ext4: improve handling of conflicting mount options
[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' 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=update          Update the ext4 file system's journal to the current
148                         format.
149
150 journal_dev=devnum      When the external journal device's major/minor numbers
151                         have changed, this option allows the user to specify
152                         the new journal location.  The journal device is
153                         identified through its new major/minor numbers encoded
154                         in devnum.
155
156 norecovery              Don't load the journal on mounting.  Note that
157 noload                  if the filesystem was not unmounted cleanly,
158                         skipping the journal replay will lead to the
159                         filesystem containing inconsistencies that can
160                         lead to any number of problems.
161
162 data=journal            All data are committed into the journal prior to being
163                         written into the main file system.  Enabling
164                         this mode will disable delayed allocation and
165                         O_DIRECT support.
166
167 data=ordered    (*)     All data are forced directly out to the main file
168                         system prior to its metadata being committed to the
169                         journal.
170
171 data=writeback          Data ordering is not preserved, data may be written
172                         into the main file system after its metadata has been
173                         committed to the journal.
174
175 commit=nrsec    (*)     Ext4 can be told to sync all its data and metadata
176                         every 'nrsec' seconds. The default value is 5 seconds.
177                         This means that if you lose your power, you will lose
178                         as much as the latest 5 seconds of work (your
179                         filesystem will not be damaged though, thanks to the
180                         journaling).  This default value (or any low value)
181                         will hurt performance, but it's good for data-safety.
182                         Setting it to 0 will have the same effect as leaving
183                         it at the default (5 seconds).
184                         Setting it to very large values will improve
185                         performance.
186
187 barrier=<0|1(*)>        This enables/disables the use of write barriers in
188 barrier(*)              the jbd code.  barrier=0 disables, barrier=1 enables.
189 nobarrier               This also requires an IO stack which can support
190                         barriers, and if jbd gets an error on a barrier
191                         write, it will disable again with a warning.
192                         Write barriers enforce proper on-disk ordering
193                         of journal commits, making volatile disk write caches
194                         safe to use, at some performance penalty.  If
195                         your disks are battery-backed in one way or another,
196                         disabling barriers may safely improve performance.
197                         The mount options "barrier" and "nobarrier" can
198                         also be used to enable or disable barriers, for
199                         consistency with other ext4 mount options.
200
201 inode_readahead_blks=n  This tuning parameter controls the maximum
202                         number of inode table blocks that ext4's inode
203                         table readahead algorithm will pre-read into
204                         the buffer cache.  The default value is 32 blocks.
205
206 orlov           (*)     This enables the new Orlov block allocator. It is
207                         enabled by default.
208
209 oldalloc                This disables the Orlov block allocator and enables
210                         the old block allocator.  Orlov should have better
211                         performance - we'd like to get some feedback if it's
212                         the contrary for you.
213
214 user_xattr              Enables Extended User Attributes.  Additionally, you
215                         need to have extended attribute support enabled in the
216                         kernel configuration (CONFIG_EXT4_FS_XATTR).  See the
217                         attr(5) manual page and http://acl.bestbits.at/ to
218                         learn more about extended attributes.
219
220 nouser_xattr            Disables Extended User Attributes.
221
222 acl                     Enables POSIX Access Control Lists support.
223                         Additionally, you need to have ACL support enabled in
224                         the kernel configuration (CONFIG_EXT4_FS_POSIX_ACL).
225                         See the acl(5) manual page and http://acl.bestbits.at/
226                         for more information.
227
228 noacl                   This option disables POSIX Access Control List
229                         support.
230
231 bsddf           (*)     Make 'df' act like BSD.
232 minixdf                 Make 'df' act like Minix.
233
234 debug                   Extra debugging information is sent to syslog.
235
236 abort                   Simulate the effects of calling ext4_abort() for
237                         debugging purposes.  This is normally used while
238                         remounting a filesystem which is already mounted.
239
240 errors=remount-ro       Remount the filesystem read-only on an error.
241 errors=continue         Keep going on a filesystem error.
242 errors=panic            Panic and halt the machine if an error occurs.
243                         (These mount options override the errors behavior
244                         specified in the superblock, which can be configured
245                         using tune2fs)
246
247 data_err=ignore(*)      Just print an error message if an error occurs
248                         in a file data buffer in ordered mode.
249 data_err=abort          Abort the journal if an error occurs in a file
250                         data buffer in ordered mode.
251
252 grpid                   Give objects the same group ID as their creator.
253 bsdgroups
254
255 nogrpid         (*)     New objects have the group ID of their creator.
256 sysvgroups
257
258 resgid=n                The group ID which may use the reserved blocks.
259
260 resuid=n                The user ID which may use the reserved blocks.
261
262 sb=n                    Use alternate superblock at this location.
