Reiser File System

ReiserFS
Hersteller	Namesys (Hans Reiser)
Vollständige Bezeichnung	Reiser File System
Technische Umsetzung
Verzeichnisse	B⁺-Baum (ReiserFS 1-3) B*-Baum (Reiser4)
Dateien	Bitmap[1]
Maximalwerte
Größe einer Datei	231 − 1 Byte (Version 3.5) 260 Byte (1 EiB) (Version 3.6)
Anzahl aller Dateien	232 − 3
Länge des Dateinamens	Blockgröße − 64 (bei einer Blockgröße von 4 KB ergeben sich 4032 Bytes)
Eigenschaften
Unterstützende Betriebssysteme	Linux, BSD

ReiserFS ist ein Mehrzweck-Dateisystem, das von einer Entwicklergruppe um Hans Reiser in der ihm gehörenden Firma Namesys unter der GPL entwickelt und realisiert wurde. Die Entwicklung der Version 3 wurde von MP3.com und der SuSE Linux GmbH unterstützt, die Version 4 vor allem von der DARPA und Linspire.

ReiserFS war das erste Journaling-Dateisystem, das im Linux-Kernel standardmäßig (ab Kernel-Version 2.4.1) enthalten war. Es wird im Wesentlichen für Logical Volumes oder RAID-Systeme eingesetzt.

Zurzeit wird ReiserFS in der Version 3 vom Linux-Kernel vollständig unterstützt. Für FreeBSD gibt es eine experimentelle Unterstützung, bisher nur für Leseoperationen. Kommerzielle Treiber gibt es auch für die Betriebssysteme von Microsoft.

ReiserFS, Versionen 1 und 2

Das ReiserFS basiert auf der von Rudolf Bayer entwickelten Datenstruktur des B⁺-Baums. Das gilt für die Versionen 1 bis 3.

ReiserFS, Version 3

In Version 3 wurde dem ReiserFS ein Journal hinzugefügt. Ursprünglich war ein Nachteil von ReiserFS gegenüber einigen anderen Journaling-Systemen, dass das Journaling nur für die Metainformationen, d. h. für die Verzeichnisse und Verwaltungssektoren, nicht jedoch für die Nutzdaten in den Dateien selbst angewendet wurde. Dies wurde im 2.6er Kernel behoben.

Reiser4

Reiser4 stellt eine vollständige Neuentwicklung dar und sollte nicht mit einer Weiterentwicklung des alten ReiserFS verwechselt werden. Daher wird es bewusst nicht als „ReiserFS 4“ vertrieben. Es wird eine Abwandlung der B*-Baum-Struktur verwendet, so genannte Dancing Trees. Der Hauptunterschied besteht darin, dass unzureichend gefüllte Knoten nicht bei jeder Modifikation des Baumes verschmolzen werden, sondern nur dann, wenn durch Speicherknappheit ein Zurückschreiben auf den Festspeicher gefordert wird oder eine Transaktion abgeschlossen wurde.

Einen Geschwindigkeitsvorteil bietet Reiser4 bei der Speicherung der Nutzdaten im Journal, da es mit einem wandernden Journal für diese arbeitet. Hier müssen die Daten nicht mehr zweimal auf die Festplatte geschrieben werden, zunächst in das Journal und anschließend in das Dateisystem, sie werden stattdessen direkt an die vorgesehene Stelle im Dateisystem geschrieben und das Journal bis zum Abschluss des Vorgangs darüber gelegt.

Des Weiteren wurde eine flexible Plugin-Struktur hinzugefügt, durch die besondere Metadaten-Typen, Verschlüsselung und Komprimierung realisiert werden können. Auf Reiser4 ergibt sich die Möglichkeit, Metadaten von Dateien, die beispielsweise Titel und Künstler einer Musikdatei beinhalten, im Dateisystem zu speichern, statt in Anwendungen. Der Unterschied zu beispielsweise ID3-Tags von MP3-Dateien und vergleichbaren Metadatensystemen besteht darin, dass hier ein Metadatensystem im Dateisystem und nicht im Containerformat der Datei integriert wird, das für alle Dateien einheitlich sein könnte. Falls dieser Ansatz jemals vollendet werden sollte, bräuchte man nicht mehr darauf zu achten, ob eine Anwendung alle Metadatentypen, mit denen sie in Berührung kommen könnte, versteht. Der Zugriff auf die Metadaten könnte transparent über die Funktionalität des Dateisystems erfolgen. Während das die Interkompatibilität von Anwendungen verbessern könnte, macht es die Interkompatibilität von Dateisystemen schwieriger, da die Metadaten nicht auf ein anderes Dateisystem, welches dieses Metadatensystem nicht hat, wie z. B. ext4, XFS oder NTFS, kopiert werden könnten.^[1][2]

