extensión2

ext2 , o segundo sistema de archivos extendido , es un sistema de archivos para el núcleo de Linux . Fue diseñado inicialmente por el desarrollador de software francés Rémy Card como reemplazo del sistema de archivos extendido (ext). Al haber sido diseñado según los mismos principios que el Berkeley Fast File System de BSD , fue el primer sistema de archivos de grado comercial para Linux. ^{[ 7 ]}

La implementación canónica de ext2 es el controlador de sistema de archivos "ext2fs" en el kernel de Linux. Existen otras implementaciones (de calidad y completitud variables) en GNU Hurd , ^{[ 8 ]} MINIX 3 , ^{[ 9 ] [ 10 ]} algunos kernels BSD , ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]} en MiNT , ^{[ 14 ]} Haiku ^{[ 15 ]} y como controladores de terceros para Microsoft Windows ^{[ 16 ]} y macOS (a través de FUSE ). Este controlador fue descontinuado en la versión 6.9 de Linux en favor del controlador ext4, ya que el controlador ext4 funciona con sistemas de archivos ext2. ^{[ 17 ]}

ext2 fue el sistema de archivos predeterminado en varias distribuciones de Linux , incluidas Debian y Red Hat Linux , hasta que fue reemplazado por ext3 , que es casi completamente compatible con ext2 y es un sistema de archivos con registro de transacciones . ext2 sigue siendo el sistema de archivos preferido para medios de almacenamiento basados ​​en memoria flash (como tarjetas SD y unidades flash USB ) porque su falta de registro de transacciones aumenta el rendimiento y minimiza el número de escrituras. Esto es importante porque muchos dispositivos flash solo pueden soportar un número limitado de ciclos de escritura. Desde 2009, ^{[ 18 ]} el kernel de Linux admite un modo sin registro de transacciones de ext4 que proporciona beneficios que no se encuentran en ext2, como tamaños de archivo y volumen mayores. ^{[ 19 ]}

El desarrollo inicial del núcleo Linux se realizó mediante desarrollo cruzado bajo el sistema operativo MINIX . El sistema de archivos MINIX se utilizó como el primer sistema de archivos de Linux. El sistema de archivos Minix estaba prácticamente libre de errores , pero utilizaba internamente desplazamientos de 16 bits y, por lo tanto, tenía un límite de tamaño máximo de solo 64 megabytes , además de un límite de longitud de nombre de archivo de 14 caracteres. ^{[ 20 ]} Debido a estas limitaciones, se comenzó a trabajar en un sistema de archivos nativo de reemplazo para Linux. ^{[ 20 ]}

Para facilitar la adición de nuevos sistemas de archivos y proporcionar una API de archivos genérica , se agregó VFS , una capa de sistema de archivos virtual, al kernel de Linux. El sistema de archivos extendido ( ext ), se lanzó en abril de 1992 como el primer sistema de archivos que utilizaba la API VFS y se incluyó en la versión 0.96c de Linux. ^{[ 21 ]} El sistema de archivos ext resolvió los dos problemas principales del sistema de archivos Minix (tamaño máximo de partición y limitación de la longitud del nombre de archivo a 14 caracteres), y permitió 2 gigabytes de datos y nombres de archivo de hasta 255 caracteres. Pero aún tenía problemas: no había soporte para marcas de tiempo separadas para el acceso a archivos, modificación de inodos y modificación de datos.

Como solución a estos problemas, en enero de 1993 se desarrollaron dos nuevos sistemas de archivos para el kernel de Linux 0.99: xiafs y el segundo sistema de archivos extendido ( ext2 ), ^{[ 21 ]} que fue una revisión del sistema de archivos extendido que incorporó muchas ideas del Berkeley Fast File System . ext2 también fue diseñado teniendo en cuenta la extensibilidad, dejando espacio en muchas de sus estructuras de datos en disco para su uso por versiones futuras.

Desde entonces, ext2 ha servido como banco de pruebas para muchas de las nuevas extensiones de la API VFS. Funcionalidades como la propuesta de ACL de borrador POSIX retirada y la propuesta de atributo extendido retirada se implementaron generalmente primero en ext2 porque era relativamente sencillo de extender y su funcionamiento interno se comprendía bien.

