]> git.karo-electronics.de Git - karo-tx-linux.git/blob - Documentation/filesystems/ext4.txt
drm/i915: fix Haswell FDI link training code
[karo-tx-linux.git] / Documentation / filesystems / ext4.txt
1
2 Ext4 Filesystem
3 ===============
4
5 Ext4 is an an advanced level of the ext3 filesystem which incorporates
6 scalability and reliability enhancements for supporting large filesystems
7 (64 bit) in keeping with increasing disk capacities and state-of-the-art
8 feature requirements.
9
10 Mailing list:   linux-ext4@vger.kernel.org
11 Web site:       http://ext4.wiki.kernel.org
12
13
14 1. Quick usage instructions:
15 ===========================
16
17 Note: More extensive information for getting started with ext4 can be
18       found at the ext4 wiki site at the URL:
19       http://ext4.wiki.kernel.org/index.php/Ext4_Howto
20
21   - Compile and install the latest version of e2fsprogs (as of this
22     writing version 1.41.3) from:
23
24     http://sourceforge.net/project/showfiles.php?group_id=2406
25         
26         or
27
28     ftp://ftp.kernel.org/pub/linux/kernel/people/tytso/e2fsprogs/
29
30         or grab the latest git repository from:
31
32     git://git.kernel.org/pub/scm/fs/ext2/e2fsprogs.git
33
34   - Note that it is highly important to install the mke2fs.conf file
35     that comes with the e2fsprogs 1.41.x sources in /etc/mke2fs.conf. If
36     you have edited the /etc/mke2fs.conf file installed on your system,
37     you will need to merge your changes with the version from e2fsprogs
38     1.41.x.
39
40   - Create a new filesystem using the ext4 filesystem type:
41
42         # mke2fs -t ext4 /dev/hda1
43
44     Or to configure an existing ext3 filesystem to support extents: 
45
46         # tune2fs -O extents /dev/hda1
47
48     If the filesystem was created with 128 byte inodes, it can be
49     converted to use 256 byte for greater efficiency via:
50
51         # tune2fs -I 256 /dev/hda1
52
53     (Note: we currently do not have tools to convert an ext4
54     filesystem back to ext3; so please do not do try this on production
55     filesystems.)
56
57   - Mounting:
58
59         # mount -t ext4 /dev/hda1 /wherever
60
61   - When comparing performance with other filesystems, it's always
62     important to try multiple workloads; very often a subtle change in a
63     workload parameter can completely change the ranking of which
64     filesystems do well compared to others.  When comparing versus ext3,
65     note that ext4 enables write barriers by default, while ext3 does
66     not enable write barriers by default.  So it is useful to use
67     explicitly specify whether barriers are enabled or not when via the
68     '-o barriers=[0|1]' mount option for both ext3 and ext4 filesystems
69     for a fair comparison.  When tuning ext3 for best benchmark numbers,
70     it is often worthwhile to try changing the data journaling mode; '-o
71     data=writeback' can be faster for some workloads.  (Note however that
72     running mounted with data=writeback can potentially leave stale data
73     exposed in recently written files in case of an unclean shutdown,
74     which could be a security exposure in some situations.)  Configuring
75     the filesystem with a large journal can also be helpful for
76     metadata-intensive workloads.
77
78 2. Features
79 ===========
80
81 2.1 Currently available
82
83 * ability to use filesystems > 16TB (e2fsprogs support not available yet)
84 * extent format reduces metadata overhead (RAM, IO for access, transactions)
85 * extent format more robust in face of on-disk corruption due to magics,
86 * internal redundancy in tree
87 * improved file allocation (multi-block alloc)
88 * lift 32000 subdirectory limit imposed by i_links_count[1]
89 * nsec timestamps for mtime, atime, ctime, create time
90 * inode version field on disk (NFSv4, Lustre)
91 * reduced e2fsck time via uninit_bg feature
92 * journal checksumming for robustness, performance
93 * persistent file preallocation (e.g for streaming media, databases)
94 * ability to pack bitmaps and inode tables into larger virtual groups via the
95   flex_bg feature
96 * large file support
97 * Inode allocation using large virtual block groups via flex_bg
98 * delayed allocation
99 * large block (up to pagesize) support
100 * efficient new ordered mode in JBD2 and ext4(avoid using buffer head to force
101   the ordering)
102
103 [1] Filesystems with a block size of 1k may see a limit imposed by the
104 directory hash tree having a maximum depth of two.
