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I sistemi di file sono essenziali per memorizzare e organizzare i dati nell'attuale ambiente caratterizzato da sempre maggiori necessità di archiviazione dati. Un sistema di file che ha guadagnato popolarità negli ultimi anni è il sistema di file XFS. In questo articolo si analizzerà cos'è il file system XFS, come funziona e cosa lo rende unico.
Cos'è il file system XFS?
XFS è un sistema di file ad alte prestazioni originariamente sviluppato da Silicon Graphics per il loro sistema operativo IRIX. Da allora, è stato portato su diversi altri sistemi operativi, inclusi Linux, ed è diventato una scelta popolare per i sistemi di archiviazione di fascia alta. Sebbene non sia un sistema di file ampiamente utilizzato, XFS è particolarmente popolare nelle distribuzioni basate su Red Hat. È comunemente presente nei dispositivi NAS preconfigurati prodotti da fornitori come NetGear, LaCie e TeraStation.
XFS ha guadagnato popolarità quando è stato introdotto perché poteva gestire efficacemente dispositivi ad alta capacità e organizzare rapidamente grandi quantità di dati. Utilizza un'architettura basata su log per garantire la coerenza del sistema di file in caso di crash del sistema o interruzioni di corrente. Eventuali modifiche al sistema di file vengono prima scritte in un registro (log) prima di essere scritte effettivamente nel sistema di file.
In caso di arresto anomalo o di interruzione dell'alimentazione, il file system può essere ripristinato rapidamente e facilmente in uno stato coerente riproducendo il registro. Con l'aumento del volume dei dati, altri sistemi di file hanno faticato nel gestire la crescita dei metadati. Tuttavia, XFS è stato in grado di gestire efficientemente i metadati in espansione, il che ha portato all'adozione di molte funzionalità di XFS nei sistemi di file attuali.
Caratteristiche del file system XFS
Il sistema di file XFS presenta diverse caratteristiche degne di nota, alcune delle quali sono discusse di seguito:
- MultCloudConservazione di file enormi: XFS supportava l'archiviazione di file normali di grandi dimensioni. Inoltre, è in grado di gestire l'espansione dei metadati del sistema di file senza influire sulle prestazioni.
- Accesso MultCloudFile: Indipendentemente dalle dimensioni o dal numero di file, gli utenti possono accedere ai loro file in modo rapido e semplice. Ciò è dovuto alla tecnica degli alberi bilanciati B-tree utilizzata dal sistema di file. Questo sistema gli consente di allocare rapidamente lo spazio su disco. Ciò rende anche più facile per il sistema di file individuare ogni file sul disco.
- Scalabilità multi-cloud: XFS è in grado di gestire file system estremamente grandi e supporta file fino a 8 exabyte. Fornisce inoltre l'allocazione dinamica degli inode, consentendo un efficiente utilizzo dello spazio di archiviazione e rendendolo altamente scalabile.
- Allocazione ritardata MultCloud: Una delle caratteristiche più sorprendenti del file system XFS è l'uso dell'allocazione ritardata. Si tratta di una caratteristica che aiuta a ridurre la frammentazione dei file ritardando l'allocazione dello spazio su disco fino a quando non è necessario. Questa caratteristica contribuisce a migliorare le prestazioni complessive del sistema di file e a ridurre la frammentazione del disco.
Vantaggi e svantaggi dell'uso di XFS
XFS è un sistema di file ad alte prestazioni, scalabile e affidabile che offre funzionalità avanzate per applicazioni di livello enterprise. Sebbene presenti molti vantaggi, ci sono anche alcuni potenziali svantaggi. Ecco alcuni pro e contro dell'uso di XFS:
Vantaggi
La frammentazione e la dispersione dei file sono state ridotte. XFS fa ogni sforzo per mantenere i file il più vicino possibile. Grazie al concetto di extent, può distribuire efficientemente intervalli liberi di blocchi adiacenti, e gli alberi B+ semplificano la ricerca di extent liberi. Se esistono "buchi" in un file, XFS li salterà invece di sprecare spazio di archiviazione su blocchi vuoti.
XFS supporta vari dispositivi di archiviazione e dispone di un sistema di gestione dei volumi. Nel momento in cui si crea un sistema di file per un array a dischi a strisce, è possibile specificare la dimensione di ciascuna unità di striscia e il numero di unità per striscia. XFS utilizzerà queste informazioni per memorizzare i dati secondo le specifiche di archiviazione, migliorando le prestazioni.
È progettato per fornire un accesso parallelo. Come precedentemente menzionato, XFS suddivide lo spazio di archiviazione in gruppi di allocazione autonomi. Ogni gruppo di allocazione agisce quasi come un sistema di file indipendente, controllando l'utilizzo dello spazio e scrivendo i suoi metadati. Di conseguenza, tali gruppi di allocazione possono essere affrontati in modo simultaneo dal kernel e molti processi paralleli non influiscono sulle prestazioni.
