Научный журнал
Международный журнал экспериментального образования
ISSN 2618–7159
ИФ РИНЦ = 0,425

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СТРУКТУР ХРАНЕНИЯ ДАННЫХ ЯДРА LINUX

Сальный А.Г. 1 Остроух А.В. 1
1 ФГБОУ ВПО «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)»
1. Свободная энциклопедия: сайт «Википедия» [Электронный ресурс]: URL:https://ru.wikipedia.org/.
2. Остроух А.В. Ввод и обработка цифровой информации: учебник для нач. проф. образования / А.В. Остроух. – М.: Издательский центр «Академия», 2012. – 288 с. – ISBN 978-5-7695-9457-1.
3. Остроух А.В. Основы информационных технологий: учебник для сред. проф. образования / А.В. Остроух. – М.: Издательский центр «Академия», 2014. – 208 с. – ISBN 978-5-4468-0588-4.
4. Помазанов А.В., Остроух А.В. Создание и тестирование распределённой системы работы с удалёнными узлами // Автоматизация и современные технологии. – 2014. – № 7. – С. 17–23.
5. Сальный А.Г., Збавитель П.Ю., Николаев А.Б., Остроух А.В. Описание унифицированных программных модулей для лаборатории коллективного пользования // Автоматизация и управление в технических системах. – 2013. – № 2. – С. 12–17.
6. Остроух А.В. Проектирование системы распределенных баз данных / А.В. Остроух, А.В. Помазанов. – Saarbrucken, Germany: Palmarium Academic Publishing, 2015. – 117 p. – ISBN 978-3-659-60041-8.
7. Исмоилов М.И. Подготовка и переподготовка персонала предприятий промышленного и транспортного комплексов с применением мобильных технологий: монография / М.И. Исмоилов, А.Б. Николаев, А.В. Остроух. – Saint-Louis, MO, USA: Publishing House Science and Innovation Center, 2013. – 166 с. – ISBN 978-0-615-67111-6.
8. URL: http://www.linuxcenter.ru/lib/books/kostromin/gl_16_01.phtml.
9. URL: http://www.phoronix.com/scan.php?page=article &item=linux_37_fsthree&num=2.
10. Сальный А.Г., Остроух А.В. Исследование производительности файловых систем ядра Linux // Автоматизация и управление в технических системах. – 2014. – № 4. – С. 158–167. DOI: 10.12731/2306-1561-2014-4-16.

В статье рассмотрены структуры хранения данных, используемые в операционной системе Linux. Исследование производилось на типовой рабочей станции под управлением ОС GNU/Linux с приведёнными ниже характеристиками. На основе полученных были выявлены и рекомендованы к применению оптимальные способы хранения данных.

Файловая система (ФС) – это структура каталогов, используемая для организации файлов и их хранения на диске [1, 2, 3]. Файловая система определяет формат содержимого и способ физического хранения информации, которую принято группировать в виде файлов. Конкретная файловая система определяет размер имен файлов и (каталогов), максимальный возможный размер файла и раздела, набор атрибутов файла. Некоторые файловые системы предоставляют сервисные возможности, например, разграничение доступа или шифрование файлов [1–7].

Методика исследования. При тестировании скорости файловых систем был использованы:

– сервер на базе Сore i7-4960 c 16Gb DDR3;

– жесткий диск (HDD) WD black 7000rpm;

– гипервизор VmWare ESXI 5.0;

– виртуальная машина с двумя ядрами и 8 Gb оперативной памяти;

– CENTOS 6 с последними обновлениями.

Для сравнения скоростей были использованы следующие сценарии Bash:

cmd1.sh="cp -r /media/media4/video/best $dest"

cmd2.sh="rsync -rlhtgopu /media/media4/backup $dest"

cmd3.sh="grep linux -sir $dest/backup/wine-src/"

cmd4.sh="find $dest -type f -delete"

Условия тестирования:

– виртуальная машина с 2 ядрами и 4 ГБ оперативной памяти;

– замеры проводились c помощью /usr/bin/time;

– между тестами 10 минутные паузы, чтобы устаканить uptime;

– размер раздела с ФС подобран так чтобы данные заполняли его на 2/3;

– размеры файлов применяемых в тесте.

– мелкие файлы – 1,7G /media/media1 – 40285 файлов.

– крупные файлв – 17,4G /media/media2 – 4 файла.

Результаты исследования. Сравнительные характеристики ФС приведены в табл. 1.

Таблица 1

Сравнительные характеристики файловых систем

 

ext2

ext3

xfs

btrfs

reiserfs

jfs

Содержимое папок

таблица

таблица

B+ деревья

B+ деревья

B+ деревья

B+ деревья

Размещение файлов

Битовая карта

Битовая карта

B+ деревья

экстент

Битовая карта

Битовая карта

Максимальный размер файла

От 16 Гигабайт до 2 Тирабайт

зависит от размера блока

8 Эксби-байт

8 Эксби-байт

1 Эксби-байт

4 Пета-байт

Максимальная длина имени файла

255 байт

зависит от размера блока

256 байт

255 байт

4032 байт

255 байт

Максимальный размер тома

От 2 до 32 Тирабайт

зависит от размера блока

16 Эксби-байт

16 Эксби-байт

16 Терабайт

32 Пета-байт


Сравнение производительности файловых систем приведены в табл. 2 и на графиках, представленных рисунке [8–10].

Исходя из данных табл. 2, оптимальными по производительности являются файловые системы ext2 и ext, однако надо учитывать тот факт, что ext4 является журналируемой файловой системой и больше устойчива к сбоям.

Таблица 2

Сравнение производительности файловых систем

 

ext2

ext3

ext4

xfs

reiserfs

btrfs

jfs

Копирование больших файлов:

116.03

122.69

116.45

137.47

138.67

130.25

130.98

Архивирование маленьких файлов

115.33

124.25

99.61

220.50

119.25

98.44

172.21

поиск среди маленьких файлов:

66.71

63.69

68.76

47.02

66.45

77.18

107.21

повторный поиск среди маленьких файлов:

100.47

97.27

102.36

80.70

96.48

101.27

135.29

поиск и удаление файлов:

8,09

7,51

6,40

82,59

10,22

13,53

15.67

средняя нагрузка на систему:

1.85, 1.37,

1.95, 1.39,

1.99, 1.26

2.02, 1.64

2.00, 1.47

2.09, 1.37

2.55, 1.99

sal1.tif

Сравнение производительности файловых систем ядра Linux

 

Заключение. Рост нагрузок в локальных вычислительных сетях связан в большинстве случаев с увеличением файлоборота внутри локальной сети, что поднимает планку требований к файловым системам на серверах. В данной статье мы рассмотрели несколько файловых систем ядра Linux, активно использующихся в настоящее время. Характеристики файловых системы были приведены к структурированному виду и были проведены замеры скорости при различных операциях с файлами. Оптимальными показателями обладает файловая система ext4 используемая по умолчанию во многих дистрибутивах Linux.


Библиографическая ссылка

Сальный А.Г., Остроух А.В. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СТРУКТУР ХРАНЕНИЯ ДАННЫХ ЯДРА LINUX // Международный журнал экспериментального образования. – 2015. – № 3-3. – С. 366-367;
URL: https://expeducation.ru/ru/article/view?id=7156 (дата обращения: 23.04.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674