert macht.
nolog Deaktiviert das Journaling, bietet damit einen kleinen Performance-Gewinn auf Kosten der Sicherheit. Auch mit dieser Option wird das Journaling dennoch ausgeführt, denn diese Funktion ist noch in Entwicklung.

Ferner gibt es von den Entwicklern mitgelieferte Programme zur Verwaltung und Administration des Filesystems, die reiserfsprogs:

mkreiserfs Mit diesem Programm wird auf einer Partition ein ReiserFS erzeugt. Zum Beispiel erzeugt folgender Befehl auf Partition /dev/hda1 ein ReiserFS:
mkreiserfs /dev/hda1
Beim Erzeugen können diesem Programm Parameter übergeben werden, um das Dateisystem zu optimieren. Die meisten können jedoch später jederzeit mit einigen der Programme verändert werden.
reiserfsck Mit diesem Programm kann die Dateizuordnungsstruktur des ReiserFS geprüft werden. Dank seiner Eigenschaft als Journaling-Dateisystem benötigt die Überprüfung des Dateisystems deutlich weniger Zeit als bei einem normalen Dateisystem.
resize_reiserfs Mit diesem Programm kann nachträglich ein bestehendes ReiserFS in der Größe variiert werden. Normalerweise nimmt ein Dateisystem stets die volle Größe der ihm zur Verfügung stehenden Partition ein. Doch nicht immer ist das gewünscht.
reiserfstune Mit diesem Programm können verschiedene Eigenschaften zusätzlich gesteuert werden, die spezielle Anwendungen optimieren helfen.
debugreiserfs Dieses Programm ist ein Analysetool für Debugging.

Siehe auch

Einzelbelege

  1. ↑ ReiserFS – Node Layout (Memento vom 14. Juni 2006 im Internet Archive)
  2. ↑ Reiser4 FS Wiki. Abgerufen am 9. Oktober 2019.
  3. ↑ Reiser4 file system for Linux OS – Browse /reiser4-for-linux-5.x at SourceForge.net. Abgerufen am 9. Oktober 2019.
  4. ↑ Oliver Müller: Linux 5.18 kommt als "kleine Revolution". In: heise online. 24. Mai 2022, abgerufen am 25. Mai 2022.
  5. ↑ kernel/git/torvalds/linux.git - Linux kernel source tree. Abgerufen am 31. August 2023.
  6. ↑ Why a New Filesystem Matters. In: Kuro5hin. 9. August 2003, abgerufen am 4. Oktober 2010 (englisch).
  7. ↑ The Reiser4 Filesystem: Ways In Which Extra Rigor In Scientific Methodology Can Consume Years Of Your Life, And How The Result Can Be So Very Worthwhile, Abstrakt, Video (Memento vom 13. August 2010 im Internet Archive) — Vortrag von Hans Reiser an der Stanford University.
  8. ↑ blogs.technet.com: Jeff Hughes, The Four Stages of NTFS File Growth (2009)
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