105
106 2.2 Candidate features for future inclusion
107
108 * Online defrag (patches available but not well tested)
109 * reduced mke2fs time via lazy itable initialization in conjunction with
110   the uninit_bg feature (capability to do this is available in e2fsprogs
111   but a kernel thread to do lazy zeroing of unused inode table blocks
112   after filesystem is first mounted is required for safety)
113
114 There are several others under discussion, whether they all make it in is
115 partly a function of how much time everyone has to work on them. Features like
116 metadata checksumming have been discussed and planned for a bit but no patches
117 exist yet so I'm not sure they're in the near-term roadmap.
118
119 The big performance win will come with mballoc, delalloc and flex_bg
120 grouping of bitmaps and inode tables.  Some test results available here:
121
122  - http://www.bullopensource.org/ext4/20080818-ffsb/ffsb-write-2.6.27-rc1.html
123  - http://www.bullopensource.org/ext4/20080818-ffsb/ffsb-readwrite-2.6.27-rc1.html
124
125 3. Options
126 ==========
127
128 When mounting an ext4 filesystem, the following option are accepted:
129 (*) == default
130
131 ro                      Mount filesystem read only. Note that ext4 will
132                         replay the journal (and thus write to the
133                         partition) even when mounted "read only". The
134                         mount options "ro,noload" can be used to prevent
135                         writes to the filesystem.
136
137 journal_checksum        Enable checksumming of the journal transactions.
138                         This will allow the recovery code in e2fsck and the
139                         kernel to detect corruption in the kernel.  It is a
140                         compatible change and will be ignored by older kernels.
141
142 journal_async_commit    Commit block can be written to disk without waiting
143                         for descriptor blocks. If enabled older kernels cannot
144                         mount the device. This will enable 'journal_checksum'
145                         internally.
146
147 journal_dev=devnum      When the external journal device's major/minor numbers
148                         have changed, this option allows the user to specify
149                         the new journal location.  The journal device is
150                         identified through its new major/minor numbers encoded
151                         in devnum.
152
153 norecovery              Don't load the journal on mounting.  Note that
154 noload                  if the filesystem was not unmounted cleanly,
155                         skipping the journal replay will lead to the
156                         filesystem containing inconsistencies that can
157                         lead to any number of problems.
158
159 data=journal            All data are committed into the journal prior to being
160                         written into the main file system.  Enabling
161                         this mode will disable delayed allocation and
162                         O_DIRECT support.
163
164 data=ordered    (*)     All data are forced directly out to the main file
165                         system prior to its metadata being committed to the
166                         journal.
167
168 data=writeback          Data ordering is not preserved, data may be written
169                         into the main file system after its metadata has been
170                         committed to the journal.
171
172 commit=nrsec    (*)     Ext4 can be told to sync all its data and metadata
173                         every 'nrsec' seconds. The default value is 5 seconds.
174                         This means that if you lose your power, you will lose
175                         as much as the latest 5 seconds of work (your
176                         filesystem will not be damaged though, thanks to the
177                         journaling).  This default value (or any low value)
178                         will hurt performance, but it's good for data-safety.
179                         Setting it to 0 will have the same effect as leaving
180                         it at the default (5 seconds).
181                         Setting it to very large values will improve
182                         performance.
183
184 barrier=<0|1(*)>        This enables/disables the use of write barriers in
185 barrier(*)              the jbd code.  barrier=0 disables, barrier=1 enables.
186 nobarrier               This also requires an IO stack which can support
187                         barriers, and if jbd gets an error on a barrier
188                         write, it will disable again with a warning.
189                         Write barriers enforce proper on-disk ordering
190                         of journal commits, making volatile disk write caches
191                         safe to use, at some performance penalty.  If
192                         your disks are battery-backed in one way or another,
193                         disabling barriers may safely improve performance.
194                         The mount options "barrier" and "nobarrier" can
195                         also be used to enable or disable barriers, for
196                         consistency with other ext4 mount options.
197
198 inode_readahead_blks=n  This tuning parameter controls the maximum
199                         number of inode table blocks that ext4's inode
200                         table readahead algorithm will pre-read into
201                         the buffer cache.  The default value is 32 blocks.
