f2fs versus ext4: our take on the ongoing battle
Originally developed by Samsung, F2FS (short for Flash-Friendly File System) has been around since 2012, initially merged in Linux Kernel version 3.8. Recently, OnePlus decided to include F2FS instead of EXT4 on the OnePlus 3T. An increasing number of people are already tagging F2FS as “the savior of reading and write speed.”
EXT4, the current “standard” filesystem for Android, isn’t as optimized for flash storage as F2FS is, which results in the slower read/write speeds. However, that does not necessarily mean it is worse, as it compensates for the lack of speed with a robust and reliable environment. Out of the two, EXT4 is more likely to endure crashes and sudden shutdowns.
The community is divided into three factions: the first, representing the people who back EXT4 because it works just fine. The second, representing the people who promise F2FS is the future. The third, well, the ones who are confused and clueless. For the people of the third faction, this publication will help you tons.
Compatibility
Compatibility is an issue every new iteration or introduction into the Android development scene has to face. As EXT4 has been the standard for such a long time now, almost all of the devices readily support it. F2FS, on the other hand, is currently limited to an increasing number of devices that “support” it.
Looking at the paragraph above makes me want to clarify the meaning of a “device” supporting a specified file system. We’re taking a “device” as the corporate representative of a supporting ROM, Kernel, and Recovery.
An In-depth look
This section is for the more technically inclined. Solid state drives, (the current technology used for storage on modern mobile devices, ) has a different geometry and structure compared to the hard disk drives because they are no moving parts.
As a result, it’s important to take these differences into account when working on things like I/O schedulers and file systems, which are directly interfacing with that hardware.
Some ways that F2FS does this over EXT4 are by structuring the file system in a log-based format (entries are written to the top of a queue and pushed down sequentially). The above results in lower overhead (this is part of the speed mentioned above) and auto trimming so that stale nodes are cleaned up and removed, allowing the log to stay clean.
The above also explains how F2FS can perform better in reading/write speeds as the geometry is consistent rather than changing due to moving parts.
One reason that EXT4 is seen as more stable than F2FS is the work being done to EXT4 is less intensive than F2FS. The changes to EXT4 are small or isolated and don’t change how the file system functions much at all. F2FS on the other hand often has large patches which add a major feature or change.
Who’s winning?
To help you choose which file system is better for you, I’ll lay off several known strong points for each of them.
F2FS is fast, and that’s all there is to it. It takes into account how flash storage works and has low overhead/latency, which makes the phone feel quicker. That’s the only major feature that will have a visible impact, everything else that is different is under the hood changes. On the other hand, EXT4 is selective, performing slow for some devices and fast for the others while remaining consistently stable. EXT4 is far more compatible than F2FS currently is.
If you’re looking for a file system that works just fine, EXT4 it is. However, if you prefer speed over stability and being cutting edge, F2FS it is.
The rage, the hype, and the battle. The topic we’re dealing with has been the “hot topic” of the community for a while now. After several comparisons and debates across the community, people seem to be craving for more, for yet another comparison between the two.
Новая файловая система для Flash-накопителей от Samsung и сравнение производительности
Инженеры из компании Samsung представили в списке рассылки разработчиков ядра Linux набор патчей с реализацией новой файловой системы F2FS (Flash-Friendly File System), разработанной специально для использования на накопителях, использующих NAND Flash, таких как SSD, eMMC и SD карты. Кроме патчей для ядра Linux также опубликован первый релиз пакета f2fs-tools, содержащего коллекцию утилит для обслуживания разделов F2FS (пока в состав входит только mkfs.f2fs, но в ближайшее время обещают добавить утилиту fsck и набор отладочных инструментов). Код всех составных частей распространяется в рамках лицензии GPLv2.
В отличие от файловых систем общего назначения, проект F2FS разработан специально с учётом специфичных особенностей NAND Flash и оптимизирован для памяти с неизменным временем доступа. Для минимизации случаев перезаписи данных в F2FS используются структуры в форме лога, обеспечивающие равномерное использование блоков данных для снижения износа NAND Flash. Отмечается, что в процессе разработки F2FS были учтены проблемы ранее доступных специализированных ФС на основе структур в форме лога и предприняты все усилия для устранения известных недостатков, таких как большое потребление памяти, высокие накладные расходы при выполнении операций очистки и эффект снежного кома для Wandering-деревьев (в ситуации когда вместо перезаписи создаются новые элементы (меняется номер блока), для деревьев в которых родительский узел ссылается на дочерние узлы, изменение узла приводит к перестроению всех вышележащих узлов). Кроме традиционной для UNIX схемы разграничения доступа, F2FS предоставляет такие механизмы, как xattr и POSIX ACL.
