Devo utilizar o sistema de ficheiros Ext4 ou Btrfs num NAS?

Todos os sistemas operativos têm um sistema de ficheiros que rege a forma como a informação é armazenada e recuperada, independentemente do suporte físico (discos rígidos, unidades SSD, pens USB, etc.). É muito importante configurar o sistema de ficheiros adequado, uma vez que cada um tem as suas próprias vantagens e alguns são melhores para uma utilização específica, enquanto outros são muito melhores para outra utilização. Num servidor Synology NAS, pode escolher entre EXT4 ou Btrfs, mas qual o sistema de ficheiros que deve escolher?

EXT4

O EXT4 é um dos sistemas de ficheiros mais utilizados nos sistemas operativos baseados em Linux, como é o caso do DSM, o sistema operativo da Synology. Este sistema de ficheiros é transacional e tem algumas características muito importantes, como o facto de não necessitar de um processador muito potente e ter excelentes velocidades de leitura e escrita.

O EXT4 permite reduzir a fragmentação do sistema de ficheiros e é, por isso, adequado para utilização com um NAS, com o qual serão copiados muitos documentos de todos os tamanhos. Além disso, possui ferramentas para desfragmentar ficheiros individuais e até volumes inteiros sem ter de os desmontar. As características básicas do EXT4 são as seguintes:

• Tamanho máximo do documento: 16TiB utilizando blocos de 4K.
• Número máximo de ficheiros: 4 mil milhões
• Tamanho máximo do nome do ficheiro: 255 bytes
• Tamanho máximo do volume: 1EiB
• Encriptação transparente de dados: sim
• Copiar na escrita: não
• Compressão clara: não
• Limpar a desduplicação: não

Como pode ver, muitas funcionalidades não são suportadas pelo EXT4, tais como CoW (Copy on Write), compressão e desduplicação clara, ao contrário do Btrfs.

btrfs

Este sistema de ficheiros é o sucessor do EXT4, mas está em concorrência direta com este, dependendo do hardware utilizado. Este sistema de ficheiros foi concebido principalmente para servidores, não para um computador de secretária com Ubuntu ou Debian. O Btrfs permite configurações extremamente sofisticadas, como a capacidade de ter snapshots nativamente, permitindo recuperar a imagem de um momento preciso, com todos os dados escritos num disco. Para além disso, este sistema de ficheiros permite que vários discos sejam espelhados e striped sem tantos constrangimentos como o EXT4. As características gerais do Btrfs são as seguintes:

• Tamanho máximo do documento: 16EiB.
• Número máximo de ficheiros: 18 biliões.
• Tamanho máximo do nome do ficheiro: 255 bytes
• Tamanho máximo do volume: 16EiB.
• Encriptação transparente de dados: não
• Copiar na escrita: sim
• Compressão clara: sim
• Limpar a desduplicação: sim

Como pode ver, o Btrfs oferece muito mais possibilidades para o número de ficheiros e para o tamanho máximo dos ficheiros. Além disso, temos algumas funções muito interessantes, como Copy On Write, compressão e deduplicação, todos aspectos bastante sofisticados que são perfeitos para um servidor NAS.

As vantagens do Btrfs num Synology NAS

Configurando o sistema de arquivos Btrfs em um Synology NAS oferece uma série de vantagens extremamente interessantes, nomeadamente para utilizadores experientes e para utilização em empresas:

