Open Source im professionellen Einsatz
Linux-Magazin 10/2013
© Alevtina Huzova, 123RF.com

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Ext-FS – Rückblick auf vier Generationen

Alteingesessene Familie

Das Extended File System ist seit dem Linux-Kernel 0.96c ein treuer Begleiter des freien Betriebssystems. Mit seinen Weiterentwicklungen – oder sollte man sagen Wiedergeburten – Ext 2, Ext 3 und Ext 4 zählt es zu den ältesten Linux-spezifischen Softwareprojekten.

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Der Linux-Kernel [1] ist mittlerweile fast 22 Jahre alt. Ein Weggefährte seit 1992 ist die Familie der "Erweiterten Dateisysteme" (Extended File Systems, Ext, [2], [3], [4]). Die ersten Schritte machte Linux mit einem von Minix stammenden Dateisystem ([3], [4], [5]). Dafür gab es mehrere Gründe: Linus Torvalds wollte ursprünglich ja nur einen besseren Terminal-Emulator für eben jenes Minix entwickeln. Daher bestand keine Notwendigkeit für eine eigene Datenablage. Selbst als sich das Torvalds-Projekt in einen Betriebssystemkern verwandelte, fand die Entwicklung weiter unter Minix statt. Das gemeinsame Dateisystem erleichterte dabei den Datenaustausch.

Ein Stern geht auf

Das Dateisystem des eigentlich für Lehrzwecke entwickelten Minix wies einige signifikante Einschränkungen auf. Die maximale Größe lag bei 64 MByte und die maximale Länge von Dateinamen betrug 14 Zeichen [4]. Für manche Linux-Pioniere waren diese Grenzen irgendwann nicht mehr tragbar, sie machten sich Gedanken über eine neues, Linux-natives Dateisystem. Mit Version 0.96a des Kernels integrierte Linus die VFS-Schicht (Virtual File System), die das Hinzufügen weiterer Dateisysteme erleichterte ([4], [6], Abbildung 1).

Abbildung 1: Der Linux-Kernel 0.96a brachte VFS gewissermaßen als Sprungbrett für das Ext-Dateisystem in 0.96c.

Mit Version 0.96c erblickte das erste Mitglied der Ext-FS-Familie das Licht der Linux-Welt [2]. Rémy Card, der Hauptautor, ließ sich hierbei vom Design des UFS (Unix File System) inspirieren. Nun durften Dateinamen 255 Zeichen lang sein, und zwar auf einem bis zu 2 GByte großen Dateisystem.

Das war aber nur der Anfang. Obwohl Ext eine Verbesserung gegenüber Minix-FS darstellte, gab es immer noch Punkte, die den Entwicklern absolut missfielen: Es gab nur einen statt der drei heute üblichen Datei-Zeitstempel. Die Verwendung von verlinkten Listen für freien Platz führte schnell zu Fragmentierung und schlechter Performance.

Die Ablösung von Ext war also vorprogrammiert und ließ nicht lange auf sich warten. Der Nachfolger Ext 2 ist seit Version 0.99.7 (März 1993) Bestandteil des Linux-Kernels. Die maximale Größe des Dateisystems konnte nun stolze 4 TByte betragen, eine Datei durfte bis zu 2 GByte umfassen. Das waren 1993 utopisch große Datenträger. Natürlich gab es nun auch die vertrauten drei Zeitstempel für die Erzeugung, die letzte Aktualisierung und den letzten Zugriff auf eine entsprechende Datei.

Konkurrent Xia

Interessanterweise war Ext 2 nicht konkurrenzlos ins Rennen gestartet. Xia-FS – benannt nach seinem Entwickler Frank Xia [6] – basierte auf Minix-FS und adressierte dessen Unzulänglichkeiten (Tabelle 1). Erste Alphaversionen gab es sowohl von Xia-FS als auch von Ext 2 im Januar 1993 – und Xia erwies sich zunächst sogar als stabiler. Die größere Entwicklergemeinde stand aber hinter dem Nachfolger von Ext und half dabei, diesen rasch stabil zu machen [7].

Tabelle 1

Dateisystem-Features, Stand März 1993

Merkmal

Minix-FS

Ext

Ext 2

Xia-FS

Maximale Dateisystemgröße

64 MByte

2 GByte

4 TByte

2 GByte

Maximale Dateigröße

64 MByte

2 GByte

2 GByte

64 MByte

Maximale Länge der Dateinamen

30 Zeichen

255 Zeichen

255 Zeichen

248 Zeichen

Anzahl Zeitstempel

1

1

3

3

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