Раздел F2FS формируется из сегментов размером 2 Мб, сегменты группируются в секции, которые в свою очередь объединяются в зоны. Для адаптации F2FS к различным видам NAND Flash, которые отличаются своими характеристиками в зависимости от внутренней геометрии и схемы управления, предусмотрен широкий спектр параметров для управления структурой распределения данных в разделе и предоставлена возможность выбора различных алгоритмов очистки и выделения блоков. Для выполнения операций чистки реализован специальный сборщик мусора, выполняемый в фоне в моменты простоя системы. Для обеспечения целостности используется модель с фиксацией контрольных точек и возможностью отката изменений (roll-back) в случае проблем. Для ускорения выполнения операций в процессе работы основные индексы с информацией о распределении данных хранятся в оперативной памяти.
Представлены результаты оценки производительности файловых систем EXT4 и NILFS2 в сравнении F2FS, новой файловой системы для Flash-накопителей, разработанной в компании Samsung. Тестирование проводилось как на обычном ПК с CPU Core i5 2500, так и на смартфоне a Galaxy S3 с прошивкой на базе Android 4.0.4. В обоих конфигурация использовалась SD-карта Transcend 16GB class 10;
Производительность F2FS оказалась выше конкурентов в тестах на случайную и последовательную буферизированную запись, запись cо сбросом буферов через fsync и случайное чтение данных. При оценке времени монтирования лидером стала ФС EXT4, F2FS оказалась на втором месте.
Файловые системы Android
Файловая система представляет собой своего рода структуру того или иного накопителя. Она отвечает за то, какой максимальный объем файла можно сохранить в памяти, длину их названий, а также за организацию циклов записи или чтения. Файловые системы выступают в роли посредников между программным кодом и физическим вместилищем.
Для разных операционных систем и типов устройств существуют отдельные ФС и гаджеты на ОС Android, не являются исключением. Давайте разберемся, какие файловые системы поддерживает Android и для каких целей используется каждая из них?
Файловые системы Android
1. Yaffs и Yaffs2
Создателем файловой системы Yaffs (Yet Another Flash File System) является Чарльз Мэннинг, родом из Новой Зеландии. Данная ФС предназначается для организации работы флеш-накопителей и оперативной памяти. Основным ее преимуществом является повышение сроков эксплуатации модулей памяти, так как система автоматически пропускает ячейки, предназначенный для однократной записи. Yaffs2 использовалась для организации работы внутренней памяти гаджетов Android версии 2.2 и 2.3.
2. VFAT
Vfat не является полноценной самостоятельной файловой системой, а представляет собой расширение FAT. Доработанная версия позволяет сохранять файлы с длинными именами, но по всем остальным характеристикам является морально устаревшей. Vfat может использоваться на картах памяти, а операционные системы на базе ОС Андроид полностью их поддерживают. В основном, это файловая система флешки android.
3. F2FS
F2FS (Flash Friendly File System) – файловая система, которая предназначена в первую очередь на работу с флеш-памятью и SSD-накопителями. Разработал ее сотрудник компании Samsung, Ким Чэ Гык, а после публикации исходного кода она была доработана другими инженерами компании. F2FS может использоваться на картах памяти SD/MMC, а также со множеством других типов памяти. Для полноценной кастомизации существует целый набор утилит. Из преимуществ можно отметить хорошую гибкость в настройке, высокие показатели сохранения жизненного цикла блоков памяти, а также хранение данных в виде журнала. Хорошую скорость работы обеспечивает то, что индексы данных сохраняются в оперативную память, а поддержка F2FS включена в ядро Linux, начиная с версии 3.8.
