Merge branch 'sh/dwarf-unwinder'
[pandora-kernel.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,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 * 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 * efficent 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 conjuction 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_async_commit    Commit block can be written to disk without waiting
138                         for descriptor blocks. If enabled older kernels cannot
139                         mount the device.
140
141 journal=update          Update the ext4 file system's journal to the current
142                         format.
143
144 journal_dev=devnum      When the external journal device's major/minor numbers
145                         have changed, this option allows the user to specify
146                         the new journal location.  The journal device is
147                         identified through its new major/minor numbers encoded
148                         in devnum.
149
150 noload                  Don't load the journal on mounting.  Note that
151                         if the filesystem was not unmounted cleanly,
152                         skipping the journal replay will lead to the
153                         filesystem containing inconsistencies that can
154                         lead to any number of problems.
155
156 data=journal            All data are committed into the journal prior to being
157                         written into the main file system.
158
159 data=ordered    (*)     All data are forced directly out to the main file
160                         system prior to its metadata being committed to the
161                         journal.
162
163 data=writeback          Data ordering is not preserved, data may be written
164                         into the main file system after its metadata has been
165                         committed to the journal.
166
167 commit=nrsec    (*)     Ext4 can be told to sync all its data and metadata
168                         every 'nrsec' seconds. The default value is 5 seconds.
169                         This means that if you lose your power, you will lose
170                         as much as the latest 5 seconds of work (your
171                         filesystem will not be damaged though, thanks to the
172                         journaling).  This default value (or any low value)
173                         will hurt performance, but it's good for data-safety.
174                         Setting it to 0 will have the same effect as leaving
175                         it at the default (5 seconds).
176                         Setting it to very large values will improve
177                         performance.
178
179 barrier=<0|1(*)>        This enables/disables the use of write barriers in
180 barrier(*)              the jbd code.  barrier=0 disables, barrier=1 enables.
181 nobarrier               This also requires an IO stack which can support
182                         barriers, and if jbd gets an error on a barrier
183                         write, it will disable again with a warning.
184                         Write barriers enforce proper on-disk ordering
185                         of journal commits, making volatile disk write caches
186                         safe to use, at some performance penalty.  If
187                         your disks are battery-backed in one way or another,
188                         disabling barriers may safely improve performance.
189                         The mount options "barrier" and "nobarrier" can
190                         also be used to enable or disable barriers, for
191                         consistency with other ext4 mount options.
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 abort                   Simulate the effects of calling ext4_abort() for
233                         debugging purposes.  This is normally used while
234                         remounting a filesystem which is already mounted.
235
236 errors=remount-ro       Remount the filesystem read-only on an error.
237 errors=continue         Keep going on a filesystem error.
238 errors=panic            Panic and halt the machine if an error occurs.
239                         (These mount options override the errors behavior
240                         specified in the superblock, which can be configured
241                         using tune2fs)
242
243 data_err=ignore(*)      Just print an error message if an error occurs
244                         in a file data buffer in ordered mode.
245 data_err=abort          Abort the journal if an error occurs in a file
246                         data buffer in ordered mode.
247
248 grpid                   Give objects the same group ID as their creator.
249 bsdgroups
250
251 nogrpid         (*)     New objects have the group ID of their creator.
252 sysvgroups
253
254 resgid=n                The group ID which may use the reserved blocks.
255
256 resuid=n                The user ID which may use the reserved blocks.
257
258 sb=n                    Use alternate superblock at this location.
259
260 quota                   These options are ignored by the filesystem. They
261 noquota                 are used only by quota tools to recognize volumes
262 grpquota                where quota should be turned on. See documentation
263 usrquota                in the quota-tools package for more details
264                         (http://sourceforge.net/projects/linuxquota).
265
266 jqfmt=<quota type>      These options tell filesystem details about quota
267 usrjquota=<file>        so that quota information can be properly updated
268 grpjquota=<file>        during journal replay. They replace the above
269                         quota options. See documentation in the quota-tools
270                         package for more details
271                         (http://sourceforge.net/projects/linuxquota).
272
273 bh              (*)     ext4 associates buffer heads to data pages to
274 nobh                    (a) cache disk block mapping information
275                         (b) link pages into transaction to provide
276                             ordering guarantees.
277                         "bh" option forces use of buffer heads.
278                         "nobh" option tries to avoid associating buffer
279                         heads (supported only for "writeback" mode).
280
281 stripe=n                Number of filesystem blocks that mballoc will try
282                         to use for allocation size and alignment. For RAID5/6
283                         systems this should be the number of data
284                         disks *  RAID chunk size in file system blocks.