202
203 nouser_xattr            Disables Extended User Attributes. If you have extended
204                         attribute support enabled in the kernel configuration
205                         (CONFIG_EXT4_FS_XATTR), extended attribute support
206                         is enabled by default on mount. See the attr(5) manual
207                         page and http://acl.bestbits.at/ for more information
208                         about extended attributes.
209
210 noacl                   This option disables POSIX Access Control List
211                         support. If ACL support is enabled in the kernel
212                         configuration (CONFIG_EXT4_FS_POSIX_ACL), ACL is
213                         enabled by default on mount. See the acl(5) manual
214                         page and http://acl.bestbits.at/ for more information
215                         about acl.
216
217 bsddf           (*)     Make 'df' act like BSD.
218 minixdf                 Make 'df' act like Minix.
219
220 debug                   Extra debugging information is sent to syslog.
221
222 abort                   Simulate the effects of calling ext4_abort() for
223                         debugging purposes.  This is normally used while
224                         remounting a filesystem which is already mounted.
225
226 errors=remount-ro       Remount the filesystem read-only on an error.
227 errors=continue         Keep going on a filesystem error.
228 errors=panic            Panic and halt the machine if an error occurs.
229                         (These mount options override the errors behavior
230                         specified in the superblock, which can be configured
231                         using tune2fs)
232
233 data_err=ignore(*)      Just print an error message if an error occurs
234                         in a file data buffer in ordered mode.
235 data_err=abort          Abort the journal if an error occurs in a file
236                         data buffer in ordered mode.
237
238 grpid                   Give objects the same group ID as their creator.
239 bsdgroups
240
241 nogrpid         (*)     New objects have the group ID of their creator.
242 sysvgroups
243
244 resgid=n                The group ID which may use the reserved blocks.
245
246 resuid=n                The user ID which may use the reserved blocks.
247
248 sb=n                    Use alternate superblock at this location.
249
250 quota                   These options are ignored by the filesystem. They
251 noquota                 are used only by quota tools to recognize volumes
252 grpquota                where quota should be turned on. See documentation
253 usrquota                in the quota-tools package for more details
254                         (http://sourceforge.net/projects/linuxquota).
255
256 jqfmt=<quota type>      These options tell filesystem details about quota
257 usrjquota=<file>        so that quota information can be properly updated
258 grpjquota=<file>        during journal replay. They replace the above
259                         quota options. See documentation in the quota-tools
260                         package for more details
261                         (http://sourceforge.net/projects/linuxquota).
262
263 stripe=n                Number of filesystem blocks that mballoc will try
264                         to use for allocation size and alignment. For RAID5/6
265                         systems this should be the number of data
266                         disks *  RAID chunk size in file system blocks.
267
268 delalloc        (*)     Defer block allocation until just before ext4
269                         writes out the block(s) in question.  This
270                         allows ext4 to better allocation decisions
271                         more efficiently.
272 nodelalloc              Disable delayed allocation.  Blocks are allocated
273                         when the data is copied from userspace to the
274                         page cache, either via the write(2) system call
275                         or when an mmap'ed page which was previously
276                         unallocated is written for the first time.
277
278 max_batch_time=usec     Maximum amount of time ext4 should wait for
279                         additional filesystem operations to be batch
280                         together with a synchronous write operation.
281                         Since a synchronous write operation is going to
282                         force a commit and then a wait for the I/O
283                         complete, it doesn't cost much, and can be a
284                         huge throughput win, we wait for a small amount
285                         of time to see if any other transactions can
286                         piggyback on the synchronous write.   The
287                         algorithm used is designed to automatically tune
288                         for the speed of the disk, by measuring the
289                         amount of time (on average) that it takes to
290                         finish committing a transaction.  Call this time
291                         the "commit time".  If the time that the
292                         transaction has been running is less than the
293                         commit time, ext4 will try sleeping for the
294                         commit time to see if other operations will join
295                         the transaction.   The commit time is capped by
296                         the max_batch_time, which defaults to 15000us
297                         (15ms).   This optimization can be turned off
298                         entirely by setting max_batch_time to 0.
299
300 min_batch_time=usec     This parameter sets the commit time (as
301                         described above) to be at least min_batch_time.
