Merge branch 'linus' into x86/setup-lzma
[linux-2.6] / 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,nobh' can be faster for some workloads.  (Note
72     however that running mounted with data=writeback can potentially
73     leave stale data exposed in recently written files in case of an
74     unclean shutdown, which could be a security exposure in some
75     situations.)  Configuring the filesystem with a large journal can
76     also be helpful for 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 * fix 32000 subdirectory limit
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 * efficent new ordered mode in JBD2 and ext4(avoid using buffer head to force
101   the ordering)
102
103 2.2 Candidate features for future inclusion
104
105 * Online defrag (patches available but not well tested)
106 * reduced mke2fs time via lazy itable initialization in conjuction with
107   the uninit_bg feature (capability to do this is available in e2fsprogs
108   but a kernel thread to do lazy zeroing of unused inode table blocks
109   after filesystem is first mounted is required for safety)
110
111 There are several others under discussion, whether they all make it in is
112 partly a function of how much time everyone has to work on them. Features like
113 metadata checksumming have been discussed and planned for a bit but no patches
114 exist yet so I'm not sure they're in the near-term roadmap.
115
116 The big performance win will come with mballoc, delalloc and flex_bg
117 grouping of bitmaps and inode tables.  Some test results available here:
118
119  - http://www.bullopensource.org/ext4/20080818-ffsb/ffsb-write-2.6.27-rc1.html
120  - http://www.bullopensource.org/ext4/20080818-ffsb/ffsb-readwrite-2.6.27-rc1.html
121
122 3. Options
123 ==========
124
125 When mounting an ext4 filesystem, the following option are accepted:
126 (*) == default
127
128 ro                      Mount filesystem read only. Note that ext4 will
129                         replay the journal (and thus write to the
130                         partition) even when mounted "read only". The
131                         mount options "ro,noload" can be used to prevent
132                         writes to the filesystem.
133
134 journal_checksum        Enable checksumming of the journal transactions.
135                         This will allow the recovery code in e2fsck and the
136                         kernel to detect corruption in the kernel.  It is a
137                         compatible change and will be ignored by older kernels.
138
139 journal_async_commit    Commit block can be written to disk without waiting
140                         for descriptor blocks. If enabled older kernels cannot
141                         mount the device. This will enable 'journal_checksum'
142                         internally.
143
144 journal=update          Update the ext4 file system's journal to the current
145                         format.
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 noload                  Don't load the journal on mounting.  Note that
154                         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.
161
162 data=ordered    (*)     All data are forced directly out to the main file
163                         system prior to its metadata being committed to the
164                         journal.
165
166 data=writeback          Data ordering is not preserved, data may be written
167                         into the main file system after its metadata has been
168                         committed to the journal.
169
170 commit=nrsec    (*)     Ext4 can be told to sync all its data and metadata
171                         every 'nrsec' seconds. The default value is 5 seconds.
172                         This means that if you lose your power, you will lose
173                         as much as the latest 5 seconds of work (your
174                         filesystem will not be damaged though, thanks to the
175                         journaling).  This default value (or any low value)
176                         will hurt performance, but it's good for data-safety.
177                         Setting it to 0 will have the same effect as leaving
178                         it at the default (5 seconds).
179                         Setting it to very large values will improve
180                         performance.
181
182 barrier=<0|1(*)>        This enables/disables the use of write barriers in
183                         the jbd code.  barrier=0 disables, barrier=1 enables.
184                         This also requires an IO stack which can support
185                         barriers, and if jbd gets an error on a barrier
186                         write, it will disable again with a warning.
187                         Write barriers enforce proper on-disk ordering
188                         of journal commits, making volatile disk write caches
189                         safe to use, at some performance penalty.  If
190                         your disks are battery-backed in one way or another,
191                         disabling barriers may safely improve performance.
192
193 inode_readahead=n       This tuning parameter controls the maximum
194                         number of inode table blocks that ext4's inode
195                         table readahead algorithm will pre-read into
196                         the buffer cache.  The default value is 32 blocks.
197
198 orlov           (*)     This enables the new Orlov block allocator. It is
199                         enabled by default.
200
201 oldalloc                This disables the Orlov block allocator and enables
202                         the old block allocator.  Orlov should have better
203                         performance - we'd like to get some feedback if it's
204                         the contrary for you.
205
206 user_xattr              Enables Extended User Attributes.  Additionally, you
207                         need to have extended attribute support enabled in the
208                         kernel configuration (CONFIG_EXT4_FS_XATTR).  See the
209                         attr(5) manual page and http://acl.bestbits.at/ to
210                         learn more about extended attributes.
211
212 nouser_xattr            Disables Extended User Attributes.
213
214 acl                     Enables POSIX Access Control Lists support.
215                         Additionally, you need to have ACL support enabled in
216                         the kernel configuration (CONFIG_EXT4_FS_POSIX_ACL).
217                         See the acl(5) manual page and http://acl.bestbits.at/
218                         for more information.
219
220 noacl                   This option disables POSIX Access Control List
221                         support.
