Ext4

2020-12-23T02:19:13Z

Darkitten: /* Bytes-per-inode レシオ */ 日本語が不自然なところを英語版を参考に訳しなおしを行った

[[Category:ファイルシステム]]
[[cs:Ext4]]
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[[zh-hans:Ext4]]
{{Related articles start}}
{{Related|ファイルシステム}}
{{Related|Ext3}}
{{Related articles end}}

Ext4 は Linux で一番よく使われているファイルシステム、Ext3 の発展版です。多くの点で、Ext3 から Ext4 になって Ext2 から Ext3 に進んだときよりも大きな改善がされています。Ext3 では Ext2 にジャーナリングを追加したのがほとんどでしたが、Ext4 ではファイルデータを保存するファイルシステムの重要なデータ構造にメスが入っています。その結果、改良された設計、優れたパフォーマンス、信頼性、機能性を備えたファイルシステムが誕生しました (ソース: [http://kernelnewbies.org/Ext4 Ext4 - Linux Kernel Newbies])。

== 新しく ext4 ファイルシステムを作成 ==

パーティションをフォーマットするには次を実行:

# mkfs.ext4 /dev/''partition''

{{Tip|オプションについては {{man|8|mke2fs}} の [[man ページ]]を見て下さい。{{ic|/etc/mke2fs.conf}} を編集すればデフォルトのオプションを見たり設定できます。}}

=== Bytes-per-inode レシオ ===

'''mke2fs''' はひとつの inode に対してディスク上に ''bytes-per-inode'' バイト分の領域を作成します。''bytes-per-inode'' レシオを大きくすることで、作成される inode は少なくなります。詳しくは {{man|8|mke2fs}} を参照。

新しいファイルやディレクトリ、シンボリックリンクなどを作成するとき [[Wikipedia:Inode|inode]] が最低でもひとつは必要です。inode の数が少なすぎると、たとえディスクに空き容量があったとしてもファイルシステムにファイルを作成できなくなります。

ファイルシステムを作成した後に bytes-per-inode レシオや inode の数を変更することはできないため、ファイルが作成できなくなってしまわないように {{ic|mkfs.ext4}} はデフォルトではレシオを低くして inode に対して16384バイト (16Kb) を割り当てます。

しかしながら、1GB 以上のファイルが多数存在してファイルの平均容量がメガバイト級になるような使い方をしているパーティションの場合、inode の数が多すぎてファイルの作成では inode の限界に絶対に達しないということになります。

未使用の inode にも256バイト取られるのでディスク領域の無駄使いです (256バイトという数字は {{ic|/etc/mke2fs.conf}} で設定されていますが変更してはいけません)。256バイトでも数百万の inode に換算するとギガバイト単位で容量を無駄にしていることになります。

{{ic|df}} と {{ic|df -i}} を実行したときの {{ic|{I}Use%}} の値を比較することでどれくらい無駄になっているのか確認できます:

{{hc|$ df -h /home|
Filesystem Size Used Avail '''Use%''' Mounted on
/dev/mapper/lvm-home 115G 56G 59G '''49%''' /home}}
{{hc|$ df -hi /home|
Filesystem Inodes IUsed IFree '''IUse%''' Mounted on
/dev/mapper/lvm-home 1.8M 1.1K 1.8M '''1%''' /home}}

bytes-per-inode レシオを変更するには、{{ic|-T ''usage-type''}} オプションを使用します。{{ic|/etc/mke2fs.conf}} で定義されたタイプを使用してファイルシステムの利用方法を指定できます。{{ic|largefile}} や {{ic|largefile4}} タイプは inode に対してそれぞれ 1 MiB と 4 MiB という大きな容量を割り当てます。以下のように使うことができます:

# mkfs.ext4 -T largefile /dev/''device''

{{ic|-i}} オプションを使って bytes-per-inode レシオを直接設定することもできます。例えば {{ic|-i 2097152}} なら 2 MiB、{{ic|-i 6291456}} なら 6 MiB になります。

{{Tip|逆に、メールやニュースグループのアイテムなどで小さなファイルを何百万も保存するような使い方をする場合、{{ic|news}} (ひとつの inode に4096バイトを割り当て) や {{ic|small}} (inode 自体のサイズやブロックサイズも小さくする) などのタイプを使うこともできます。}}

{{Warning|シンボリックリンクを大量に使用する場合は、bytes-per-inode レシオを低くして inode の数量は大きくしてください。シンボリックリンクを作成しても容量は取られませんが inode はひとつ消費されるので、ファイルシステムの inode をあっという間に使い切ってしまう可能性があります。}}