263
264 quota                   These options are ignored by the filesystem. They
265 noquota                 are used only by quota tools to recognize volumes
266 grpquota                where quota should be turned on. See documentation
267 usrquota                in the quota-tools package for more details
268                         (http://sourceforge.net/projects/linuxquota).
269
270 jqfmt=<quota type>      These options tell filesystem details about quota
271 usrjquota=<file>        so that quota information can be properly updated
272 grpjquota=<file>        during journal replay. They replace the above
273                         quota options. See documentation in the quota-tools
274                         package for more details
275                         (http://sourceforge.net/projects/linuxquota).
276
277 stripe=n                Number of filesystem blocks that mballoc will try
278                         to use for allocation size and alignment. For RAID5/6
279                         systems this should be the number of data
280                         disks *  RAID chunk size in file system blocks.
281
282 delalloc        (*)     Defer block allocation until just before ext4
283                         writes out the block(s) in question.  This
284                         allows ext4 to better allocation decisions
285                         more efficiently.
286 nodelalloc              Disable delayed allocation.  Blocks are allocated
287                         when the data is copied from userspace to the
288                         page cache, either via the write(2) system call
289                         or when an mmap'ed page which was previously
290                         unallocated is written for the first time.
291
292 max_batch_time=usec     Maximum amount of time ext4 should wait for
293                         additional filesystem operations to be batch
294                         together with a synchronous write operation.
295                         Since a synchronous write operation is going to
296                         force a commit and then a wait for the I/O
297                         complete, it doesn't cost much, and can be a
298                         huge throughput win, we wait for a small amount
299                         of time to see if any other transactions can
300                         piggyback on the synchronous write.   The
301                         algorithm used is designed to automatically tune
302                         for the speed of the disk, by measuring the
303                         amount of time (on average) that it takes to
304                         finish committing a transaction.  Call this time
305                         the "commit time".  If the time that the
306                         transaction has been running is less than the
307                         commit time, ext4 will try sleeping for the
308                         commit time to see if other operations will join
309                         the transaction.   The commit time is capped by
310                         the max_batch_time, which defaults to 15000us
311                         (15ms).   This optimization can be turned off
312                         entirely by setting max_batch_time to 0.
313
314 min_batch_time=usec     This parameter sets the commit time (as
315                         described above) to be at least min_batch_time.
316                         It defaults to zero microseconds.  Increasing
317                         this parameter may improve the throughput of
318                         multi-threaded, synchronous workloads on very
319                         fast disks, at the cost of increasing latency.
320
321 journal_ioprio=prio     The I/O priority (from 0 to 7, where 0 is the
322                         highest priorty) which should be used for I/O
323                         operations submitted by kjournald2 during a
324                         commit operation.  This defaults to 3, which is
325                         a slightly higher priority than the default I/O
326                         priority.
327
328 auto_da_alloc(*)        Many broken applications don't use fsync() when 
329 noauto_da_alloc         replacing existing files via patterns such as
330                         fd = open("foo.new")/write(fd,..)/close(fd)/
331                         rename("foo.new", "foo"), or worse yet,
332                         fd = open("foo", O_TRUNC)/write(fd,..)/close(fd).
333                         If auto_da_alloc is enabled, ext4 will detect
334                         the replace-via-rename and replace-via-truncate
335                         patterns and force that any delayed allocation
336                         blocks are allocated such that at the next
337                         journal commit, in the default data=ordered
338                         mode, the data blocks of the new file are forced
339                         to disk before the rename() operation is
340                         committed.  This provides roughly the same level
341                         of guarantees as ext3, and avoids the
342                         "zero-length" problem that can happen when a
343                         system crashes before the delayed allocation
344                         blocks are forced to disk.
345
346 noinit_itable           Do not initialize any uninitialized inode table
347                         blocks in the background.  This feature may be
348                         used by installation CD's so that the install
349                         process can complete as quickly as possible; the
350                         inode table initialization process would then be
351                         deferred until the next time the  file system
352                         is unmounted.
353
354 init_itable=n           The lazy itable init code will wait n times the
355                         number of milliseconds it took to zero out the
356                         previous block group's inode table.  This
357                         minimizes the impact on the systme performance
358                         while file system's inode table is being initialized.
359
360 discard                 Controls whether ext4 should issue discard/TRIM
361 nodiscard(*)            commands to the underlying block device when
362                         blocks are freed.  This is useful for SSD devices
363                         and sparse/thinly-provisioned LUNs, but it is off
364                         by default until sufficient testing has been done.
365
366 nouid32                 Disables 32-bit UIDs and GIDs.  This is for
367                         interoperability  with  older kernels which only
368                         store and expect 16-bit values.
369
370 resize                  Allows to resize filesystem to the end of the last
371                         existing block group, further resize has to be done
372                         with resize2fs either online, or offline. It can be
373                         used only with conjunction with remount.
