Was ist das Journaling-Dateisystem und seine Vor- und Nachteile?

Was ist ein Journaling-Dateisystem?

Das Journaling File System (JFS) ist eine Art von Dateisystem, das von IBM im Jahr 1990 entwickelt wurde. Es verfolgt Änderungen, die noch nicht in den Hauptteil des Dateisystems übernommen wurden, indem es das Ziel solcher Änderungen in einer Datenstruktur, dem „Journal“, festhält. Normalerweise ist das „Journal“ ein zirkuläres Protokoll.

Im Falle eines Systemabsturzes oder eines Stromausfalls kann ein Journaling-Dateisystem schneller wieder online gebracht werden, und die Wahrscheinlichkeit, dass es beschädigt wird, ist geringer. Je nach der tatsächlichen Implementierung kann das JFS nur die gespeicherten Metadaten aufzeichnen, was zu einer verbesserten Leistung auf Kosten einer erhöhten Möglichkeit der Datenbeschädigung führt.

Andererseits kann ein Journaling-Dateisystem sowohl die gespeicherten Daten als auch die zugehörigen Metadaten verfolgen, wobei einige Implementierungen ein wählbares Verhalten in dieser Hinsicht ermöglichen.

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Vorteile und Nachteile des Journaling-Dateisystems

Im Allgemeinen hat ein Journaling-Dateisystem mehrere Vor- und Nachteile.

Vorteile des Journaling-Dateisystems

• Begrenzt die Möglichkeit der Beschädigung oder des Verlusts von Daten bei einem Systemabsturz oder Stromausfall.

• Schnelleres Wiederherstellen des Dateisystems nach einem Absturz.

• Verfolgt und protokolliert die in aktiv geschriebenen Dateien vorgenommenen Änderungen.

• Das Journal-Protokoll und das Dateisystem müssen sich nicht auf demselben Gerät befinden.

Nachteile des Journaling-Dateisystems

• Beansprucht einen gewissen Speicherplatz auf der Festplatte.

• Beansprucht zusätzlichen Verarbeitungs-, Speicher- und Festplattenzugriff.

• Nicht geeignet für alte Speichermedien und alte Computer.

Arten von Journaling-Dateisystemen

Je nach der Technik eines Journaling-Dateisystems gibt es zwei Arten.

Physisches Journaling-Dateisystem

Ein physisches Journal speichert eine Vorabkopie jedes Blocks, der später in das Hauptdateisystem geschrieben werden soll. Dies führt zu einer erheblichen Leistungseinbuße für jeden geänderten Block, der zweimal gespeichert werden muss, kann aber akzeptabel sein, wenn ein absoluter Fehlerschutz erforderlich ist.

Logisches Journaling-Dateisystem

Ein logisches Journal speichert nur Änderungen an den Metadaten der Datei im Journal und tauscht Fehlertoleranz gegen eine wesentlich bessere Schreibleistung. Ein logisches Journaling-Dateisystem erholt sich nach einem Systemabsturz immer noch schnell, aber es kann sein, dass die Metadaten im Journal und die Daten in der Datei, die nicht im Journal gespeichert sind, nicht mehr synchronisiert sind, was zu Datenbeschädigungen führen kann.

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Dateisysteme führen Journaling ein

• NTFS (Dateisystem der neuen Technologie)

• EXT2/EXT3/EXT4 (erweitertes Dateisystem)

• APFS (Apple Dateisystem)

• XFS

• OpenZFS

• F2FS (Flash-freundliches Dateisystem)

• GFS2 (globales Dateisystem 2)

Lesen Sie auch: Ext4 vs NTFS vs HFS+: Unterschiede und welches Sie verwenden sollten

Alternativen zum Journaling File System

Log-strukturierte Dateisysteme

Ein log-strukturiertes Dateisystem nimmt das gesamte Speichergerät ein. Es ist so strukturiert, dass es wie ein normales Dateisystem durchlaufen werden kann. In einem log-strukturierten Dateisystem entfällt also die Strafe für zweimaliges Schreiben.

Copy-on-write Dateisysteme

Vollständige Copy-on-Write-Dateisysteme wie das Zettabyte-Dateisystem (ZFS) und Btrfs  vermeiden Änderungen an den Dateidaten an Ort und Stelle, indem sie die Daten in neu zugewiesenen Blöcken ausgeben, gefolgt von aktualisierten Metadaten, die auf die neuen Daten verweisen und die alten verwerfen, gefolgt von Metadaten, die darauf verweisen, und so weiter bis zum Superblock oder der Wurzel der Dateisystemhierarchie. Dies hat die gleichen korrektheitserhaltenden Eigenschaften wie ein Journal ohne den Overhead durch das doppelte Schreiben.

Softupdates

Einige Implementierungen von Unix-Dateisystemen (UFS) vermeiden das Journaling und implementieren Softupdates. Sie ordnen ihre Schreibvorgänge so an, dass das Dateisystem auf der Festplatte niemals inkonsistent ist oder dass die einzige Inkonsistenz, die im Falle eines Absturzes entstehen kann, ein Speicherleck ist. Um diese Lecks zu beheben, wird die Karte des freien Speichers beim nächsten Einhängen mit einem vollständigen Durchlauf des Dateisystems abgeglichen.

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Journaling Dateisystem FAQ

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