=== 予約ブロック ===

デフォルトでは、ファイルシステムの 5% はフラグメントが起こらないように root ユーザー用に予約されます。非特権のプロセスがファイルシステムに書き込めなくなってからも root が使用しているデーモンは正しく動作し続けることができます (詳しくは {{man|8|mke2fs}} を参照)。

最近の大容量ディスクでは、パーティションを長期保存用のアーカイブとして使う場合、5%は必要以上に大きい値となります。ext4 の開発者である Ted Ts'o による予約ブロックについての議論は [http://www.redhat.com/archives/ext3-users/2009-January/msg00026.html このメール] を見てください。

パーティションが以下の条件を満たしているならば、ディスク容量を増やすために予約ブロックの割合を減らしても大抵は問題ありません:

*パーティションがとても大きい (例えば 50GB 以上)。
*長期保存用のアーカイブとして使っている、頻繁にファイルを作成したり削除することがない。

ext4 関連のユーティリティを使うときに {{ic|-m}} オプションで予約ブロックの割合を指定できます。

ファイルシステムの作成時に予約ブロックを全く作成しないようにするには:

# mkfs.ext4 -m 0 /dev/''device''

パーティションの予約ブロックの割合を 1.0% に設定するには:

# tune2fs -m 1 /dev/''device''

{{man|8|findmnt}} を使うことでデバイスの名前を確認できます:

$ findmnt ''/the/mount/point''

==ext2/ext3 から ext4 に移行==

===ext2/ext3 パーティションを変換せずに ext4 としてマウント===

====理由====

ext4 を完全に変換する案と ext2/ext3 をそのまま使用する案の折衷案として、既存の ext2/ext3 パーティションを ext4 としてマウントする方法があります。

'''利点:'''
* 互換性 (ext2/ext3 としてファイルシステムをマウントできます) – ext4 のサポートがないオペレーティングシステムからもファイルシステムを読み込むことが可能です (例: Windows の ext2/ext3 ドライバー)。
* パフォーマンスが向上 (ext4 パーティションに完全に変換するのよりは劣ります) – 詳しくは [http://kernelnewbies.org/Ext4] や [http://events.linuxfoundation.org/slides/2010/linuxcon_japan/linuxcon_jp2010_fujita.pdf] を見てください。

'''欠点:'''
* ext4 の機能を全て活用することはできません (マルチブロックアロケーションや遅延アロケーションなどのディスクフォーマットに変更を与える機能は使えません)

{{Note|ext4 が比較的新しいファイルシステムということ以外に (このこと自体をリスクと考えることもできます)、この方法を使用することで不利益になることは特にありません。}}

====方法====

# {{ic|/etc/fstab}} を編集して ext4 としてマウントしたいパーティションの 'type' を ext2/ext3 から ext4 に変更してください。
# 変更したパーティションを再マウントします。

===ext2/ext3 パーティションを ext4 に変換===

====理由====

ext4 の能力を活かすには、非可逆の変換をする必要があります。

'''利点:'''
* パフォーマンスの向上と新機能 – 詳しくは [http://kernelnewbies.org/Ext4] や [http://events.linuxfoundation.org/slides/2010/linuxcon_japan/linuxcon_jp2010_fujita.pdf] を見てください。

'''欠点:'''
* {{ic|/boot}} パーティションなど、静的なファイルしか存在しない場合、新機能を使うメリットはありません。さらに、ジャーナリングによって性能がむしろ落ちる可能性もあります。
* 一方通行 (ext4 パーティションを ext2/ext3 に'ダウングレード'することはできません)。ただしエクステントなどのオプションを有効にしなければ後方互換性を確保できます。

====方法====

以下の手順は [http://ext4.wiki.kernel.org/index.php/Ext4_Howto カーネルドキュメント] と [https://bbs.archlinux.org/viewtopic.php?id=61602 フォーラムスレッド] から引用しています。

{{Warning|
* システムのルートパーティションを変換する場合、再起動時にフォールバックの initramfs が使えるようになっていることを確認してください。また、変換する前に {{ic|/etc/mkinitcpio.conf}} の [[Mkinitcpio#MODULES|MODULES]] 行に {{ic|ext4}} を追加して {{Ic|mkinitcpio -p linux}} でデフォルトの initramfs を再作成してください。
* 分割している {{ic|/boot}} パーティションを変換する場合、[[ブートローダー]]が ext4 からの起動に対応していることを確認してください。}}