302                         It defaults to zero microseconds.  Increasing
303                         this parameter may improve the throughput of
304                         multi-threaded, synchronous workloads on very
305                         fast disks, at the cost of increasing latency.
306
307 journal_ioprio=prio     The I/O priority (from 0 to 7, where 0 is the
308                         highest priority) which should be used for I/O
309                         operations submitted by kjournald2 during a
310                         commit operation.  This defaults to 3, which is
311                         a slightly higher priority than the default I/O
312                         priority.
313
314 auto_da_alloc(*)        Many broken applications don't use fsync() when 
315 noauto_da_alloc         replacing existing files via patterns such as
316                         fd = open("foo.new")/write(fd,..)/close(fd)/
317                         rename("foo.new", "foo"), or worse yet,
318                         fd = open("foo", O_TRUNC)/write(fd,..)/close(fd).
319                         If auto_da_alloc is enabled, ext4 will detect
320                         the replace-via-rename and replace-via-truncate
321                         patterns and force that any delayed allocation
322                         blocks are allocated such that at the next
323                         journal commit, in the default data=ordered
324                         mode, the data blocks of the new file are forced
325                         to disk before the rename() operation is
326                         committed.  This provides roughly the same level
327                         of guarantees as ext3, and avoids the
328                         "zero-length" problem that can happen when a
329                         system crashes before the delayed allocation
330                         blocks are forced to disk.
331
332 noinit_itable           Do not initialize any uninitialized inode table
333                         blocks in the background.  This feature may be
334                         used by installation CD's so that the install
335                         process can complete as quickly as possible; the
336                         inode table initialization process would then be
337                         deferred until the next time the  file system
338                         is unmounted.
339
340 init_itable=n           The lazy itable init code will wait n times the
341                         number of milliseconds it took to zero out the
342                         previous block group's inode table.  This
343                         minimizes the impact on the system performance
344                         while file system's inode table is being initialized.
345
346 discard                 Controls whether ext4 should issue discard/TRIM
347 nodiscard(*)            commands to the underlying block device when
348                         blocks are freed.  This is useful for SSD devices
349                         and sparse/thinly-provisioned LUNs, but it is off
350                         by default until sufficient testing has been done.
351
352 nouid32                 Disables 32-bit UIDs and GIDs.  This is for
353                         interoperability  with  older kernels which only
354                         store and expect 16-bit values.
355
356 block_validity          This options allows to enables/disables the in-kernel
357 noblock_validity        facility for tracking filesystem metadata blocks
358                         within internal data structures. This allows multi-
359                         block allocator and other routines to quickly locate
360                         extents which might overlap with filesystem metadata
361                         blocks. This option is intended for debugging
362                         purposes and since it negatively affects the
363                         performance, it is off by default.
364
365 dioread_lock            Controls whether or not ext4 should use the DIO read
366 dioread_nolock          locking. If the dioread_nolock option is specified
367                         ext4 will allocate uninitialized extent before buffer
368                         write and convert the extent to initialized after IO
369                         completes. This approach allows ext4 code to avoid
370                         using inode mutex, which improves scalability on high
371                         speed storages. However this does not work with
372                         data journaling and dioread_nolock option will be
373                         ignored with kernel warning. Note that dioread_nolock
374                         code path is only used for extent-based files.
375                         Because of the restrictions this options comprises
376                         it is off by default (e.g. dioread_lock).
377
378 max_dir_size_kb=n       This limits the size of directories so that any
379                         attempt to expand them beyond the specified
380                         limit in kilobytes will cause an ENOSPC error.
381                         This is useful in memory constrained
382                         environments, where a very large directory can
383                         cause severe performance problems or even
384                         provoke the Out Of Memory killer.  (For example,
385                         if there is only 512mb memory available, a 176mb
386                         directory may seriously cramp the system's style.)
387
388 i_version               Enable 64-bit inode version support. This option is
389                         off by default.
390
391 Data Mode
392 =========
393 There are 3 different data modes:
394
395 * writeback mode
396 In data=writeback mode, ext4 does not journal data at all.  This mode provides
397 a similar level of journaling as that of XFS, JFS, and ReiserFS in its default
398 mode - metadata journaling.  A crash+recovery can cause incorrect data to
399 appear in files which were written shortly before the crash.  This mode will
400 typically provide the best ext4 performance.