374
375 block_validity          This options allows to enables/disables the in-kernel
376 noblock_validity        facility for tracking filesystem metadata blocks
377                         within internal data structures. This allows multi-
378                         block allocator and other routines to quickly locate
379                         extents which might overlap with filesystem metadata
380                         blocks. This option is intended for debugging
381                         purposes and since it negatively affects the
382                         performance, it is off by default.
383
384 dioread_lock            Controls whether or not ext4 should use the DIO read
385 dioread_nolock          locking. If the dioread_nolock option is specified
386                         ext4 will allocate uninitialized extent before buffer
387                         write and convert the extent to initialized after IO
388                         completes. This approach allows ext4 code to avoid
389                         using inode mutex, which improves scalability on high
390                         speed storages. However this does not work with
391                         data journaling and dioread_nolock option will be
392                         ignored with kernel warning. Note that dioread_nolock
393                         code path is only used for extent-based files.
394                         Because of the restrictions this options comprises
395                         it is off by default (e.g. dioread_lock).
396
397 i_version               Enable 64-bit inode version support. This option is
398                         off by default.
399
400 Data Mode
401 =========
402 There are 3 different data modes:
403
404 * writeback mode
405 In data=writeback mode, ext4 does not journal data at all.  This mode provides
406 a similar level of journaling as that of XFS, JFS, and ReiserFS in its default
407 mode - metadata journaling.  A crash+recovery can cause incorrect data to
408 appear in files which were written shortly before the crash.  This mode will
409 typically provide the best ext4 performance.
410
411 * ordered mode
412 In data=ordered mode, ext4 only officially journals metadata, but it logically
413 groups metadata information related to data changes with the data blocks into a
414 single unit called a transaction.  When it's time to write the new metadata
415 out to disk, the associated data blocks are written first.  In general,
416 this mode performs slightly slower than writeback but significantly faster than journal mode.
417
418 * journal mode
419 data=journal mode provides full data and metadata journaling.  All new data is
420 written to the journal first, and then to its final location.
421 In the event of a crash, the journal can be replayed, bringing both data and
422 metadata into a consistent state.  This mode is the slowest except when data
423 needs to be read from and written to disk at the same time where it
424 outperforms all others modes.  Enabling this mode will disable delayed
425 allocation and O_DIRECT support.
426
427 /proc entries
428 =============
429
430 Information about mounted ext4 file systems can be found in
431 /proc/fs/ext4.  Each mounted filesystem will have a directory in
432 /proc/fs/ext4 based on its device name (i.e., /proc/fs/ext4/hdc or
433 /proc/fs/ext4/dm-0).   The files in each per-device directory are shown
434 in table below.
435
436 Files in /proc/fs/ext4/<devname>
437 ..............................................................................
438  File            Content
439  mb_groups       details of multiblock allocator buddy cache of free blocks
440 ..............................................................................
441
442 /sys entries
443 ============
444
445 Information about mounted ext4 file systems can be found in
446 /sys/fs/ext4.  Each mounted filesystem will have a directory in
447 /sys/fs/ext4 based on its device name (i.e., /sys/fs/ext4/hdc or
448 /sys/fs/ext4/dm-0).   The files in each per-device directory are shown
449 in table below.
450
451 Files in /sys/fs/ext4/<devname>
452 (see also Documentation/ABI/testing/sysfs-fs-ext4)
453 ..............................................................................
454  File                         Content
455
456  delayed_allocation_blocks    This file is read-only and shows the number of
457                               blocks that are dirty in the page cache, but
458                               which do not have their location in the
459                               filesystem allocated yet.
460
461  inode_goal                   Tuning parameter which (if non-zero) controls
462                               the goal inode used by the inode allocator in
463                               preference to all other allocation heuristics.
464                               This is intended for debugging use only, and
465                               should be 0 on production systems.
466
467  inode_readahead_blks         Tuning parameter which controls the maximum
468                               number of inode table blocks that ext4's inode
469                               table readahead algorithm will pre-read into
470                               the buffer cache
471
472  lifetime_write_kbytes        This file is read-only and shows the number of
473                               kilobytes of data that have been written to this
474                               filesystem since it was created.
475
476  max_writeback_mb_bump        The maximum number of megabytes the writeback
477                               code will try to write out before move on to
478                               another inode.
479
480  mb_group_prealloc            The multiblock allocator will round up allocation
481                               requests to a multiple of this tuning parameter if
482                               the stripe size is not set in the ext4 superblock
483
484  mb_max_to_scan               The maximum number of extents the multiblock
485                               allocator will search to find the best extent
486
487  mb_min_to_scan               The minimum number of extents the multiblock
488                               allocator will search to find the best extent
489
490  mb_order2_req                Tuning parameter which controls the minimum size
491                               for requests (as a power of 2) where the buddy
492                               cache is used
493
494  mb_stats                     Controls whether the multiblock allocator should
495                               collect statistics, which are shown during the
496                               unmount. 1 means to collect statistics, 0 means
497                               not to collect statistics
498
499  mb_stream_req                Files which have fewer blocks than this tunable
500                               parameter will have their blocks allocated out
501                               of a block group specific preallocation pool, so
502                               that small files are packed closely together.