# '''[[バックアッププログラム|バックアップ]]'''を行なって下さい。ext4 に変換する ext3 パーティションに存在するデータを全てバックアップします。特に / (root) パーティションをバックアップする場合は、[http://clonezilla.org Clonezilla] が役に立ちます。
# {{ic|/etc/fstab}} を編集して ext4 に変換するパーティションの 'type' を ext3 から ext4 に変換してください。
# (必要であれば) ライブメディアを起動します。{{Pkg|e2fsprogs}} で変換を行う際はドライブがマウントされていない状態になっている必要があります。ドライブの root (/) パーティションを変換するときは、他のライブメディアから起動して変換するのが一番簡単です。
# パーティションがマウントされていないことを確認してください
# ext2 パーティションを変換する場合、まずは {{ic|tune2fs -j /dev/sdxX}} を root で実行して[[ファイルシステム#ジャーナリング|ジャーナル]]を追加して ext3 パーティションに変換してください。
# {{Ic|tune2fs -O extent,uninit_bg,dir_index /dev/sdxX}} を root で実行 ({{Ic|/dev/sdxX}} は変換するパーティションのパスに置き換えて下さい、例: {{Ic|/dev/sda1}})。ext4 に変換されます (不可逆です)。
# root で {{Ic|fsck -f /dev/sdxX}} を実行。
#* ファイルシステムのチェックを実行しないとファイルシステムを読み込めなくなります。''fsck'' の実行は必須です。グループ記述子のチェックサムエラーが発見されます。これは仕様通りの動作です。{{ic|-f}} オプションはファイルシステムに問題がない場合でも強制的にチェックを実行します。{{ic|-p}} オプションを使用して自動修復させることもできます (オプションを使用しない場合、エラーに対して入力を求められます)。
# 推奨: パーティションをマウントして {{Ic|e4defrag -c -v /dev/sdxX}} を実行。
#* ファイルシステムが ext4 に変換されても、変換前に書き込まれたファイルは ext4 のエクステントオプションを利用することができません。エクステントオプションは巨大なファイルの操作を高速化しフラグメンテーションを減らしてファイルシステムのチェック時間を短縮します。ext4 を活用するには、全てのファイルをディスクに再書き込みする必要があります。''e4defrag'' を使うことで問題を解決できます。
# Arch Linux を再起動してください。

== パフォーマンスの向上 ==

=== E4rat ===

[[E4rat]] は ext4 ファイルシステム用に作られたプリロードアプリケーションです。[[E4rat]] は起動時に開かれるファイルを記録して、アクセス時間が短縮されるようにパーティションにおけるファイルの配置を最適化します。そして起動時の初期段階でファイルを先読みします。[[E4rat]] は [[SSD]] を使っている場合は効果がありません。SSD のアクセス時間はハードディスクと比べると無視できるほどしかないためです。

=== アクセス時間の更新を無効にする ===

'' ext4 ''ファイルシステムは、ファイルが最後にアクセスされた日時に関する情報を記録し、その記録にはコストがかかります。 {{ic|noatime}} オプションを使用すると、ファイルシステムのアクセスタイムスタンプは更新されません。

{{hc|/etc/fstab|
/dev/sda5 / ext4 defaults,'''noatime''' 0 1
}}

これを行うと、アクセス時間に依存するアプリケーションが破損します。考えられる解決策については、[https://wiki.archlinux.jp/index.php/Fstab#atime_.E3.82.AA.E3.83.97.E3.82.B7.E3.83.A7.E3.83.B3 atimeoptions] を参照してください。

=== コミット間隔の増加 ===

{{ic|commit}} オプションで長い時間遅延を提供することにより、データとメタデータの同期間隔を増やすことができます。

デフォルトの5秒は、電源が失われた場合、最新の5秒の作業が失われることを意味します。
5秒ごとにすべてのデータ/ジャーナルを物理メディアに完全に同期します。ただし、ジャーナリングのおかげで、ファイルシステムが損傷することはありません。
次の [[fstab]] は、 {{ic|commit}} の使用法を示しています。

{{hc|/etc/fstab|2=
/dev/sda5 / ext4 defaults,noatime,'''commit=60''' 0 1
}}

=== バリアとパフォーマンス ===

カーネル 2.6.30 から、データの整合性を確保するのに役立つ変更によって ext4 のパフォーマンスは落ちています [https://www.phoronix.com/scan.php?page=article&item=ext4_then_now&num=1]。