XFS utilizza il journaling dei metadati per facilitare il ripristino dopo il blocco del sistema o interruzioni di corrente. Se i dati dell'utente vengono persi, vi è una buona probabilità che possano essere recuperati utilizzando strumenti esterni di recupero dati.
Svantaggi
XFS non utilizza checksum. Di conseguenza, non può garantire che i dati contenuti al suo interno siano sempre integri. Alcuni file potrebbero essere corrotti in modo silenzioso e i bit danneggiati potrebbero essere notati solo quando è troppo tardi, causando una significativa perdita di dati.
A differenza delle sue strutture interne, XFS non registra alcuna modifica ai dati dell'utente. Di conseguenza, un arresto improvviso del sistema operativo può comportare la perdita di informazioni da file appena creati o aggiornati. D'altra parte, non esiste l'opzione per disabilitare completamente il journaling, il che potrebbe ridurre la durata dei dispositivi a stato solido.
Questo sistema di file non può vantare una compatibilità diffusa. Poiché sistemi operativi come Windows e macOS non hanno supporto nativo per XFS, ciò può rappresentare un problema quando si utilizza un dispositivo esterno o un sistema dual-boot.
Struttura di base del file system XFS
XFS è organizzato in modo orientato all'estensione. Invece di dividere lo spazio in blocchi discreti, lo divide in unità contigue di lunghezza variabile, dette estensioni. XFS cerca di mantenere il loro numero il più basso possibile e tenta di unire gli estensioni man mano che il file cresce.
Il file system può essere separato in tre parti distinte:
- Sezione dati
La porzione di dati comprende i metadati del file system e i dati dei file utente. Lo spazio di archiviazione viene ulteriormente suddiviso in gruppi di allocazione uguali. Un gruppo di allocazione può essere piccolo come 16 MB e grande come 1 TB. Ogni gruppo di allocazione ha completa autonomia sull'utilizzo dello spazio all'interno dei suoi limiti. Di conseguenza, i processi concorrenti possono effettuare l'allocazione nell'intero sistema di file in parallelo senza interferire l'uno con l'altro.
Un meccanismo simile viene utilizzato per tenere traccia delle estensioni dei file. Oltre all'indirizzo e alla lunghezza in blocchi, il descrittore di ciascun extent comprende l'offset logico dall'inizio del file e un flag che identifica un extent come preallocato ma non ancora scritto.
I descrittori degli extent sono spesso registrati come un array lineare incorporato nel nodo-i del file. Tuttavia, se il numero di extent è troppo elevato, vengono indicizzati utilizzando un altro albero B+, la radice del quale è situata nel nodo-i del file.
Per migliorare le prestazioni di scrittura e prevenire la frammentazione del sistema di file, XFS utilizza l'allocazione ritardata. Viene creato prima un extent virtuale in memoria e viene riservato lo spazio necessario per esso nel sistema di file. Tuttavia, la posizione esatta dei dati rimane incerta fino a quando XFS decide di scriverli. Di conseguenza, alcuni file temporanei di breve durata potrebbero non essere mai assegnati a blocchi di archiviazione reali.
- Sezione Diario (journal)
Questa sezione memorizza le modifiche ai metadati del file system. Ogni voce di registro degli elementi strutturali contiene le informazioni dell'intestazione che lo descrive, oltre a una copia della nuova immagine di questo elemento come dovrebbe apparire sul disco. L'elemento di registro viene conservato fino a quando le modifiche non vengono confermate nella sezione dei dati. Il registro può essere recuperato in caso di arresto anomalo per riprendere le operazioni interrotte e ripristinare la coerenza del sistema di file. A seconda della configurazione, questa parte può essere contenuta all'interno della sezione dei dati o esternamente su un dispositivo diverso per aumentare la velocità/affidabilità.
- Sezione in tempo reale
Questa parte opzionale contiene esclusivamente i dati dei file in tempo reale, che hanno requisiti elevati di velocità di I/O. Spesso viene memorizzato su un dispositivo di archiviazione dedicato ad alta performance. La porzione è separata in diverse estensioni di dimensioni fisse. L'assegnazione avviene in modo più diretto. Viene utilizzato un bitmap lineare per gestirlo, e un array bidimensionale viene utilizzato per indicizzare lo spazio disponibile.
Recupero dei dati sul file system XFS di Linux
Sebbene XFS disponga di tecnologia di journaling che garantisce un ripristino rapido, la perdita di dati può talvolta verificarsi a causa di eliminazione accidentale, formattazione del disco o altre ragioni. Un software di recupero dati professionale come Wondershare Recoverit può aiutarvi a cancellare i file XFS in questi casi. Wondershare Recoverit è un software di recupero dati popolare in grado di recuperare vari formati di file da dispositivi di archiviazione, inclusi i file system XFS di Linux.