4. Ext2-Ext4
Ext2-Ext4 – основные файловые системы Android. Именно они используются для организации работы внутреннего хранилища на большинстве современных гаджетов, и если первые устройства работали под версиями Ext2, то начиная с версии Android 4, основными стали Ext3, а потом и Ext4. Основное отличие между вариациями заключается в наличие журналирования. То есть, если в процессе записи или чтения данных происходит системный сбой, например, неожиданное отключение питания, не произойдет потери или повреждения данных. Несмотря на то, что в основном ФС формата Ext используется в основном в блочных накопителях, пользователи могут установить данный тип и для карт памяти, но без сторонних утилит получить к ним доступ из операционных систем, помимо Linux, будет невозможно. Файловая система флэшки Android обычно форматируются в FAT (VFAT) или NTFS, а флеш-память — в Ext3 или Ext4.
5. UBIFS
mSATA SSD 16 GB Sandisk — SDSA3DD-016G
UBIFS – файловая система, предназначенная исключительно для памяти по типу NAND (флеш-накопители, применяемые на мобильных устройствах). Ее основное преимущество — это снижение износа носителей данных. Состоит такая ФС из двух слоев — UBI (отвечает за работу и связь с физическим носителем) и UBIFS (сама файловая система). Разработчиком UBIFS является компания Nokia, но встретить подобную файловую систему можно не только на оригинальных устройствах от данного производителя, но и на других гаджетах, например, китайского изготовления.
6. Samsung RFS
Samsung RFS – разработанная корейской компанией Samsung файловая система для устройств на базе ОС Linux, а одной из разновидностей последнего является Android. Предназначается фирменная ФС для флеш-памяти NAND и используется во многих гаджетах собственного производства. Для облегчения работы с файлами используется таблица формата FAT, что позволяет максимально просто произвести запись файлов на флэш-память и их чтение. Специфика RFS учитывает особенности NAND накопителей, что позволяет увеличить длительность их эксплуатации, а также снизить вероятность потери данных при системных сбоях и случайных отключениях питания.
7. SDCardFS
Компания Google долгое время использовала в своих устройствах файловую систему FUSE, но она имела ряд недостатков, среди которых необходимо отметить малое количество памяти, выделяемой под приложения под приложения, а также большое потребление хранилища при кэшировнии данных. На замену FUSE пришла SDCardFS, которая решала эти проблемы, но представляла собой своего рода оболочку, эмулирующую FAT32. Она отправляет данные файловым системам нижнего уровня, что позволяет оптимизировать работу смартфонов, а также исправляет ошибки, связанные с передачей данных на компьютер и обратно. SDCardFS по своей сути не является классической файловой системой, но значительно сказывается на скорости работы смартфонов или планшетов на Android.
Выводы
Файловые системы Android самые разнообразные. Среди них есть как общие ФС, предназначенные для работы с ОС на базе Linux, так и специфические, которые используются в NAND-накопителях. Несмотря на такое разнообразие, производители все же прикладывают совместные усилия для продвижения и улучшения той или иной файловой системы, так как именно от работы внутренних составляющих зависит будущее рынка Android-гаджетов.
Стоит также отметить тот факт, что над улучшением различных файловых систем могут одновременно работать конкурирующие концерны, и именно такое объединение заставляет цифровые технологии развиваться, независимо от того, насколько яростна борьба на потребительском рынке. И только производители смартфонов определяют, какая файловая система на Android работает лучше при тех или иных обстоятельствах.
linux на f2fs
Покупаю компьютер, завтра должен приехать. Место на диске использую не много, посмотрел цены на ssd и на hdd и решил, что лучше куплю 120 gb ssd. Сейчас сижу и думаю какую файловую систему выбрать, сейчас использую ext4 но насколько я знаю f2fs специально разработана для flash памяти. Если смысл ставить систему на f2fs. Может уже у кого стоит система на f2fs? Поделитесь опытом стоит ли оно того.
Не стоит. Линукс не винда, работает из оперативы, виндом не вращает каждые две минуты. В таком режиме у тебя любой диск проживет не один год, выбор ФС тут сыграет разве что на ощущении, что ты не такой как все что-то «настроил».
[qoute]что ты не такой как все что-то «настроил»[/qoute]таких ощущений крыше выше(арч + среди всех друзей и знакомых ни у кого не стоит linux).