503                               Each large file will have its blocks allocated
504                               out of its own unique preallocation pool.
505
506  session_write_kbytes         This file is read-only and shows the number of
507                               kilobytes of data that have been written to this
508                               filesystem since it was mounted.
509 ..............................................................................
510
511 Ioctls
512 ======
513
514 There is some Ext4 specific functionality which can be accessed by applications
515 through the system call interfaces. The list of all Ext4 specific ioctls are
516 shown in the table below.
517
518 Table of Ext4 specific ioctls
519 ..............................................................................
520  Ioctl                        Description
521  EXT4_IOC_GETFLAGS            Get additional attributes associated with inode.
522                               The ioctl argument is an integer bitfield, with
523                               bit values described in ext4.h. This ioctl is an
524                               alias for FS_IOC_GETFLAGS.
525
526  EXT4_IOC_SETFLAGS            Set additional attributes associated with inode.
527                               The ioctl argument is an integer bitfield, with
528                               bit values described in ext4.h. This ioctl is an
529                               alias for FS_IOC_SETFLAGS.
530
531  EXT4_IOC_GETVERSION
532  EXT4_IOC_GETVERSION_OLD
533                               Get the inode i_generation number stored for
534                               each inode. The i_generation number is normally
535                               changed only when new inode is created and it is
536                               particularly useful for network filesystems. The
537                               '_OLD' version of this ioctl is an alias for
538                               FS_IOC_GETVERSION.
539
540  EXT4_IOC_SETVERSION
541  EXT4_IOC_SETVERSION_OLD
542                               Set the inode i_generation number stored for
543                               each inode. The '_OLD' version of this ioctl
544                               is an alias for FS_IOC_SETVERSION.
545
546  EXT4_IOC_GROUP_EXTEND        This ioctl has the same purpose as the resize
547                               mount option. It allows to resize filesystem
548                               to the end of the last existing block group,
549                               further resize has to be done with resize2fs,
550                               either online, or offline. The argument points
551                               to the unsigned logn number representing the
552                               filesystem new block count.
553
554  EXT4_IOC_MOVE_EXT            Move the block extents from orig_fd (the one
555                               this ioctl is pointing to) to the donor_fd (the
556                               one specified in move_extent structure passed
557                               as an argument to this ioctl). Then, exchange
558                               inode metadata between orig_fd and donor_fd.
559                               This is especially useful for online
560                               defragmentation, because the allocator has the
561                               opportunity to allocate moved blocks better,
562                               ideally into one contiguous extent.
563
564  EXT4_IOC_GROUP_ADD           Add a new group descriptor to an existing or
565                               new group descriptor block. The new group
566                               descriptor is described by ext4_new_group_input
567                               structure, which is passed as an argument to
568                               this ioctl. This is especially useful in
569                               conjunction with EXT4_IOC_GROUP_EXTEND,
570                               which allows online resize of the filesystem
571                               to the end of the last existing block group.
572                               Those two ioctls combined is used in userspace
573                               online resize tool (e.g. resize2fs).
574
575  EXT4_IOC_MIGRATE             This ioctl operates on the filesystem itself.
576                               It converts (migrates) ext3 indirect block mapped
577                               inode to ext4 extent mapped inode by walking
578                               through indirect block mapping of the original
579                               inode and converting contiguous block ranges
580                               into ext4 extents of the temporary inode. Then,
581                               inodes are swapped. This ioctl might help, when
582                               migrating from ext3 to ext4 filesystem, however
583                               suggestion is to create fresh ext4 filesystem
584                               and copy data from the backup. Note, that
585                               filesystem has to support extents for this ioctl
586                               to work.
587
588  EXT4_IOC_ALLOC_DA_BLKS       Force all of the delay allocated blocks to be
589                               allocated to preserve application-expected ext3
590                               behaviour. Note that this will also start
591                               triggering a write of the data blocks, but this
592                               behaviour may change in the future as it is
593                               not necessary and has been done this way only
594                               for sake of simplicity.
595 ..............................................................................
596
597 References
598 ==========
599
600 kernel source:  <file:fs/ext4/>
601                 <file:fs/jbd2/>
602
603 programs:       http://e2fsprogs.sourceforge.net/
604
605 useful links:   http://fedoraproject.org/wiki/ext3-devel
606                 http://www.bullopensource.org/ext4/
607                 http://ext4.wiki.kernel.org/index.php/Main_Page
608                 http://fedoraproject.org/wiki/Features/Ext4