Grundlegende ReiserFS-Funktionen

Technische Spezifikationen

	Version 3.5	Version 3.6
max. Anzahl Dateien pro Verzeichnis	518701895 (~229)	232 − 3
	(limitiert durch eine Hash-Funktion, die 1.200.000 Dateinamen ohne Kollisionen zulässt)
max. Anzahl der harten Links pro Datei	216	232
max. Dateisystemgröße	232 4k-Blöcke

Vorteile gegenüber anderen Dateisystemen bietet ReiserFS vor allem bei der Handhabung von vielen kleinen Dateien, da diese in den Verwaltungsknoten gespeichert werden können. Das bedeutet, dass die Dateien im Dateisystem weniger Platz belegen und der Platz auf der Festplatte effizienter genutzt werden kann. Diese Funktionen des Dateisystems lassen sich über die Parameter beim Mounten festlegen. Die bekanntesten Parameter sind:

notail	Deaktiviert die Speicherung kleiner Dateien in den Inodes der Verzeichnisse, in denen sie sind. Dies ist eine der wesentlichen Eigenschaften, die ReiserFS für kleine Dateien empfehlenswert machen.
nolog	Deaktiviert das Journaling, bietet damit einen kleinen Performance-Gewinn auf Kosten der Sicherheit. Auch mit dieser Option wird das Journaling dennoch ausgeführt, denn diese Funktion ist noch in Entwicklung.

Ferner gibt es von den Entwicklern mitgelieferte Programme zur Verwaltung und Administration des Filesystems, die reiserfsprogs:

mkreiserfs	Mit diesem Programm wird auf einer Partition ein ReiserFS erzeugt. Zum Beispiel erzeugt folgender Befehl auf Partition /dev/hda1 ein ReiserFS: mkreiserfs /dev/hda1 Beim Erzeugen können diesem Programm Parameter übergeben werden, um das Dateisystem zu optimieren. Die meisten können jedoch später jederzeit mit einigen der Programme verändert werden.
reiserfsck	Mit diesem Programm kann die Dateizuordnungsstruktur des ReiserFS geprüft werden. Dank seiner Eigenschaft als Journaling-Dateisystem benötigt die Überprüfung des Dateisystems deutlich weniger Zeit als bei einem normalen Dateisystem.
resize_reiserfs	Mit diesem Programm kann nachträglich ein bestehendes ReiserFS in der Größe variiert werden. Normalerweise nimmt ein Dateisystem stets die volle Größe der ihm zur Verfügung stehenden Partition ein. Doch nicht immer ist das gewünscht.
reiserfstune	Mit diesem Programm können verschiedene Eigenschaften zusätzlich gesteuert werden, die spezielle Anwendungen optimieren helfen.
debugreiserfs	Dieses Programm ist ein Analysetool für Debugging.

Quellen

1. ↑ Why a New Filesystem Matters. In: Kuro5hin. 9. August 2003, abgerufen am 4. Oktober 2010 (englisch). 
2. ↑ The Reiser4 Filesystem: Ways In Which Extra Rigor In Scientific Methodology Can Consume Years Of Your Life, And How The Result Can Be So Very Worthwhile, Abstrakt, Video — Vortrag von Hans Reiser an der Stanford University.

Siehe auch

• Vergleich von Dateisystemen in der englischen Wikipedia

Weblinks

• Dateisystem-Benchmark: ext2, ext3, ext4, xfs, jfs, reiserfs, btrfs und ntfs-3g im Vergleich, Dezember 2009
• Die Struktur des Reiser-Dateisystems von Florian Buchholz (englisch)
• RFSTool ReiserFS unter Windows auslesen
• GUI für RFSTool GUI für RFSTool