• Espelho de metadados NAS: em qualquer sistema NAS, é importante manter as informações intactas. Com este sistema de ficheiros, podemos configurar uma cópia de segurança em espelho de vários discos e evitar a perda de dados devido à falha de um ou mais discos.
• Recuperação automática de dados em caso de erro Btrfs: Os sistemas de ficheiros típicos podem apresentar erros que passam completamente despercebidos durante a leitura ou escrita, para garantir que os dados danificados podem ser enviados para as aplicações sem quaisquer mensagens de erro. O Btrfs produz somas de controlo para dados e metadados. O sistema de ficheiros de cada procedimento de análise verifica e verifica estas somas de verificação, assegurando que a informação é enviada corretamente e sem erros. Quando se trata de recuperar dados danificados na sequência de corrupção de dados, podemos recuperar os dados originais se utilizarmos um RAID como o RAID 1 ou o RAID 5.
• Instantâneos para proteção de dados Btrfs: O sistema de ficheiros Btrfs integra nativamente instantâneos, possibilitando a criação de uma cópia de uma pasta partilhada num momento específico, bem como o seu restauro em caso de eliminação involuntária ou de um ataque de ransomware. Esta capacidade é muito importante para efetuar uma cópia de segurança adequada dos dados no NAS. A captura destes instantâneos ocupa muito pouco espaço de armazenamento adicional, exceto quando um determinado documento é modificado ou eliminado, graças à arquitetura Copy on Write utilizada. Em termos da aplicação de software, temos a opção de produzir instantâneos a pedido, agendar a sua criação, configurar um histórico de até 256 fotografias e muito mais. É claro que é possível aceder a versões anteriores de ficheiros sem ter de restaurar tudo, diretamente a partir da Gestão de Ficheiros do NAS.

Outras características que também são muito importantes para um servidor NAS são :

• Armazenamento fiável Em comparação com o EXT4, não necessita do dobro do espaço de armazenamento para versões de dados do disco e histórico de dados. Não tem de se preocupar com o espaço livre.
• Cópias de segurança mais fiáveis Quando efectuamos um backup, os dados no NAS de origem podem ter sido alterados, pelo que poderá haver alguma variação na informação se esta for alterada durante o processo. O Btrfs permite-lhe tirar um instantâneo antes de iniciar o backup, bem como replicar os dados do instantâneo em vez das informações reais que foram alteradas.
• Atribuição de pastas partilhadas Com este sistema de ficheiros, é possível definir um limite de armazenamento para pastas partilhadas específicas, para garantir que uma pasta específica não monopoliza todo o espaço de armazenamento.
• Duplicar pastas partilhadas O Btrfs torna possível clonar o conteúdo de uma pasta partilhada para outra quase imediatamente, o que é perfeito para testar actualizações ou simplesmente duplicar uma pasta para outra.

Aspectos a ter em conta

Antes de utilizar o sistema de ficheiros Btrfs, deve ter em atenção que não é possível alterar o sistema de dados se já o tiver criado em EXT4. Por outras palavras, se tiver atualmente um volume EXT4, não é possível "migrá-lo" para o Btrfs. O que tem de fazer é fazer uma cópia de segurança completa de todos os dados e pastas partilhadas, eliminar totalmente o volume EXT4 e criar um novo volume com o sistema de ficheiros Btrfs. Uma vez criado, todos os dados com cópia de segurança podem ser restaurados utilizando diretamente o Hyper Backup para efetuar uma cópia de segurança completa para outro NAS ou sistema de armazenamento na nuvem.

Os componentes do NAS também devem ser tidos em conta. O sistema de ficheiros EXT4 requer menos recursos do que o Btrfs e os modelos de entrada de gama ou de gama média nem sempre têm a capacidade de configurar este sistema de ficheiros. Caso o seu NAS seja suficientemente potente e permita a sua configuração, é necessário compreender que o desempenho de leitura e escrita pode ser comprometido, ou seja, a velocidade real pode ser reduzida em situações específicas. Por conseguinte, é necessário avaliar se vale realmente a pena modificar o sistema de ficheiros.

Só deve escolher o Btrfs se pretender funcionalidades de segurança, tais como instantâneos, duplicação para outros NAS, segurança da integridade da informação e quotas para cada pasta partilhada. Por outras palavras, se a integridade dos dados e as funcionalidades de monitorização de dados forem importantes para si, deve escolher o Btrfs porque é muito superior ao EXT4.