Linux-Dateisysteme im Vergleich

Ein neuer Benchmark

Hans-Joachim Baader

Das Löschen des extrahierten Verzeichnisbaumes sollte keine großen Überraschungen bergen, und doch gab es sie. Sieger wurde nilfs2, dahinter folgten ext4, reiserfs (zweite Überraschung) und btrfs. xfs schnitt deutlich schlechter ab als erwartet, mit einer fast dreimal so langen Zeit wie btrfs. Sogar ext3 war mit nur der doppelten Zeit schneller. jfs setzte seine Lösch-Schwäche fort.

Bewertung

Zu den einzelnen Dateisystemen lässt sich in Kurzfassung folgendes sagen:

ext2 ist nach wie vor gut in Schuss und schnell. Auch für maximale Interoperabilität mit anderen Betriebssystemen ist es von Nutzen. Aufgrund des fehlenden Journals leistet es hauptsächlich bei kleineren Dateisystemen, die sich nicht oft ändern gute Dienste, z.B. für /boot.
ext3 scheint etwas vernachlässigt, da seine Leistung deutlich hinter ext4 und ext2 zurückbleibt. Vor vier Jahren lag es noch fast gleichauf, allerdings war damals die Barrier-Option noch nicht gesetzt.
ext4 ist in vielen Linux-Distributionen das Standard-Dateisystem, und das zu Recht. Zwar beruht es zum Teil auf der über 20 Jahre alten Technologie von ext2 und kann nur in wenigen Disziplinen die Spitzenposition erobern, erreicht aber überall gute Werte.
xfs wurde ebenso wie ext4 in vielen Punkten verbessert und liegt mit den richtigen Mount-Optionen überall im oberen Bereich.
btrfs zeigt ausgerechnet in der Lesegeschwindigkeit eine Schwäche, ist ansonsten aber klarer Gesamtsieger, auch aufgrund der überlegenen Features, die ansonsten höchstens noch von zfs aufgeboten werden. Es bleibt noch eine gewisse Skepsis bezüglich des Verhaltens in Problemsituationen und dem Dateisystem-Check, doch ist es nur noch eine Frage der Zeit, bis diese ausgeräumt sind.
Zwiespältig bleibt jfs. Während es in mehreren Messungen klarer Sieger war, war es beim Extrahieren von Archiven und insbesondere beim Löschen schwach. Die hauptsächliche Anwendung dürfte in Umgebungen liegen, die mit verschiedenen IBM-Systemen kompatibel sein müssen.
Reiser3 präsentierte sich als schlecht gewartet und in vielen Punkten ziemlich langsam. Auch bei diesem System war im Gegensatz zum letzten Test die Barrier-Option gesetzt, womit es wohl schlecht klar kommt. Reiser3 sollte nicht mehr verwendet werden.
nilfs2 ist ein Log-Dateisystem, dessen herausragende Eigenschaft ist, dass es kontinuierlich Checkpoints anlegt, die sich in Schnappschüsse umwandeln lassen. Was nach ziemlich viel Overhead klingt, läuft in der Praxis erstaunlich schnell - meistens. Der immense Speicherbedarf auf der Festplatte scheint noch nicht vollständig unter Kontrolle, was vermuten lässt, dass nilfs2 noch nicht produktionsreif ist. Zudem sind einige Features wie atime, erweiterte Attribute, POSIX-ACLs, Quotas, fsck und Defragmentation noch nicht implementiert.
zfs-fuse war so langsam, wie man aufgrund der Implementierung als Dateisystem im User-Space erwarten musste. Dennoch ist es nicht unbenutzbar und durchaus eine Lösung für alle, die es benötigen.

Fazit

Ohne Umschweife muss man feststellen: Die Veteranen ext3 und reiserfs haben ausgedient. Sie sollten nicht mehr verwendet werden, auch wenn sie bislang sehr zuverlässig sind. In der Leistung können sie nicht mehr mithalten. Die Zukunft gehört btrfs, zusammen mit ext4 und xfs. Letztere beruhen zwar in Teilen auf über 20 Jahre alten Konzepten, doch dürfte vieles davon schon ersetzt und modernisiert worden sein. Die aktive Verbesserung hat dazu geführt, dass sie in der Leistung immer noch leicht mithalten können und auf absehbare Zeit keine größeren Einschränkungen aufweisen.

Btrfs dagegen kann als Sieger dieses Tests gelten und ist auf jeden Fall noch einmal einen eigenen, aktuellen Artikel wert. Die zahlreichen Funktionen, darunter die sicherlich für viele ungewohnten Subvolumes, Schnappschüsse, Volume Management, RAID und Kompression, lassen sogar zfs vergessen. Dennoch sollte man die weitere Entwicklung bei zfs im Auge behalten.

Ausblick

Bei den Ergebnissen ist zu berücksichtigen, dass der verwendete Kernel bereits recht alt ist. Sobald ein aktuellerer Kernel zur Verfügung steht, könnte der Benchmark erneut durchgeführt werden und auch Erfahrungen aus dem aktuellen Benchmark mit einbeziehen. Es ist zu hoffen, dass dann auch »ZFS on Linux« getestet werden kann.

Aufgrund der Erfahrungen in diesem Test sind folgende Verbesserungen für das Programm diskbenchmark denkbar:

Die Anzahl der Durchläufe sollte erhöht werden, insbesondere für die Operationen, die bisher nur jeweils einmal gemessen wurden. Das erhöht die Genauigkeit und verringert die Wahrscheinlichkeit von Zufallsschwankungen.
Das Skript sollte darüber hinaus so erweitert werden, dass es die Daten in einem maschinenlesbaren Format ausgibt - oder gleich die Auswertung vornehmen und in verschiedenen, direkt nutzbaren Formaten, in Dateien schreiben. Dies würde künftige Tests sehr vereinfachen.