En los núcleos de Linux anteriores a la versión 2.6.17, ^{[ 22 ]} las restricciones en el controlador de bloques implican que los sistemas de archivos ext2 tienen un tamaño máximo de archivo de 2  TiB.

Se sigue recomendando ext2 sobre los sistemas de archivos con registro de transacciones en unidades flash USB de arranque y otras unidades de estado sólido . ext2 realiza menos escrituras que ext3 porque no tiene registro de transacciones. Como el principal factor de envejecimiento de un chip flash es el número de ciclos de borrado, y como los ciclos de borrado ocurren con frecuencia en las escrituras, disminuir las escrituras aumenta la vida útil del dispositivo de estado sólido. ^{[ 23 ]} Otra buena práctica para los sistemas de archivos en dispositivos flash es el uso de la opción de montaje sin atime , por la misma razón.

A partir del kernel de Linux 6.9, el controlador ext2fs quedó obsoleto y ya no está habilitado en la configuración predeterminada. La razón principal fue que no admitía fechas posteriores a 2038. [ ^{17 ] Se} recomienda a los usuarios actualizar a ext4. ^{[ 24 ]}

El espacio en ext2 se divide en bloques . Estos bloques se agrupan en grupos de bloques, de forma similar a los grupos de cilindros en el sistema de archivos Unix . Un sistema de archivos grande suele tener miles de bloques. Los datos de un archivo determinado generalmente se encuentran dentro de un único grupo de bloques, siempre que sea posible. Esto se hace para minimizar el número de accesos al disco al leer grandes cantidades de datos contiguos.

Cada grupo de bloques contiene una copia del superbloque y de la tabla de descriptores del grupo de bloques, y todos los grupos de bloques contienen un mapa de bits de bloques, un mapa de bits de inodos, una tabla de inodos y, finalmente, los bloques de datos propiamente dichos.

El superbloque contiene información importante, crucial para el arranque del sistema operativo . Por ello, se realizan copias de seguridad en varios grupos de bloques del sistema de archivos. Sin embargo, normalmente solo se utiliza la primera copia, ubicada en el primer bloque del sistema de archivos, durante el arranque.

El descriptor de grupo almacena la ubicación del mapa de bits del bloque, el mapa de bits del inodo y el inicio de la tabla de inodos para cada grupo de bloques. Estos, a su vez, se almacenan en una tabla de descriptores de grupo. ^{[ 25 ]}

Inodos

Cada archivo o directorio está representado por un inodo . El término "inodo" proviene de "index node" (con el tiempo, se convirtió en i-node y luego en inodo). ^{[ 26 ]} El inodo incluye datos sobre el tamaño, los permisos, la propiedad y la ubicación en el disco del archivo o directorio.

Ejemplo de estructura de inodo ext2:

Cita de la documentación del kernel de Linux para ext2: ^{[ 27 ]}

Hay punteros a los primeros 12 bloques que contienen los datos del archivo en el inodo. Hay un puntero a un bloque indirecto (que contiene punteros al siguiente conjunto de bloques), un puntero a un bloque doblemente indirecto y un puntero a un bloque triplemente indirecto.

Por lo tanto, en ext2 hay una estructura que tiene 15 punteros. Los punteros del 1 al 12 apuntan a bloques directos, el puntero 13 apunta a un bloque indirecto, el puntero 14 apunta a un bloque doblemente indirecto y el puntero 15 apunta a un bloque triplemente indirecto.

Algunas limitaciones de ext2 se deben al formato de archivo de los datos y al núcleo del sistema operativo. Generalmente, estos factores se determinan al crear el sistema de archivos. Dependen del tamaño del bloque y de la relación entre el número de bloques y de inodos. En Linux, el tamaño del bloque está limitado por el tamaño de página de la arquitectura .

También existen algunos programas de espacio de usuario que no pueden manejar archivos de más de 2  GiB .

Si b es el tamaño del bloque, el tamaño máximo del archivo está limitado a min( (( b /4) ³ + ( b /4) ² + b /4 + 12) × b , (2 ³² − 1) × 512 ) debido a la estructura i_block (una matriz de EXT2_N_BLOCKS directos/indirectos) e i_blocks (valor entero de 32 bits) que representa el número de "bloques" de 1024 bytes (1 kilobyte) ^{[ 29 ]} en el archivo.

