# Файловые системы: ext4, xfs, btrfs, zfs

_Файловая система · LinuxLab Knowledge Base_

**TL;DR:** ext4 - дефолт, надёжный. xfs - для больших файлов и parallel I/O.
btrfs/zfs - снапшоты, чексуммы, RAID встроенный, но сложнее.


## Зачем разные ФС

Файловая система решает: как разложить блоки [block-devices](/kb/block-devices.md) по
inode'ам, как искать файлы по имени, как быть с crash-recovery,
параллельностью, fragmentation. Разные приоритеты → разные ФС.

## ext4 - рабочая лошадь

- Default на большинстве Linux-дистро
- Journaling (защита от crash'а во время записи)
- До 1 EiB ФС, 16 TiB файлов
- Хорошо изучен, стабилен 15+ лет
- **Минусы:** число inode фиксируется при создании; нет нативных снапшотов;
  ограничен parallelism для большой нагрузки

```bash
sudo mkfs.ext4 /dev/sdb1
sudo mkfs.ext4 -L data -m 1 /dev/sdb1   # label "data", reserve 1% (вместо default 5%)
sudo tune2fs -l /dev/sdb1                # параметры existing ФС
sudo e2fsck -f /dev/sdb1                 # проверить (только на размонтированной!)
sudo resize2fs /dev/sdb1                 # подогнать под размер раздела (после parted)
```

## xfs - для больших и параллельных нагрузок

- Default на RHEL/CentOS 7+, частый выбор для БД, файловых серверов
- Прекрасно масштабируется на множество CPU и больших файлах
- До 8 EiB
- **Минусы:** **нельзя уменьшить** размер ФС (только grow); тяжелее восстанавливать
  при corruption

```bash
sudo mkfs.xfs /dev/sdb1
sudo mkfs.xfs -f -L data /dev/sdb1       # -f: force overwrite
sudo xfs_info /mnt/data                   # параметры
sudo xfs_growfs /mnt/data                 # увеличить (grow only!)
```

## btrfs - copy-on-write

- Снапшоты (как у ZFS), subvolumes, нативный RAID 0/1/10
- Чексуммы данных и метаданных - обнаружение bit rot
- **Минусы:** RAID 5/6 исторически нестабилен; complex; на high-write нагрузках
  может фрагментироваться; recovery сложнее ext4

```bash
sudo mkfs.btrfs -L data /dev/sdb1
sudo btrfs subvolume create /mnt/data/snap-base
sudo btrfs subvolume snapshot /mnt/data/work /mnt/data/snap-2024-01
sudo btrfs balance start /mnt/data        # перераспределить блоки
```

## zfs - самый продвинутый, не в mainline kernel

- Чексуммы, COW, снапшоты, send/receive, дедупликация, нативный RAID-Z
- Защита от bit rot уровня enterprise SAN
- **Минусы:** в mainline kernel'е НЕТ (CDDL+GPL конфликт); ставится отдельно
  (zfsonlinux); жадная до RAM (ARC-cache); меньше распространён
- Главный пользователь: TrueNAS, Proxmox, многие storage-серверы

## Какую выбрать

| Use case | Рекомендация |
|---|---|
| Server root, обычные файлы | `ext4` |
| БД, virt-диски, parallel I/O | `xfs` |
| Домашний NAS со снапшотами | `btrfs` или `zfs` |
| Backup-таргет с дедупликацией | `zfs` |
| Ephemeral container layer | `overlay` (поверх ext4/xfs) |
| Embedded / маленькие FS | `f2fs` (NAND-aware) |

## Tmpfs / overlay / proc / sysfs - псевдо-ФС

Не все ФС лежат на диске:

- **tmpfs** - в RAM (`/tmp`, `/run`, `/dev/shm`)
- **proc** - `/proc` - интерфейс к ядру и [process-and-pid](/kb/process-and-pid.md)
- **sysfs** - `/sys` - интерфейс к device tree и драйверам
- **devtmpfs** - `/dev` - динамические device-nodes
- **overlay** - слои Docker images (lower + upper = merged view)
- **fuse** - userspace ФС (sshfs, cephfs, любые свои)

## Журналирование

Когда крашнулась запись, журнал помогает восстановиться:

- **ext4** - журналит метаданные (default `data=ordered`); `data=journal` =
  и данные тоже (медленнее, безопаснее)
- **xfs** - log в отдельной области, можно вынести на отдельный диск (`-l logdev=...`)
- **btrfs/zfs** - COW = журнал не нужен в традиционном виде

## Проверка целостности

```bash
sudo umount /mnt/data           # ВСЕГДА размонтировать перед fsck
sudo fsck -f /dev/sdb1           # ext-семейство
sudo xfs_repair /dev/sdb1        # XFS (только в crash-режиме; на здоровой ФС no-op)
sudo btrfs check /dev/sdb1       # btrfs (только diagnostics, не правит)
sudo btrfs scrub start /mnt/data # btrfs: пройти все данные, проверить чексуммы
```


## Команды

```bash
sudo mkfs.ext4 -L data /dev/sdb1
```
Создать ext4 с меткой data - для использования через LABEL=data в fstab

```bash
sudo xfs_growfs /mnt/data
```
Расширить XFS до полного размера раздела (после parted resize)

```bash
sudo tune2fs -l /dev/sdb1 | head
```
Параметры ext-ФС: размер блока, число inode, mount-count, last fsck

```bash
sudo btrfs subvolume snapshot /data /data/.snap-$(date +%F)
```
Снапшот btrfs одной командой - мгновенный, COW

```bash
df -hT
```
Все ФС с типом - быстрый обзор что где смонтировано


## См. также

- [ext4 - рабочая лошадь Linux-ФС](/kb/ext4.md)
- [XFS - extents и параллельный I/O](/kb/xfs.md)
- [btrfs - copy-on-write, subvolumes и снапшоты](/kb/btrfs.md)
- [mount и /etc/fstab - подключение ФС](/kb/mount-and-fstab.md)
- [fsck и recovery - проверка и восстановление ФС](/kb/fsck-and-recovery.md)