XFS - extents и параллельный I/O

Зачем XFS

XFS родился у SGI в 1993 для IRIX и больших стораджей. Главные отличия от ext4:

• Allocation groups - ФС разбита на N независимых регионов; разные процессы пишут в разные AG параллельно
• Extent-based allocation - фрагмент описывается одним extent'ом (start, length), а не списком блоков
• Динамическое выделение inode'ов - не фиксируется при mkfs
• Delayed allocation - блоки выделяются при flush, а не при write
• Журналирует только метаданные - агрессивно
• Online grow есть, shrink - нет

С RHEL 7 (2014) - default. Хорошо ложится на БД (PostgreSQL, MySQL), файловые серверы, kvm/qemu-диски, mail-spool с большими mbox.

Allocation Groups - ключ к параллелизму

ФС делится на N равных регионов (по дефолту - по 4 на CPU при mkfs). Каждый AG - почти независимая мини-ФС: свои свободные блоки, свои inode'ы. Это позволяет:

• Несколько процессов пишут одновременно в разные AG без блокировок
• Allocation решения локальны (близкие inode'ы → близкие блоки)
• Быстрый mkfs (форматируешь по AG параллельно)

$ mkfs.xfs /dev/sdb1

meta-data=/dev/sdb1   isize=512   agcount=4, agsize=...

Можно переопределить:

mkfs.xfs -d agcount=16 /dev/sdb1

Больше AG = больше параллелизма, но и больше overhead. Default обычно ок.

Inode - динамические

В отличие от ext4 (фиксированы при mkfs), XFS выделяет inode'ы по мере необходимости. Никогда не упрёшься в "no space, but free GB".

Минусы: inode разбросаны по ФС, директорный обход медленнее на HDD. На SSD неактуально.

Размер inode по дефолту 512B (раньше был 256B). Большой inode хорош для встроенных extended-attributes и ACL без выделения отдельных блоков.

mkfs.xfs -i size=1024 /dev/sdb1   # ещё больше места под xattr

Журналирование

XFS журналит только метаданные. Данные защищаются delayed allocation + barriers. Журнал лежит во встроенной зоне (можно вынести):

mkfs.xfs -l logdev=/dev/nvme0n1p1,size=128m /dev/sdb1

mount -o logdev=/dev/nvme0n1p1 /dev/sdb1 /mnt/data

Обычно log на NVMe ускоряет тяжёлый metadata-load (создание/удаление миллионов файлов).

Mount-опции

UUID=...  /data  xfs  defaults,noatime,nodiratime,inode64,logbsize=256k  0 0

Барьеры (barrier=1) гарантируют, что журнал на диске до данных. На HW-RAID с battery-backed cache можно без них (ставь nobarrier), но это ответственность за корректность сторадж-стэка.

Online grow

# Сначала ресайз раздела/LV

parted /dev/sdb resizepart 1 100%

# или

lvextend -L+100G /dev/vg/lv-data

# Затем XFS подхватывает

xfs_growfs /mnt/data

xfs_growfs принимает mountpoint, не device. ФС должна быть смонтирована.

Shrink невозможен. Если нужно уменьшить - бэкап, mkfs, restore. Это самое больное место XFS.

xfs_info, xfs_db

xfs_info /mnt/data       # структура: AG count, block size, log

xfs_db -r /dev/sdb1 -c "version"   # внутренние детали (read-only безопасно)

xfs_io -c "stat" /path/to/file     # parent inode, extents

xfs_io -c "fiemap" file            # карта extents

xfs_bmap -v file                   # альтернатива fiemap

xfs_db - низкоуровневый дебаггер; в RW-режиме можно случайно поломать ФС.

xfs_repair vs e2fsck

XFS делает journal replay автоматически при mount. Если этого недостаточно (corruption после crash'а контроллера, bad sectors):

umount /mnt/data

xfs_repair /dev/sdb1                  # размонтировано обязательно

xfs_repair -L /dev/sdb1               # форс с обнулением журнала (РИСК!)

-L - последний шанс: обнуляет log, теряя то что не успело закоммититься. Только если обычный repair падает с "log is corrupt".

В отличие от [[ext4|e2fsck]], xfs_repair не правит мелочи на здоровой ФС - он либо нужен, либо нет.

Quota

XFS quota - три измерения:

• uquota - per user
• gquota - per group
• pquota - per project (группа inode'ов помеченных одним id)

pquota уникальна для XFS: можно квотировать произвольное поддерево директорий, не привязанное к user/group:

mount -o pquota /dev/sdb1 /data

echo '42:/data/projects/foo' >> /etc/projects

echo 'foo:42' >> /etc/projid

xfs_quota -x -c 'project -s foo' /data

xfs_quota -x -c 'limit -p bhard=10g foo' /data

XFS vs ext4

Для root-FS на хосте без особых требований - оба ок. Для data-партиции с БД, виртуалками, parallel-load - выбирай XFS.

Когда что-то пошло не так

• xfs_growfs: data size unchanged - раздел/LV ещё не ресайзнут. Сначала parted resizepart или lvextend, потом xfs_growfs.
• Structure needs cleaning при mount после краша - run xfs_repair. Если жалуется на log - -L (с понимаем риска).
• fragmentation - XFS обычно сама не фрагментируется, но при near-full ФС начинает. xfs_db -c frag /dev/sdb1 (только R/O). xfs_fsr - online defrag.
• mkfs на NVME упрямится про block size 4K - старые xfsprogs не умели; обнови xfsprogs >= 5.0.
• Quota не считает project - забыл mount -o pquota или мискс prjquota (более старое имя).
• Cannot allocate memory при mount после crash'а - очень большой журнал; нужно больше RAM или вынести log на отдельный диск.