El número máximo de subdirectorios es 31998, debido al límite de enlaces. La indexación de directorios no está disponible en ext2, por lo que existen problemas de rendimiento para directorios con un gran número de archivos (>10 000). El límite teórico para el número de archivos en un directorio es 1,3 × 10²⁰ ^, aunque esto no es relevante en situaciones prácticas.

Nota: En Linux 2.4 y versiones anteriores, los dispositivos de bloques estaban limitados a 2  TiB, lo que limitaba el tamaño máximo de una partición, independientemente del tamaño del bloque. ^{[ 30 ]}

e2compr es una modificación del controlador ext2 del kernel de Linux que permite la compresión y descompresión de archivos por parte del sistema de archivos, sin necesidad de soporte por parte de las aplicaciones de usuario. e2compr es un pequeño parche para ext2.

e2compr comprime únicamente archivos regulares; los datos administrativos (superbloque, inodos, archivos de directorio , etc.) no se comprimen (principalmente por motivos de seguridad). Se permite el acceso a los bloques comprimidos para operaciones de lectura y escritura. El algoritmo de compresión y el tamaño del clúster se especifican para cada archivo. También se pueden marcar los directorios para su compresión; en ese caso, cada archivo nuevo que se cree en el directorio se comprimirá automáticamente con el mismo tamaño de clúster y el mismo algoritmo especificado para dicho directorio.

e2compr no es un nuevo sistema de archivos. Es simplemente un parche para ext2 que admite la bandera EXT2_COMPR_FL. No requiere que el usuario cree una nueva partición y seguirá leyendo y escribiendo en sistemas de archivos ext2 existentes. Se puede considerar como una forma sencilla para que las rutinas de lectura y escritura accedan a archivos que podrían haberse creado con una utilidad simple como gzip o compress. Los archivos comprimidos y sin comprimir coexisten sin problemas en particiones ext2.

La última versión de e2compr-branch está disponible para las versiones actuales de Linux 2.4, 2.6 y 3.0. El último parche para Linux 3.0 se publicó en agosto de 2011 y ofrece compatibilidad con procesadores multinúcleo y memoria de alto rendimiento . También existen versiones para Linux 2.0 y 2.2.

El acceso a particiones ext2 en Microsoft Windows es posible a través de un sistema de archivos instalable , como ext2ifs ^{[ 31 ]} o ext2Fsd . ^{[ 32 ]} El sistema de archivos en espacio de usuario se puede utilizar en macOS. ^{[ 33 ]}

• e2fsprogs
• StegFS : un sistema de archivos esteganográfico basado en ext2.
• capa
• Lista de sistemas de archivos
• Comparación de sistemas de archivos
• Asignador de bloques Orlov , asignador de bloques predeterminado determinado por el kernel de Linux para ext2. ^{[ 34 ]}

• Newbigin, John. "Especificación de John del segundo sistema de archivos extendido" .
• Poirier, Dave (2009). "El segundo sistema de archivos extendido: diseño interno" .
• Ts'o, Theodore; Tweedie, Stephen (junio de 2002). "Extensiones planificadas para el sistema de archivos Linux Ext2/Ext3" . Conferencia Técnica Anual USENIX 2002 .
• Ayers, Larry (junio de 1997). "E2compr: Compresión transparente de archivos para Linux" . Linux Gazette . N.°  18.
• Cong, Charles; Brown, Jeremy H. (1997-12-26). "Un sistema para compresión transparente de archivos con almacenamiento en caché bajo Linux". CiteSeerX 10.1.1.51.4780 . 
• Cong, Charles; Brown, Jeremy H. (1997-10-22). "Un estudio de las técnicas modernas de compresión de archivos". CiteSeerX 10.1.1.50.9847 . 

• Herramientas de espacio de usuario de ext2fs
• Ext3Fsd GPL Controlador de sistema de archivos ext2/ext3 para Windows 2000/XP/2003/VISTA/2008 (código abierto, admite lectura y escritura, funciona con FreeOTFE)