285
286 delalloc        (*)     Defer block allocation until just before ext4
287                         writes out the block(s) in question.  This
288                         allows ext4 to better allocation decisions
289                         more efficiently.
290 nodelalloc              Disable delayed allocation.  Blocks are allocated
291                         when the data is copied from userspace to the
292                         page cache, either via the write(2) system call
293                         or when an mmap'ed page which was previously
294                         unallocated is written for the first time.
295
296 max_batch_time=usec     Maximum amount of time ext4 should wait for
297                         additional filesystem operations to be batch
298                         together with a synchronous write operation.
299                         Since a synchronous write operation is going to
300                         force a commit and then a wait for the I/O
301                         complete, it doesn't cost much, and can be a
302                         huge throughput win, we wait for a small amount
303                         of time to see if any other transactions can
304                         piggyback on the synchronous write.   The
305                         algorithm used is designed to automatically tune
306                         for the speed of the disk, by measuring the
307                         amount of time (on average) that it takes to
308                         finish committing a transaction.  Call this time
309                         the "commit time".  If the time that the
310                         transaction has been running is less than the
311                         commit time, ext4 will try sleeping for the
312                         commit time to see if other operations will join
313                         the transaction.   The commit time is capped by
314                         the max_batch_time, which defaults to 15000us
315                         (15ms).   This optimization can be turned off
316                         entirely by setting max_batch_time to 0.
317
318 min_batch_time=usec     This parameter sets the commit time (as
319                         described above) to be at least min_batch_time.
320                         It defaults to zero microseconds.  Increasing
321                         this parameter may improve the throughput of
322                         multi-threaded, synchronous workloads on very
323                         fast disks, at the cost of increasing latency.
324
325 journal_ioprio=prio     The I/O priority (from 0 to 7, where 0 is the
326                         highest priorty) which should be used for I/O
327                         operations submitted by kjournald2 during a
328                         commit operation.  This defaults to 3, which is
329                         a slightly higher priority than the default I/O
330                         priority.
331
332 auto_da_alloc(*)        Many broken applications don't use fsync() when 
333 noauto_da_alloc         replacing existing files via patterns such as
334                         fd = open("foo.new")/write(fd,..)/close(fd)/
335                         rename("foo.new", "foo"), or worse yet,
336                         fd = open("foo", O_TRUNC)/write(fd,..)/close(fd).
337                         If auto_da_alloc is enabled, ext4 will detect
338                         the replace-via-rename and replace-via-truncate
339                         patterns and force that any delayed allocation
340                         blocks are allocated such that at the next
341                         journal commit, in the default data=ordered
342                         mode, the data blocks of the new file are forced
343                         to disk before the rename() operation is
344                         committed.  This provides roughly the same level
345                         of guarantees as ext3, and avoids the
346                         "zero-length" problem that can happen when a
347                         system crashes before the delayed allocation
348                         blocks are forced to disk.
349
350 Data Mode
351 =========
352 There are 3 different data modes:
353
354 * writeback mode
355 In data=writeback mode, ext4 does not journal data at all.  This mode provides
356 a similar level of journaling as that of XFS, JFS, and ReiserFS in its default
357 mode - metadata journaling.  A crash+recovery can cause incorrect data to
358 appear in files which were written shortly before the crash.  This mode will
359 typically provide the best ext4 performance.
360
361 * ordered mode
362 In data=ordered mode, ext4 only officially journals metadata, but it logically
363 groups metadata information related to data changes with the data blocks into a
364 single unit called a transaction.  When it's time to write the new metadata
365 out to disk, the associated data blocks are written first.  In general,
366 this mode performs slightly slower than writeback but significantly faster than journal mode.
367
368 * journal mode
369 data=journal mode provides full data and metadata journaling.  All new data is
370 written to the journal first, and then to its final location.
371 In the event of a crash, the journal can be replayed, bringing both data and
372 metadata into a consistent state.  This mode is the slowest except when data
373 needs to be read from and written to disk at the same time where it
374 outperforms all others modes.  Currently ext4 does not have delayed
375 allocation support if this data journalling mode is selected.
376
377 References
378 ==========
379
380 kernel source:  <file:fs/ext4/>
381                 <file:fs/jbd2/>
382
383 programs:       http://e2fsprogs.sourceforge.net/
384
385 useful links:   http://fedoraproject.org/wiki/ext3-devel
386                 http://www.bullopensource.org/ext4/
387                 http://ext4.wiki.kernel.org/index.php/Main_Page
388                 http://fedoraproject.org/wiki/Features/Ext4