Der Kernel-Benchmark

Die große Kunst bei der Dateisystementwicklung besteht darin, Dateien möglichst kompakt abzulegen. Während das bei großen Dateien relativ leicht fällt, führt das Speichern vieler kleiner Dateien zur Zerstückelung des Dateisystems. Wie sich das auf die Performance auswirken kann, zeigt Abbildung 6. Unser Kernel-Benchmark misst, wie lange es dauert, um rund 400 MByte an Klein- und Kleinstdateien (teilweise unter 10 KByte) zu entpacken und von einem Verzeichnis in ein anderes zu kopieren. Reiser4 ist in dieser Kategorie der Konkurrenz um Längen voraus.

Abbildung 6: Beim Kopieren von kleinen Dateien können die übrigen Dateisysteme Reiser4 nicht das Wasser reichen.

Wir maßen dabei die Zeiten für das Kopieren (Schreib- und Lese-Performance) und das Entpacken des mit Bzip2 komprimierten Tarballs. Letzteres ist deshalb wichtig, weil beim Entpacken eines solchen Archivs eine andere (leistungsfähigere) Dateisystemstruktur entsteht, als wenn man die Dateien von einem anderen Dateisystem einfach herüberkopiert.

Mit gut 28 MByte/s beziehungsweise 31 MByte/s erledigten Ext4 und Reiser4 die Auspackarbeit am schnellsten, gefolgt von Btrfs und Ext2 mit rund 24 MByte/s. Wie sich das Journaling negativ auf die Performance auswirkt, zeigt das Ergebnisse von Ext3, bei dem es sich im Grund nur um eine Journaling-fähige Erweiterung von Ext2 handelt: Das aktuelle Linux-Standarddateisystem kommt (wie Reiserfs) nur auf 18 MByte/s. Weit abgeschlagen von der Konkurrenz steht das auf große Dateien optimierte XFS: Es erreicht lediglich 3 MByte/s.

Bei kombinierten Schreib- und Lesevorgängen fällt die Differenz zwischen Reiser4 und den übrigen Dateisystemen noch deutlich auf (Abbildung 6, rechts). Reiser4 arbeitet hier fast doppelt so schnell wie das zweitschnellste Journaling-Dateisystem Ext4. Hier zeigt sich auch wieder die schlechte Leseperformance von Btrfs, dass mit Ext3 und Reiserfs auf einen Drittel der Reiser4-Performance kommt, XFS wird auch hier klar abgeschlagen.

Dass Reiser4 mit den bereits so schon sehr guten Werten noch nicht an seine Grenzen stößt, zeigt Abbildung 7. Das Dateisystem bringt das Komprimierungsplugin lzo1 mit, über das sich die Werte je nach Dateityp nochmals verbessern. In unserem Kernel-Benchmark erreichte Reiser4 so nochmals rund zehn Prozent bessere Werte, beim ISO-Benchmark brachte das Plugin hingegen keine Unterschiede. Neben lzo1 gibt es auch ein gzip1-Plugin. Um die Komprimierungsfunktion zu nutzen, formatiert man die Reiser4-Partition mit folgendem Befehl:

# mkfs.reiser4 -o compress=lzo1 &wrap;Gerätedatei
Abbildung 7: Mit dem Komprimierungsplugin lzo1 arbeitet Reiser4 nochmals bis zu 10 Prozent schneller.

Abbildung 8 stellt die Resultate des ISO-Benchmarks und des Kernel-Benchmarks einander gegenüber. Ext2, Ext4 und Reiser4 eignen sich somit am besten für kleine und große Dateien, Btrfs und XFS fallen bei den kleinen Dateien durch.

Abbildung 8: Addiert man die Ergebnisse der Tests für große und kleinen Dateien, dann geht Reiser4 als klarer Sieger aus dem Rennen hervor.

Fazit

Dieser Artikel konnte nur ein kleines Spektrum der tatsächlichen Features aufzeigen. In der Praxis spielen zum Beispiel der Support für erweiterte Dateiattribute (Quota, ACL), das Vergrößern und Verkleinern von Partitionen im laufenden Betrieb und die Stabilität des Dateisystems eine mindestens so wichtige Rolle wie die Performance.

Über alle Tests hinweg machen Ext4, Reiser4 und Btrfs den besten Eindruck. Da Reiser4 mangels einer größeren Entwickler-Community schlechte Chancen hat, im Mainstream akzeptiert zu werden, und Btrfs noch in den Startlöchern steckt, lässt sich hier eine klare Empfehlung für Ext4 als Dateisystem der ersten Wahl aussprechen.

Wer Lust zum Experimentieren hat und mit sehr vielen kleinen Dateien arbeitet, sollte einen Blick auf Reiser4 werfen, da es in diesem Bereich – selbst ohne Compression-Plugin – unschlagbar ist. Btrfs kommt in vielen Bereichen an die Performance von Ext4 heran und bringt sehr viele interessante Features mit. Auf dem heimischen Rechner sollte man das Dateisystem allerdings noch meiden, da das Format sich noch ändern kann.

Ubuntu will in Version 9.04 "Jaunty Jackalope" Ext4 zur Auswahl anbieten, Ext3 soll aber Standard bleiben. Weiter geht hier das Fedora-Projekt: Fedora 11 wird Ext4 dagegen als Standard-Dateisystem einsetzen. Dieser Schritt von Fedora erscheint konsequent, da Ext4 deutlich flinker als sein Vorgänger arbeitet und zu den schnellsten Linux-Dateisystemen überhaupt zählt.

Infos

[1] Bonnie++: http://www.coker.com.au/bonnie++/

[2] Btrfs: Marcel Hilzinger "Clever schachteln", LinuxUser04/2009, S. 37, http://www.linux-community.de/artikel/18004

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Kommentare
Nicht Böse sein
Seraphyn Christian M. Grube, Mittwoch, 18. März 2009 20:01:32
Ein/Ausklappen

aber den letzten Test von Dateisystemen hatte ich, wenn ich mich recht entsinne, in dem Linux-Magazin gelesen.
Warum geht so etwas eigentlich nun in Richtung LinuxUser?
Aber schön finde ich, dass er Online zu lesen ist, Danke
Gruss


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