401
402 * ordered mode
403 In data=ordered mode, ext4 only officially journals metadata, but it logically
404 groups metadata information related to data changes with the data blocks into a
405 single unit called a transaction.  When it's time to write the new metadata
406 out to disk, the associated data blocks are written first.  In general,
407 this mode performs slightly slower than writeback but significantly faster than journal mode.
408
409 * journal mode
410 data=journal mode provides full data and metadata journaling.  All new data is
411 written to the journal first, and then to its final location.
412 In the event of a crash, the journal can be replayed, bringing both data and
413 metadata into a consistent state.  This mode is the slowest except when data
414 needs to be read from and written to disk at the same time where it
415 outperforms all others modes.  Enabling this mode will disable delayed
416 allocation and O_DIRECT support.
417
418 /proc entries
419 =============
420
421 Information about mounted ext4 file systems can be found in
422 /proc/fs/ext4.  Each mounted filesystem will have a directory in
423 /proc/fs/ext4 based on its device name (i.e., /proc/fs/ext4/hdc or
424 /proc/fs/ext4/dm-0).   The files in each per-device directory are shown
425 in table below.
426
427 Files in /proc/fs/ext4/<devname>
428 ..............................................................................
429  File            Content
430  mb_groups       details of multiblock allocator buddy cache of free blocks
431 ..............................................................................
432
433 /sys entries
434 ============
435
436 Information about mounted ext4 file systems can be found in
437 /sys/fs/ext4.  Each mounted filesystem will have a directory in
438 /sys/fs/ext4 based on its device name (i.e., /sys/fs/ext4/hdc or
439 /sys/fs/ext4/dm-0).   The files in each per-device directory are shown
440 in table below.
441
442 Files in /sys/fs/ext4/<devname>
443 (see also Documentation/ABI/testing/sysfs-fs-ext4)
444 ..............................................................................
445  File                         Content
446
447  delayed_allocation_blocks    This file is read-only and shows the number of
448                               blocks that are dirty in the page cache, but
449                               which do not have their location in the
450                               filesystem allocated yet.
451
452  inode_goal                   Tuning parameter which (if non-zero) controls
453                               the goal inode used by the inode allocator in
454                               preference to all other allocation heuristics.
455                               This is intended for debugging use only, and
456                               should be 0 on production systems.
457
458  inode_readahead_blks         Tuning parameter which controls the maximum
459                               number of inode table blocks that ext4's inode
460                               table readahead algorithm will pre-read into
461                               the buffer cache
462
463  lifetime_write_kbytes        This file is read-only and shows the number of
464                               kilobytes of data that have been written to this
465                               filesystem since it was created.
466
467  max_writeback_mb_bump        The maximum number of megabytes the writeback
468                               code will try to write out before move on to
469                               another inode.
470
471  mb_group_prealloc            The multiblock allocator will round up allocation
472                               requests to a multiple of this tuning parameter if
473                               the stripe size is not set in the ext4 superblock
474
475  mb_max_to_scan               The maximum number of extents the multiblock
476                               allocator will search to find the best extent
477
478  mb_min_to_scan               The minimum number of extents the multiblock
479                               allocator will search to find the best extent
480
481  mb_order2_req                Tuning parameter which controls the minimum size
482                               for requests (as a power of 2) where the buddy
483                               cache is used
484
485  mb_stats                     Controls whether the multiblock allocator should
486                               collect statistics, which are shown during the
487                               unmount. 1 means to collect statistics, 0 means
488                               not to collect statistics
489
490  mb_stream_req                Files which have fewer blocks than this tunable
491                               parameter will have their blocks allocated out
492                               of a block group specific preallocation pool, so
493                               that small files are packed closely together.
494                               Each large file will have its blocks allocated
495                               out of its own unique preallocation pool.
496
497  session_write_kbytes         This file is read-only and shows the number of
498                               kilobytes of data that have been written to this
499                               filesystem since it was mounted.
500 ..............................................................................
501
502 Ioctls
503 ======
504
505 There is some Ext4 specific functionality which can be accessed by applications
506 through the system call interfaces. The list of all Ext4 specific ioctls are
507 shown in the table below.
508
509 Table of Ext4 specific ioctls
510 ..............................................................................