''多くのファイルシステム (XFS, ext3, ext4, reiserfs) では、fsync やトランザクションコミットの際に書き込みバリアと呼ばれるものをディスクに送信します。書き込みバリアは書き込みの順序を守らせるための仕組みで (いくらか性能面への影響があります)、ディスクの書き込みキャッシュを安全に利用できるようにするためのものです。お使いのディスクにバッテリーが搭載されているような場合は、バリアを無効化することで性能を改善できる場合があります。''

''書き込みバリアの送信は、マウントオプションに {{Ic|1=barrier=0}} (ext3, ext4, reiserfs の場合) や {{ic|nobarrier}} (XFS) を設定することで無効化できます'' [http://manual.geeko.cpon.org/ja/cha.tuning.io.html]。

{{Warning|バリアを無効化すると、電源が失われたときにキャッシュが正しく書き込まれるか保証がされなくなります。これによってファイルシステムの破壊やデータ損失が発生する場合があります。}}

バリアをオフにしたいときは {{ic|/etc/fstab}} の変更したいファイルシステムに {{Ic|1=barrier=0}} オプションを追加してください。例:

{{hc|/etc/fstab|2=
/dev/sda5 / ext4 noatime,barrier=0 0 1
}}

=== ジャーナリングの無効化 ===

{{Warning|ジャーナリングなしでファイルシステムを使用すると、停電やカーネルのロックアップなどの突然のマウント解除の場合にデータが失われる可能性があります。}}

''ext4'' を使用してジャーナルを無効にするには、マウントされていないディスクで次のコマンドを使用します。

# tune2fs -O "^has_journal" /dev/sdXN

=== 外部ジャーナルを使用してパフォーマンスを最適化する ===

{{Style|Complicated to read, needs style fixing.}}

データの整合性とパフォーマンスの両方に懸念がある場合は、 {{ic|journal_async_commit}} マウントオプションを使用してジャーナリングを大幅に高速化できます。 [https://patchwork.ozlabs.org/patch/414750/ これは動作しません] バランスの取れたデフォルトの {{ic|1=data=ordered}} であるため、これはファイルシステムがすでに慎重になっている場合にのみ推奨されることに注意してください。 {{ic|1=data=journal}} を使用します。

次に、 {{ic|mke2fs -O journal_dev /dev/journal_device}} を使用して、ジャーナルの専用デバイスをフォーマットできます。 {{ic|1=tune2fs -J device=/dev/journal_device/dev/ext4_fs}} を使用してジャーナルを既存のデバイスに割り当てるか、新しいファイルシステムを作成する場合 {{ic|tune2fs}} を {{ic|mkfs.ext4}} に置き換えます。

== ヒントとテクニック ==

=== ファイルベースの暗号化を使用する ===

Linux 4.1 以降、ext4 はファイル暗号化をネイティブにサポートしています。 [[fscrypt]] の記事を参照してください。暗号化はディレクトリレベルで適用され、ディレクトリごとに異なる暗号化キーを使用できます。これは、ブロックデバイスレベルの暗号化である [[dm-crypt]] と、スタック暗号化ファイルシステムである [[eCryptfs]] の両方とは異なります。

=== メタデータチェックサムを有効化する ===

CPU が SSE 4.2 をサポートしている場合は、{{ic|crc32c_intel}} [[カーネルモジュール]] をロードして、ハードウェアアクセラレータ CRC32C アルゴリズム [https://ext4.wiki.kernel.org/index.php/Ext4_Metadata_Checksums#Benchmarking] を有効にしてください。そうでない場合は、代わりに {{Ic|crc32 c_generic}} モジュールをロードしてください。

メタデータチェックサムの詳細については、 [https://ext4.wiki.kernel.org/index.php/Ext4_Metadata_Checksums ext4wiki] を参照してください。

{{Tip|{{ic|dumpe2fs}} を使用して、ファイルシステムで有効になっている機能を確認します。
# dumpe2fs -h ''/dev/path/to/disk''
}}

==== 新しいファイルシステム ====

新しいファイルシステムで ext4 のメタデータチェックサムを有効化する場合 {{Ic|e2fsprogs}} が 1.43 以上であることを確認してください。

そして以下のようにファイルシステムを作成します:

