他のファイルシステムを含むファイルで断片化レベルが非常に大きいのはなぜですか？

スパースファイルが何であるかを知り、それらについていくつかの実験を行いたいと思っています。ウィキでは、ファイルが簡単に断片化する可能性があることを読むことができます。それがいかに悪いかチェックしたかった。次の方法でファイルを作成しました。

# truncate -s 10G sparse-file
# mkfs.ext4 -m 0 -L sparse ./sparse-file

スパースファイルをマウントし、600Mファイルを入れました。断片化レベルは次のようになります。

# filefrag -v "/media/Grafi/sparse-file"
Filesystem type is: ef53
File size of /media/Grafi/sparse-file is 10737418240 (2621440 blocks of 4096 bytes)
 ext:     logical_offset:        physical_offset: length:   expected: flags:
   0:        0..    1032:      36864..     37896:   1033:
   1:     1043..    1043:      37907..     37907:      1:
   2:     1059..    1059:      37923..     37923:      1:
   3:     9251..    9256:      46115..     46120:      6:
   4:    32768..   32770:      51200..     51202:      3:      69632:
   5:    34816..   55295:      77824..     98303:  20480:      53248:
   6:    55296..   57343:     114688..    116735:   2048:      98304:
   7:    57344..   69631:     120832..    133119:  12288:     116736:
   8:    69632..   81919:     102400..    114687:  12288:     133120:
   9:    81920..   98303:     135168..    151551:  16384:     114688:
  10:    98304..   98306:      57344..     57346:      3:     151552:
  11:   100352..  112639:     151552..    163839:  12288:      59392:
  12:   112640..  145407:     165888..    198655:  32768:     163840:
  13:   145408..  163839:     198656..    217087:  18432:
  14:   163840..  163842:      40960..     40962:      3:     217088:
  15:   165888..  178175:     217088..    229375:  12288:      43008:
  16:   178176..  202751:     231424..    255999:  24576:     229376:
  17:   202752..  206847:     258048..    262143:   4096:     256000:
  18:   206848..  216756:     276480..    286388:   9909:     262144:
  19:   229376..  229378:      43008..     43010:      3:     299008:
  20:   294912..  294914:      53248..     53250:      3:     108544:
  21:   524288..  524288:      55296..     55296:      1:     282624:
  22:   819200..  819202:      61440..     61442:      3:     350208:
  23:   884736..  884738:      63488..     63490:      3:     126976:
  24:  1048576.. 1048577:      67584..     67585:      2:     227328:
  25:  1081344.. 1081391:      69632..     69679:     48:     100352:
  26:  1572864.. 1572864:      71680..     71680:      1:     561152:
  27:  1605632.. 1605634:      73728..     73730:      3:     104448:
  28:  2097152.. 2097152:      75776..     75776:      1:     565248:
  29:  2097167.. 2097167:      75791..     75791:      1:             last
/media/Grafi/sparse-file: 25 extents found

これは「スパース」機能によるものだと思いましたが、他のファイルシステムを含むすべてのファイルがこのように断片化されているようです。次の例を見てください。

ゼロでいっぱいのファイルを作成します。

# dd if=/dev/zero of=./zero bs=1M count=2048 

その断片化レベルを確認します。

# filefrag -v /media/Grafi/zero
Filesystem type is: ef53
File size of /media/Grafi/zero is 2147483648 (524288 blocks of 4096 bytes)
 ext:     logical_offset:        physical_offset: length:   expected: flags:
   0:        0..   32767:    6172672..   6205439:  32768:
   1:    32768..   65535:    6205440..   6238207:  32768:
   2:    65536..   98303:    6238208..   6270975:  32768:
   3:    98304..  118783:    6270976..   6291455:  20480:
   4:   118784..  151551:    6324224..   6356991:  32768:    6291456:
   5:   151552..  184319:    6356992..   6389759:  32768:
   6:   184320..  217087:    6389760..   6422527:  32768:
   7:   217088..  249855:    6422528..   6455295:  32768:
   8:   249856..  282623:    6455296..   6488063:  32768:
   9:   282624..  315391:    6488064..   6520831:  32768:
  10:   315392..  348159:    6520832..   6553599:  32768:
  11:   348160..  380927:    6553600..   6586367:  32768:
  12:   380928..  413695:    6586368..   6619135:  32768:
  13:   413696..  446463:    6619136..   6651903:  32768:
  14:   446464..  479231:    6651904..   6684671:  32768:
  15:   479232..  511999:    6684672..   6717439:  32768:
  16:   512000..  524287:    6717440..   6729727:  12288:             last,eof
/media/Grafi/zero: 2 extents found

