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第6章 Ext4 ファイルシステム

ext4 ファイルシステムは、ext3 ファイルシステムの拡張であり、Red Hat Enterprise Linux 5 のデフォルトのファイルシステムです。Ext4 は、Red Hat Enterprise Linux 6 のデフォルトのファイルシステムで、サイズが 16 テラバイトまでのファイルおよびファイルシステムをサポートできます。また、サブディレクトリーの数を無制限にサポートします (ext3 ファイルシステムは最大 32,000 までしかサポートしません)。ただし、リンク数が 65,000 を超えると 1 にリセットされ、増加しなくなります。
注記
ext3 と同様に、fsck を実行するには、ext4 ボリュームをアンマウントする必要があります。詳細は、5章Ext3 ファイルシステム。 を参照してください。
主な特長
(ext2 および ext3 で使用された従来のブロックマッピングスキームと異なり) Ext4 はエクステントを使用し、サイズの大きいファイルを使用する場合のパフォーマンスが向上されているため、そのメタデータのオーバーヘッドが減少します。また、ext4 では、未使用のブロックグループと inode テーブルのセクションにそれぞれラベル付けが行なわれます。これにより、ファイルシステムのチェック時にこれらを省略することができます。また、ファイルシステムチェックの速度が上がるため、ファイルシステムが大きくなるほどその便宜性は顕著になります。
割り当て機能
Ext4 ファイルシステムには、以下のような割り当てスキームが備わっています。
  • 永続的な事前割り当て
  • 遅延割り当て
  • マルチブロック割り当て
  • ストライプ認識割り当て
遅延割り当てや他のパフォーマンスが最適化されるため、ext4 のディスクへのファイル書き込み動作は ext3 の場合とは異なります。ext4 では、プログラムがファイルシステムへの書き込みを実行しても、fsync() 呼び出しを発行しない限り、その書き込みがオンディスクになる保証はありません。
ext3 では、fsync() の呼び出しがなくても、ファイルが新たに作成されると、そのほぼ直後にデフォルトでディスクへの書き込みが強制されます。この動作により、書き込まれたデータがオンディスクにあることを、fsync() を使用して確認しないというプログラムのバグが表面化しませんでした。一方、ext4 ファイルシステムは、ディスクへの変更書き込みの前に数秒間待機することが多く、書き込みを結合して再度順序付けを行うことにより、ext3 を上回るディスクパフォーマンスを実現しています。
警告
ext3 とは異なり、ext4 ファイルシステムでは、トランザクションコミット時にディスクへのデータの書き込みを強制しません。このため、バッファーされた書き込みがディスクにフラッシュされるまでに時間がかかります。他のファイルシステムと同様、永続的なストレージにデータが書き込まれたことを確認するには、fsync() などのデータ整合性チェックの呼び出しを使用してください。
Ext4 のその他の機能
ext4 ファイルシステムでは次の機能にも対応しています。
  • 拡張属性 (xattr) - これにより、システムは、ファイルごとに、名前と値の組み合わせを追加で関連付けられるようになります。
  • クォータジャーナリング - クラッシュ後に行なわれる時間がかかるクォータの整合性チェックが不要になります。
    注記
    ext4 で対応しているジャーナリングモードは data=ordered (デフォルト) のみです。
  • サブセカンド (一秒未満) のタイムスタンプ - サブセカンドのタイムスタンプを指定します。

6.1. Ext4 ファイルシステムの作成

ext4 ファイルシステムを作成する場合は、mkfs.ext4 コマンドを使用します。一般的な用途では、デフォルトのオプションが最適です。 
# mkfs.ext4 /dev/device
以下にこのコマンドのサンプル出力を示します。出力結果には、ファイルシステムの配列や機能が表示されます。

例6.1 mkfs.ext4 コマンドの出力

~]# mkfs.ext4 /dev/sdb1 
mke2fs 1.41.12 (17-May-2010)
Filesystem label=
OS type: Linux
Block size=4096 (log=2)
Fragment size=4096 (log=2)
Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
245280 inodes, 979456 blocks
48972 blocks (5.00%) reserved for the super user
First data block=0
Maximum filesystem blocks=1006632960
30 block groups
32768 blocks per group, 32768 fragments per group
8176 inodes per group
Superblock backups stored on blocks: 
 32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 884736

Writing inode tables: done                            
Creating journal (16384 blocks): done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done

This filesystem will be automatically checked every 20 mounts or
180 days, whichever comes first.  Use tune2fs -c or -i to override.
ストライプ化されたブロックデバイス (RAID5 アレイなど) の場合は、ファイルシステムの作成時にストライプジオメトリーを指定できます。適切なストライプ配列を使用することで、ext4 ファイルシステムのパフォーマンスが大幅に改善されます。
LVM ボリュームや MD ボリュームにファイルシステムを作成する場合は、mkfs.ext4 によって最適な配列が選択されます。オペレーティングシステムに配列情報をエクスポートするハードウェア RAID の中にも、こうした最適な配列を選択するものがあります。
ストライプジオメトリーを指定するには、以下のサブオプションとともに mkfs.ext4 の -E オプション (拡張ファイルシステムオプション) を使用します。
stride=value
RAID チャンクサイズを指定します。
stripe-width=value
RAID デバイス内のデータディスク数、または 1 ストライプ内のストライプユニット数を指定します。
両方のサブオプションの場合、value は、ファイルシステムのブロック単位で指定する必要があります。たとえば、4k ブロックのファイルシステムで、64k ストライド (16 x 4096) のファイルシステムを作成する場合は、次のコマンドを使用します。 
# mkfs.ext4 -E stride=16,stripe-width=64 /dev/device
ファイルシステムの作成方法は、man mkfs.ext4 を参照してください。
重要
tune2fs を使用して、ext3 ファイルシステムで ext4 機能の一部を有効にし、ext4 ドライバーを使用して ext3 ファイルシステムをマウントすることができます。ただし、これらのアクションは Red Hat Enterprise Linux 6 で完全にテストされていないため、サポートされません。このため、Red Hat は、この方法で変換またはマウントした ext3 ファイルシステムのパフォーマンスと予測可能な動作を保証できません。