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Può essere utile in oltre 500 scenari di perdita di dati, come l'eliminazione, la formattazione del disco, l'arresto del SO, l'interruzione di corrente, l'attacco di virus, la perdita di partizioni e molti altri.
Grazie alla semplice interfaccia punta e clicca, si possono recuperare i dati dai dischi rigidi di Linux in pochi clic.
Funziona tramite una connessione remota. I dati persi possono essere recuperati anche quando il dispositivo Linux si blocca.
Passi per il recupero su Linux XFS File System
- Passo 1. Scaricare Wondershare Recoverit dal sito ufficiale e installarlo seguendo le istruzioni. Avviare dopo l'installazione per iniziare il processo di recupero dei file XFS di Linux.
- Passo 2. Individuare le opzioni NAS e Linux nella barra laterale e selezionare Linux Recovery. Compilare le informazioni relative al server Linux come indicato, quindi fare clic su Connetti per avviare il ripristino.
- Passo 3. Recoverit avvierà automaticamente la scansione della posizione specificata. Le dimensioni di archiviazione del dispositivo e la capacità di archiviazione dei dati determinano la velocità della procedura di scansione. Tuttavia, è possibile accelerare il processo utilizzando criteri come la data di modifica, il tipo di file, ecc.
- Passo 4. Dopo la procedura di scansione, è possibile visualizzare anteprime dei file recuperati per verificare se corrispondono ai file che si stanno cercando. Dopo aver esaminato i file, selezionare quelli che si desidera recuperare e premere il pulsante Recupera per avviare il recupero dei file dal file system XFS di Linux.
Per Windows 7 o successivo
Per macOS 10.10 o successivo
Oltre a Wondershare Recoverit, è possibile recuperare i file su XFS utilizzando TestDisk.
Confronto tra file system Linux: XFS vs. EXT4 vs. BTRFS
XFS, EXT4 e BTRFS sono sistemi di file comunemente utilizzati nei sistemi operativi basati su Linux. Ecco alcune differenze fondamentali tra loro:
XFS è un file system ad alte prestazioni sviluppato originariamente da Silicon Graphics. Supporta file system di grandi dimensioni e offre un'eccellente scalabilità e affidabilità. XFS è spesso utilizzato per applicazioni di calcolo, archiviazione e multimediali ad alte prestazioni. XFS può essere utile quando si ha a che fare con file di dimensioni enormi, come nel caso dell'archiviazione massiva di dati, di iniziative scientifiche o aziendali su larga scala, ecc.
Il file system EXT4, invece, è un file system tradizionale che da anni è il file system predefinito di molte distribuzioni Linux. Ha buone prestazioni e stabilità, ma manca di alcune funzioni avanzate dei file system più recenti. Nonostante i notevoli limiti di capacità, l'EXT è una tecnologia abbastanza affidabile e duratura con cui lavorare. Di conseguenza, EXT è la scelta migliore per le esigenze SOHO (Small Office/Home Office) e per i progetti che richiedono prestazioni costanti.
Infine, il file system BTRFS è un file system più recente sviluppato da Oracle. È stato progettato per fornire una serie di funzioni avanzate e di scalabilità. BTRFS è ideale per le grandi organizzazioni che desiderano un file system facile da gestire; è anche appropriato per le tecnologie e i progetti che non richiedono una tolleranza di errore significativa.
In generale, XFS è una buona scelta per applicazioni di grandi dimensioni e ad alte prestazioni, mentre EXT4 è una opzione stabile e affidabile per la maggior parte delle applicazioni generiche. BTRFS è un file system più recente con una vasta gamma di funzionalità avanzate, rendendolo una buona scelta per applicazioni di grandi dimensioni e ad alta intensità di dati.
Il verdetto
In generale, il sistema di file XFS è un sistema di file altamente affidabile ed efficiente, particolarmente adatto per l'utilizzo in database di grandi dimensioni e sistemi di archiviazione. XFS offre una serie di funzionalità avanzate, come il supporto per file e sistemi di file di grandi dimensioni, gruppi di allocazione per l'allocazione dello spazio su disco e il ridimensionamento online dei sistemi di file. Inoltre, XFS dispone di una tecnologia di journaling per un ripristino rapido in caso di arresto anomalo del sistema.
Sebbene ci siano alcune limitazioni e potenziali svantaggi nell'utilizzo di XFS, come il supporto limitato per alcune distribuzioni Linux e la possibilità di prestazioni più lente su file di piccole dimensioni, i suoi vantaggi generalmente superano questi inconvenienti. Complessivamente, il sistema di file XFS è una buona scelta per organizzazioni e utenti che necessitano di soluzioni di archiviazione ad alte prestazioni e affidabili.