# mkfs.ext4 -O metadata_csum ''/dev/path/to/disk''

{{Ic|64bit}} オプションはデフォルトで有効になります。

その後ファイルシステムは通常通りにマウントできます。

==== 既存のファイルシステム ====

既存の ext4 ファイルシステムでメタデータチェックサムを有効化するには以下を実行してください。

有効化するにはパーティションがアンマウントされている状態でなければならないため、ルートパーティションで有効化したい場合、USB ライブディストリを起動する必要があります。

まずは以下のコマンドを実行してパーティションのファイルシステムチェックと最適化を行ってください:

# e2fsck -Df ''/dev/path/to/disk''

そしてファイルシステムを64ビットに変換します:

# resize2fs -b ''/dev/path/to/disk''

最後にチェックサムを追加してください:

# tune2fs -O metadata_csum ''/dev/path/to/disk''

その後ファイルシステムは通常通りにマウントできます。

機能が有効になっているかどうかは以下のコマンドで確認できます:

# dumpe2fs -h ''/dev/path/to/disk''

=== パフォーマンスへの影響 ===

[https://ext4.wiki.kernel.org/index.php/Ext4_Metadata_Checksums#Benchmarking こちらのベンチマーク] によれば intel モジュールは generic モジュールよりも平均で10倍、最大で20倍高速です。

== 参照 ==

* [https://ext4.wiki.kernel.org/ 公式 Ext4 wiki]
* Ext4 wiki の [https://ext4.wiki.kernel.org/index.php/Ext4_Disk_Layout Ext4 ディスクレイアウト]
* LWN の [https://lwn.net/Articles/639427/ Ext4 暗号化] 記事
* ext4 暗号化のカーネルコミット [https://git.kernel.org/cgit/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/commit/?id=6162e4b0bedeb3dac2ba0a5e1b1f56db107d97ec] [https://git.kernel.org/cgit/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/commit/?id=8663da2c0919896788321cd8a0016af08588c656]
* [http://e2fsprogs.sourceforge.net/e2fsprogs-release.html e2fsprogs 変更履歴]
* [https://ext4.wiki.kernel.org/index.php/Ext4_Metadata_Checksums Ext4 メタデータチェックサム]

Lumina

2017-02-28T07:14:35Z

Darkitten: 関連項目を追加

[[Category:デスクトップ環境]]
[[en:Lumina]]
{{Related articles start}}
{{Related|デスクトップ環境}}
{{Related|ディスプレイマネージャ}}
{{Related|ウィンドウマネージャ}}
{{Related|AUR}}
{{Related|ZFS}}
{{Related|Fluxbox}}
{{Related|Qt}}
{{Related|自動起動#グラフィカル}}
{{Related|LXDE}}
{{Related|Xfce}}
{{Related|KDE}}
{{Related|自動起動#グラフィカル}}
{{Related articles end}}
Lumina Desktop Environment (略して Lumina) は軽量な、XDG 互換の、BSD ライセンスのデスクトップ環境です。システムのオーバーヘッドを最小限にして効率的に仕事をこなせるようにすることを目指しています。バージョン 0.8.0+ 現在 Lumina を動かすには Qt 5, Fluxbox ウィンドウマネージャが必要であり、numlockx や xscreensaver などの様々なタスクのための X ユーティリティを多少使います。

Lumina の機能:

* システムのオーバーヘッドがとても少ない。

* アプリケーション・ファイル・ディレクトリのクイックショートカットを作成できるスマートな "favorites" システム。

* "Insight" ファイルマネージャによる ZFS ファイル復旧機能。

* Android などの近代的なオペレーティングシステムと同じように、デスクトップシステムはプラグインベース。

* 画面の明るさや音声のボリューム、バッテリーの状態などのオペレーティングシステム固有の機能にシンプルにアクセス。

==インストール==
{{Warning|Lumina は FreeBSD で使うことをメインとしており、Linux については考慮されていません。}}
Lumina デスクトップ環境をインストールするには、AUR から {{AUR|lumina-desktop}} または {{AUR|lumina-desktop-git}} をインストールしてください。

==Lumina Desktop Environment の起動==
===.xinitrc を使う===
詳しくは [[xinitrc]] の wiki ページを参照。
{{hc| ~/.xinitrc|
exec start-lumina-desktop
}}

==バグの報告==
バグは [https://github.com/pcbsd/lumina Github] にある Lumina のリポジトリに報告してください。

== 参照 ==

* [http://lumina-desktop.org/ About Lumina]
* [http://lumina-desktop.org/handbook/ Lumina Handbook]

ArchWiki - 利用者の投稿記録 [ja]

Ext4

Lumina