Почему существует так много конкурирующих дизайнов файловых систем? [закрыто]

Просто быстрый вопрос, но почему так много файловых систем все еще конкурируют и используются сегодня? (ntfs, fat32, ext3 (ffs) и т. д.)

Кажется, что разработчики файловой системы могли бы согласовать лучшие аспекты каждого типа системы и реализовать «лучшую» файловую систему, не так ли? Просто мысль, поскольку эти файловые системы существуют уже некоторое время, и должно быть, по крайней мере, несколько очевидно, какие из них имеют хорошие качества по сравнению с другими, и мы могли бы просто объединить хорошее в каждой и создать окончательную систему, которая намного лучше

Давайте на минутку подумаем об особенностях, используя приведенные вами примеры:

• NTFS - собственность, принадлежащая Microsoft. Любой, кто не является Microsoft, не может использовать это, поэтому должен будет использовать / создать что-то другое. Теперь, если вы Microsoft, вы хотите использовать это поверх FAT из-за проблем следующего пункта.

• fat32 - недостаточно современный. Максимальный размер файла составляет 4 ГБ. Поиск в каталоге: O (n). Таблица размещения представляет собой связанный список, а не что-то более эффективное, например, растровое изображение распределения (где действительно быстро можно найти непрерывное свободное пространство). Не поддерживает разрешения. Не поддерживает жесткие ссылки или символические ссылки. Не поддерживает ведение журнала.

• ext3 - это расширение ext2 в основном для поддержки журналирования.

Итак, кажется, есть несколько причин:

1. В более ранней файловой системе чего-то не хватает. В случае с FAT этого не хватает: как с точки зрения (1) функций, так и (2) производительности. В случае с ext2 в нем не было зарегистрированных обновлений, поэтому восстановление после сбоя заняло больше времени.

2. Существующая файловая система, вероятно, подойдет, но она не ваша. (например, NTFS, если вы не Microsoft). В этом случае у вас нет особого выбора, кроме как придумать свой собственный.

Краткий ответ: один размер подходит не всем.

Есть компромиссы. Например, если вы хотите записать в журнал FS, вы платите (эффективность, сложность и т. Д.), Но получаете что-то из этого. Некоторые не чувствуют необходимости в журнале FS и не хотят платить за это, некоторые делают. То же самое с другими «особенностями» ФС.

Не может быть ни одного «лучшего» чего-либо, потому что существует множество мнений о том, что такое «лучший». Решение зависит от потребностей и ограничений пользователя. Проекты всегда основаны на их способности соответствовать ограничениям.

Базовый мобильный телефон должен хранить несколько сотен контактов, историю текстовых сообщений и несколько небольших приложений. Должна ли его файловая система поддерживать иерархическую структуру каталогов на многотерабайтных дисках в конфигурации RAID? Достаточно ли оперативной памяти на устройстве для запуска такой файловой системы? Нужна ли файловой системе сложные ACL? Вероятно, нет - для всех этих вопросов - так что достаточно простой, потягивающей ресурсы файловой системы.

Компании также будут разрабатывать различные продукты для поддержания конкурентного преимущества. Например, Apple рекламирует способность своей файловой системы HFS + отслеживать, какие файлы были недавно изменены, чтобы обеспечить быстрое резервное копирование. С другой стороны, драйверы для файловой системы дискеты (FAT) могут занимать всего несколько КБ памяти.

Слишком многое зависит от того, что вы хотите оптимизировать.

Рассмотрим FAT на мгновение: его поддержка длинных имен файлов является хитрой (мягко говоря), а поиск по файлам в каталоге является линейным, поэтому он очень медленный, если каталог содержит много файлов. В то же время, он имеет минимальный минимум метаданных, поэтому необработанная скорость записи очень хорошая, и, поскольку она настолько проста, код для ее реализации может быть весьма небольшим.

Что-то вроде ext2 или ext3 добавляет множество функций и возможностей, которые просто отсутствуют в FAT. Поиск файлов также намного быстрее. В то же время скорость сырой записи, вероятно, немного ниже, а код для реализации файловой системы, несомненно, намного больше.

Просто быстрый вопрос, но почему так много файловых систем все еще конкурируют и используются сегодня? (ntfs, fat32, ext3 (ffs) и т. д.)

Кажется, что разработчики файловой системы могли бы согласовать лучшие аспекты каждого типа системы и реализовать «лучшую» файловую систему, не так ли?

Давайте предположим, что компромиссов не было, и разработчики файловых систем внедрили «лучшую» файловую систему, свободную от патентных забот и выпущенную как BSD / GPL с двойной лицензией, чтобы она была приемлемой как для MS, так и для Debian. Что заставляет вас думать, что другие файловые системы исчезнут в одночасье?