基本的に、このファイルには17のエクステントがありますが、人間の観点から見ると、このファイルには2つのチャンクがあります。

次に、このファイルにファイルシステムを作成します。

# mkfs.ext4 -m 0 -L ext /media/Grafi/zero

その断片化を再度確認します。

# filefrag -v /media/Grafi/zero

Filesystem type is: ef53
File size of /media/Grafi/zero is 2147483648 (524288 blocks of 4096 bytes)
 ext:     logical_offset:        physical_offset: length:   expected: flags:
   0:        0..     257:    5505024..   5505281:    258:
   1:      265..     265:    5505289..   5505289:      1:
   2:      272..     273:    5505296..   5505297:      2:
   3:      289..     289:    5505313..   5505313:      1:
   4:     8481..    8486:    5507361..   5507366:      6:    5513505:
   5:    32768..   32769:    5509120..   5509121:      2:    5531648:
   6:    98304..   98305:    5511168..   5511169:      2:    5574656:
   7:   163840..  163841:    5513216..   5513217:      2:    5576704:
   8:   229376..  229377:    5515264..   5515265:      2:    5578752:
   9:   262144..  262144:    5517312..   5517312:      1:    5548032:
  10:   294912..  294913:    5519360..   5519361:      2:    5550080: last
/media/Grafi/zero: 8 extents found

ここで実際に何が起こったか知っていますか？ファイルシステムにファイルシステムを作成することにより、なぜファイルが断片化したのですか？どうしたのlength？

追加：

mkfs.ext4パラメータは-Enodiscard動作しません。このオプションを使用すると、ファイルの構造をfilefrag（ゼロ化されたブロック）で確認できます。しかし、この方法でファイルシステムを作成した後、ファイルは何らかの理由でフラグメント化されます。おそらく、書き込まれたファイルシステムのメタデータが原因であり、ゼロ化されたファイルに対して何かを行います。知りません。しかし、の出力を見ると、filefrag常に+6のエクステントがあることがわかります（2Gファイルの場合）。たぶん、それはスーパーブロックとその5つのコピーが原因です。しかし、これでもファイル全体が断片化されている理由は説明されていません-それでも同じファイルです。

別のものがあります。このファイルでファイルシステムを再作成すると：

# mkfs.ext4 -Enodiscard /media/Grafi/zero
mke2fs 1.43 (17-May-2016)
/media/Grafi/zero contains a ext4 file system
        created on Thu Jun  2 13:02:28 2016
Proceed anyway? (y,n) y
Creating filesystem with 524288 4k blocks and 131072 inodes
Filesystem UUID: 6d58dddc-439b-4175-9af6-8628f0d2a278
Superblock backups stored on blocks:
        32768, 98304, 163840, 229376, 294912

Allocating group tables: done
Writing inode tables: done
Creating journal (16384 blocks): done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done

追加されたエクステントは魔法のように消えます。

これは、inodeテーブルのスペースをゼロにするときに（使用されている場合でも）代わりmke2fsに使用する原因となったバグのようです。fallocate(fd, PUNCH_HOLE, ...)fallocate(fd, DISCARD_ZERO, ...)-E nodiscard

linux-ext4@vger.kernel.orgローカルでこの動作を確認した後、アップストリームのメーリングリストにバグレポートを提出し、1時間以内にパッチを取得しました。

e2fprogs: block zero/discard cleanups

これらは、e2fsprogs-1.45リリース、およびおそらく 1.44.xメンテナンスリリースに含める必要があります。ベンダーe2fsprogsリリースでそれらが必要な場合は、e2fsprogsにパッチを適用してビルドし、これが機能していることを確認し、成功を報告linux-ext4してパッチがより早く着くようにし、選択したディストリビューションにバグレポートを送信して、アップストリームパッチをリリースに取り込みます。

$ /sbin/mkfs.ext4 test1
mke2fs 1.42.12 (29-Aug-2014)
Discarding device blocks: done
[...]

今ヒントがあります。マニュアルの内容を見てみましょう：

-E extended-options
discard
  Attempt  to  discard blocks at mkfs time (discarding blocks initially is useful
  on solid state devices and sparse / thin-provisioned storage). When the  device
  advertises that discard also zeroes data (any subsequent read after the discard
  and before write returns zero), then mark all not-yet-zeroed  inode  tables  as
  zeroed.  This significantly speeds up filesystem initialization. This is set as
  default.

したがって、基本的に、mkfsは、基になるストレージ上の古いデータはもはや問題ではないことを知っているため、破棄することができます。基になるストレージは、単にゼロで上書きするよりも、より良い方法を持っている可能性があります。ここにあるファイルシステムは、データブロックを忘れることができます。

その後、mkfsは必要なファイルシステム構造をいくぶんランダムなアクセスパターンで構築し、新しいデータブロックが割り当てられるようにします。ファイルは再びスパースになり、断片化が発生します。

では-Enodiscard結果、あなたが期待したものかもしれないです：

$ /sbin/mkfs.ext4 -Enodiscard test2
$ /usr/sbin/filefrag test2
test2: 2 extents found