511  Ioctl                        Description
512  EXT4_IOC_GETFLAGS            Get additional attributes associated with inode.
513                               The ioctl argument is an integer bitfield, with
514                               bit values described in ext4.h. This ioctl is an
515                               alias for FS_IOC_GETFLAGS.
516
517  EXT4_IOC_SETFLAGS            Set additional attributes associated with inode.
518                               The ioctl argument is an integer bitfield, with
519                               bit values described in ext4.h. This ioctl is an
520                               alias for FS_IOC_SETFLAGS.
521
522  EXT4_IOC_GETVERSION
523  EXT4_IOC_GETVERSION_OLD
524                               Get the inode i_generation number stored for
525                               each inode. The i_generation number is normally
526                               changed only when new inode is created and it is
527                               particularly useful for network filesystems. The
528                               '_OLD' version of this ioctl is an alias for
529                               FS_IOC_GETVERSION.
530
531  EXT4_IOC_SETVERSION
532  EXT4_IOC_SETVERSION_OLD
533                               Set the inode i_generation number stored for
534                               each inode. The '_OLD' version of this ioctl
535                               is an alias for FS_IOC_SETVERSION.
536
537  EXT4_IOC_GROUP_EXTEND        This ioctl has the same purpose as the resize
538                               mount option. It allows to resize filesystem
539                               to the end of the last existing block group,
540                               further resize has to be done with resize2fs,
541                               either online, or offline. The argument points
542                               to the unsigned logn number representing the
543                               filesystem new block count.
544
545  EXT4_IOC_MOVE_EXT            Move the block extents from orig_fd (the one
546                               this ioctl is pointing to) to the donor_fd (the
547                               one specified in move_extent structure passed
548                               as an argument to this ioctl). Then, exchange
549                               inode metadata between orig_fd and donor_fd.
550                               This is especially useful for online
551                               defragmentation, because the allocator has the
552                               opportunity to allocate moved blocks better,
553                               ideally into one contiguous extent.
554
555  EXT4_IOC_GROUP_ADD           Add a new group descriptor to an existing or
556                               new group descriptor block. The new group
557                               descriptor is described by ext4_new_group_input
558                               structure, which is passed as an argument to
559                               this ioctl. This is especially useful in
560                               conjunction with EXT4_IOC_GROUP_EXTEND,
561                               which allows online resize of the filesystem
562                               to the end of the last existing block group.
563                               Those two ioctls combined is used in userspace
564                               online resize tool (e.g. resize2fs).
565
566  EXT4_IOC_MIGRATE             This ioctl operates on the filesystem itself.
567                               It converts (migrates) ext3 indirect block mapped
568                               inode to ext4 extent mapped inode by walking
569                               through indirect block mapping of the original
570                               inode and converting contiguous block ranges
571                               into ext4 extents of the temporary inode. Then,
572                               inodes are swapped. This ioctl might help, when
573                               migrating from ext3 to ext4 filesystem, however
574                               suggestion is to create fresh ext4 filesystem
575                               and copy data from the backup. Note, that
576                               filesystem has to support extents for this ioctl
577                               to work.
578
579  EXT4_IOC_ALLOC_DA_BLKS       Force all of the delay allocated blocks to be
580                               allocated to preserve application-expected ext3
581                               behaviour. Note that this will also start
582                               triggering a write of the data blocks, but this
583                               behaviour may change in the future as it is
584                               not necessary and has been done this way only
585                               for sake of simplicity.
586
587  EXT4_IOC_RESIZE_FS           Resize the filesystem to a new size.  The number
588                               of blocks of resized filesystem is passed in via
589                               64 bit integer argument.  The kernel allocates
590                               bitmaps and inode table, the userspace tool thus
591                               just passes the new number of blocks.
592
593 ..............................................................................
594
595 References
596 ==========
597
598 kernel source:  <file:fs/ext4/>
599                 <file:fs/jbd2/>
600
601 programs:       http://e2fsprogs.sourceforge.net/
602
603 useful links:   http://fedoraproject.org/wiki/ext3-devel
604                 http://www.bullopensource.org/ext4/
605                 http://ext4.wiki.kernel.org/index.php/Main_Page
606                 http://fedoraproject.org/wiki/Features/Ext4