222
223 reservation
224
225 noreservation
226
227 bsddf           (*)     Make 'df' act like BSD.
228 minixdf                 Make 'df' act like Minix.
229
230 debug                   Extra debugging information is sent to syslog.
231
232 errors=remount-ro       Remount the filesystem read-only on an error.
233 errors=continue         Keep going on a filesystem error.
234 errors=panic            Panic and halt the machine if an error occurs.
235                         (These mount options override the errors behavior
236                         specified in the superblock, which can be configured
237                         using tune2fs)
238
239 data_err=ignore(*)      Just print an error message if an error occurs
240                         in a file data buffer in ordered mode.
241 data_err=abort          Abort the journal if an error occurs in a file
242                         data buffer in ordered mode.
243
244 grpid                   Give objects the same group ID as their creator.
245 bsdgroups
246
247 nogrpid         (*)     New objects have the group ID of their creator.
248 sysvgroups
249
250 resgid=n                The group ID which may use the reserved blocks.
251
252 resuid=n                The user ID which may use the reserved blocks.
253
254 sb=n                    Use alternate superblock at this location.
255
256 quota
257 noquota
258 grpquota
259 usrquota
260
261 bh              (*)     ext4 associates buffer heads to data pages to
262 nobh                    (a) cache disk block mapping information
263                         (b) link pages into transaction to provide
264                             ordering guarantees.
265                         "bh" option forces use of buffer heads.
266                         "nobh" option tries to avoid associating buffer
267                         heads (supported only for "writeback" mode).
268
269 stripe=n                Number of filesystem blocks that mballoc will try
270                         to use for allocation size and alignment. For RAID5/6
271                         systems this should be the number of data
272                         disks *  RAID chunk size in file system blocks.
273 delalloc        (*)     Deferring block allocation until write-out time.
274 nodelalloc              Disable delayed allocation. Blocks are allocation
275                         when data is copied from user to page cache.
276
277 max_batch_time=usec     Maximum amount of time ext4 should wait for
278                         additional filesystem operations to be batch
279                         together with a synchronous write operation.
280                         Since a synchronous write operation is going to
281                         force a commit and then a wait for the I/O
282                         complete, it doesn't cost much, and can be a
283                         huge throughput win, we wait for a small amount
284                         of time to see if any other transactions can
285                         piggyback on the synchronous write.   The
286                         algorithm used is designed to automatically tune
287                         for the speed of the disk, by measuring the
288                         amount of time (on average) that it takes to
289                         finish committing a transaction.  Call this time
290                         the "commit time".  If the time that the
291                         transactoin has been running is less than the
292                         commit time, ext4 will try sleeping for the
293                         commit time to see if other operations will join
294                         the transaction.   The commit time is capped by
295                         the max_batch_time, which defaults to 15000us
296                         (15ms).   This optimization can be turned off
297                         entirely by setting max_batch_time to 0.
298
299 min_batch_time=usec     This parameter sets the commit time (as
300                         described above) to be at least min_batch_time.
301                         It defaults to zero microseconds.  Increasing
302                         this parameter may improve the throughput of
303                         multi-threaded, synchronous workloads on very
304                         fast disks, at the cost of increasing latency.
305
306 journal_ioprio=prio     The I/O priority (from 0 to 7, where 0 is the
307                         highest priorty) which should be used for I/O
308                         operations submitted by kjournald2 during a
309                         commit operation.  This defaults to 3, which is
310                         a slightly higher priority than the default I/O
311                         priority.
312
313 Data Mode
314 =========
315 There are 3 different data modes:
316
317 * writeback mode
318 In data=writeback mode, ext4 does not journal data at all.  This mode provides
319 a similar level of journaling as that of XFS, JFS, and ReiserFS in its default
320 mode - metadata journaling.  A crash+recovery can cause incorrect data to
321 appear in files which were written shortly before the crash.  This mode will
322 typically provide the best ext4 performance.
323
324 * ordered mode
325 In data=ordered mode, ext4 only officially journals metadata, but it logically
326 groups metadata information related to data changes with the data blocks into a
327 single unit called a transaction.  When it's time to write the new metadata
328 out to disk, the associated data blocks are written first.  In general,
329 this mode performs slightly slower than writeback but significantly faster than journal mode.
330
331 * journal mode
332 data=journal mode provides full data and metadata journaling.  All new data is
333 written to the journal first, and then to its final location.
334 In the event of a crash, the journal can be replayed, bringing both data and
335 metadata into a consistent state.  This mode is the slowest except when data
336 needs to be read from and written to disk at the same time where it
337 outperforms all others modes.  Curently ext4 does not have delayed
338 allocation support if this data journalling mode is selected.
339
340 References
341 ==========
342
343 kernel source:  <file:fs/ext4/>
344                 <file:fs/jbd2/>
345
346 programs:       http://e2fsprogs.sourceforge.net/
347
348 useful links:   http://fedoraproject.org/wiki/ext3-devel
349                 http://www.bullopensource.org/ext4/
350                 http://ext4.wiki.kernel.org/index.php/Main_Page
351                 http://fedoraproject.org/wiki/Features/Ext4