O que é um sistema de arquivos de registro no diário?

Che cos'è un file system di journaling?
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Cada sistema operacional usa seu próprio sistema de arquivos para armazenar dados. O Windows usa NTFS, o macOS usa APFS e a maioria das distribuições Linux usa Ext4. Embora esses sistemas de arquivos sejam fundamentalmente diferentes uns dos outros, um recurso que existe em todos esses sistemas de arquivos é o diário.

Vamos aprender mais sobre sistemas de arquivos com registro em diário e como eles afetam a computação diária.

O que é registro no diário?

Imagine cada arquivo em um computador como um catálogo de biblioteca exclusivo de periódicos, periódicos ou documentos. Cada nova edição adicionada a um catálogo mudaria ligeiramente suas informações. Em vez de pesquisar uma entrada na biblioteca, você só precisa verificar o catálogo relevante.

O registro no diário em sistemas de arquivos de computação funciona de maneira muito semelhante. Seu objetivo é controlar as mudanças ainda não confirmadas no sistema de arquivos. Mesmo depois de travamentos ou desligamentos inesperados, você ainda pode acessar a versão mais recente do arquivo com menor probabilidade de ser corrompido.

O termo “diário” vem da analogia de um diário. Quaisquer alterações que você registrar em uma entrada do diário são armazenadas em termos de data e hora. De maneira semelhante, o registro no diário permite que todas as atualizações de um arquivo sejam armazenadas em uma parte contígua do disco.

Essas atualizações não precisam estar localizadas fisicamente próximas umas das outras: na verdade, as entradas do arquivo de diário estão espalhadas por todo o disco. Mas, em vez de acessá-los aleatoriamente, eles estão disponíveis em uma sequência semelhante a um diário, milhares de vezes mais rápida.

Esquema de sistemas de arquivos de registro no diário

O registro no diário economiza muito tempo na recuperação do armazenamento de arquivos por causa das alocações de memória contíguas.

Definições

Dependendo do sistema operacional, existem diferentes tipos de entradas de diário que discutiremos a seguir. Antes de fazermos isso, precisamos ser claros sobre alguns termos numéricos.

Tebibytes (TiB): todos nós sabemos quanto é um gigabyte. Um tebibyte (TiB) é igual a 1024 (= 210) gigabytes. TiB é uma das unidades padrão para expressar grandes valores no armazenamento de arquivos. Além disso, 1 TiB = 1,09951 terabytes (TB).

Pebibyte (PiB): um pebibyte (PiB) é igual a 1024 TiB ou cerca de um milhão de gigabytes – um valor muito grande.

Clusters: os clusters de dados são a menor unidade de espaço em disco que pode ser usada para armazenar um arquivo. Ele pode variar de 512 bytes para um único setor a 64 KB para 128 setores.

1. NTFS

New Technology File System (NTFS) é o sistema de registro em diário padrão da Microsoft para Windows e Windows Server. Ele usa arquivos de log e informações de ponto de verificação para restaurar os valores estáveis ​​de um sistema de arquivos após uma reinicialização.

O NTFS suporta grandes volumes de dados: para um tamanho de cluster de 4 KB, ele pode acomodar 16 TiB de dados. Para um tamanho de cluster de 64 KB (máximo), significa 256 TiB de dados com 256 TiB como tamanho máximo de arquivo.

Hoje em dia, o NTFS corrige qualquer corrupção em arquivos online por meio do que é conhecido como “NTFS de autocura”. Os usuários do Windows 10 podem se lembrar de uma experiência de inatividade devido a Chkdsk, que costumava atormentar as versões mais antigas do Windows. Na última atualização do NTFS de autocorreção, o problema foi resolvido online e nenhum tempo de inatividade ocorre.

2. Ext

Extended File System (ext) tem sido o sistema de journaling do Linux desde o início. Foi inspirado no Unix File System (UFS) e passou por três outras iterações desde sua chegada no início dos anos 90.

  • ext2: originalmente usado no Debian e Red Hat Linux, ext2 ainda é usado em mídia flash, como cartões SD e drives USB. Ele pode acomodar 2 a 32 TiB de dados com um tamanho máximo de cluster de 8 KB.
  • ext3: como o terceiro sistema de arquivos estendido, ext3 foi usado com Linux, BSD e ReactOS. Os limites de tamanho são semelhantes ao ext2.
  • ext4: a versão mais recente do sistema de arquivos estendido, é usado pelo armazenamento de arquivos do Google, BSD, PowerPC e pela maioria das distribuições atuais do Linux. Os limites de tamanho são iguais a 1024 PiB ou cerca de um milhão de TiB. O maior tamanho do cluster é 64 KB.

ext4 usa somas de verificação no diário para melhorar a confiabilidade, pois pode evitar com segurança uma espera de E / S do disco durante o diário e melhorar ligeiramente o desempenho do disco.

3. APFS

O Apple File System (APFS) é usado com o macOS High Sierra, iOS 10.3 e posterior e alguns outros sistemas. Suporta até 8.000 PiB (263 bytes), que é aproximadamente oito vezes maior do que ext4.

Journaling File Systems Apfs

Os principais recursos do APFS são muitos: eles incluem a criação de “instantâneos”, que são como uma fotocópia do sistema em um ponto específico. Como o NTFS, ele usa somas de verificação para garantir a integridade dos dados e protege contra travamentos do sistema usando uma abordagem chamada “cópia no gravador”. APFS usa criptografia de disco completo.

Conclusão

O registro no diário em sistemas de arquivos é um seguro básico contra travamentos do sistema e desligamentos inesperados. Ao gravar as alterações em um diário rapidamente, podemos garantir que todas as alterações nos arquivos sejam registradas e não perdidas durante desligamentos de energia ou falhas no computador.

Existem muitos sistemas de arquivos registrados além dos discutidos aqui. Oracle, VMware, BSD, Cisco, Solaris e muitos outros têm suas próprias unidades de registro proprietárias.

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Routech

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