Я не думаю, что кто-то использовал FAT32 на новом жестком диске в течение 10 лет, но он все еще остается стандартом де-факто для форматирования USB-накопителей, SD-карт и т. Д. Производители камер и мобильных телефонов уже опробовали и протестировали прошивку для его использования. У любителей Arduino есть стабильные библиотеки для его использования. Им всем понадобятся большие стимулы, чтобы измениться.

И тогда у вас возникают проблемы обратной совместимости со старыми ОС (особенно с Windows, пользователи которой не захотят устанавливать новые драйверы файловой системы).

Как это часто бывает в вычислениях, ответом является (а) из-за исторических обстоятельств и необходимости поддерживать обратную совместимость и (б) потому что некоторые методы лучше подходят для некоторых задач, чем другие.

На (а) вы должны помнить, что «винчестерский диск» - я достаточно взрослый, чтобы помнить, что их так называют (то, что остальной мир называет «жестким диском»), существует только около половины время электронных вычислений, и даже тогда оно не было доступно большинству пользователей даже в течение столь длительного времени по причинам стоимости. Файловая система FAT хорошо работала на гибких дисках, а также на оригинальных маленьких жестких дисках, поскольку она была достаточно эффективной и требовала минимальных накладных расходов. Как только он начал использоваться - и его использование широко распространилось, потому что его легко внедрить - производители не могли сказать своим пользователям, что их старые данные внезапно оказались недействительными.

Точно так же, для пользователей Linux, скажем, долгое время требовался стабильный драйвер NTFS, поэтому сохранение устройств в формате FAT означало, что их можно было читать и записывать в нескольких системах.

На (б) - подумайте о различиях между системой, которая, скажем, хранит миллиарды текстовых записей базы данных, и системой, которая хранит медиафайлы DVD-длины. Для базы данных каждая запись может быть очень маленькой - возможно, всего 30 или 40 байт, и, конечно, файловая система, которая выделяет целый «сегмент» (как вы хотите это определить) диска, вероятно, будет растрачивать пространство на диске. С DVD это не так - большие «сегменты» (в разумных пределах, очевидно), вероятно, будут очень эффективными в космическом плане.

Таким образом, разные файловые системы предназначены для разных целей.

Еще один пример того, почему никогда не может быть идеальной файловой системы для всех: жесткие диски и твердотельные накопители имеют очень разные характеристики доступа для чтения / записи. Оптимизированная для SSD файловая система, вероятно, будет работать лучше всего, фрагментируя файлы как сумасшедшие, но с каждым фрагментом размер страницы самого SSD; это будет ужасно работать на жестком диске. Файловая система, оптимизированная для жесткого диска, пытается сохранить файлы как можно более нефрагментированными и даже помещает часто используемые файлы в «горячую» область на быстро вращающейся внешней части диска; эти характеристики совсем не помогут скорости чтения SSD и создают огромные трудности для их записи.

Я думаю, что очень важный факт отсутствует. Большую часть времени программисты склонны считать, что их способ делать что-то превосходит все остальные, и поэтому они смотрят на дизайн файловой системы и находят проблемы и решения, которые кажутся более общими, элегантными, быстрыми, правильными .. И если это чувство достаточно сильное, они могут создать собственную файловую систему.

Это приводит к конкуренции, фрагментации, смущению, и я надеюсь, что в итоге получатся лучшие решения и больше возможностей выбрать подходящее решение для вас.

Вот еще один конкретный пример того, почему вам нужна отдельная файловая система или расширение функциональности существующей ФС.

1. Допустим, вы являетесь поставщиком базы данных и хотели бы уменьшить сложность управления чередованием / зеркалированием данных для улучшения ввода-вывода. Вы почувствуете необходимость расширить функциональность базовых файловых систем, как Oracle сделала с ASM (Automated Storage Manager), который похож на Менеджер логических томов.

В своем списке вы упоминаете старую файловую систему, потому что лучшая из них недоступна, но она быстра.

Есть и другие файловые системы. Я слышал, файловая система Google в основном для быстрого дублирования / резервирования, если один жесткий диск или сервер выходит из строя. Я помню, как слышал о другой файловой системе, созданной для множества небольших файлов и используемой в системе для большого количества запросов на небольшие файлы (миниатюры).

По сути, они имеют разные цели и могут быть приличными по сравнению с открытым исходным кодом.

Я думаю, что ZFS (используется Solaris в системе Sun [сейчас Oracle]) - это решение для файловой системы.

К сожалению, Oracle закрыл OpenSolaris для первооткрывателя и протестировал его.

ZFS с открытым исходным кодом, некоторые Linux пытаются интегрировать его, ищите в Википедии дополнительную информацию.