Btrfs frente a EXT4: comparación de rendimiento
En este artículo descubrirás:
- Comparación entre Btrfs y Ext4
- Cómo proteger tus datos
¿Estás listo? ¡Empecemos a leer!
BTRFS y EXT4 son dos sistemas de archivos para el sistema operativo Linux con características y estructuras únicas que los hacen diferentes entre sí. Mientras que Btrfs admite instantáneas y RAID integrado, el sistema de archivos EXT4 es principalmente un sistema de archivos con registro que realiza un seguimiento de todos los cambios de registro en el sistema de archivos.
Además, la compatibilidad con copia en escritura de Btrfs es una característica única que hace que el sistema de archivos sea más interesante para los administradores de Linux. Sin embargo, EXT4 es el sistema de archivos más popular de Linux y es compatible con las versiones anteriores. En este artículo, compararemos estos dos sistemas de archivos en detalle.
Descripción general de BTRFS
El sistema de archivos B-Tree (Btrfs) es un sistema de archivos Linux relativamente nuevo. Lanzado en 2009, este sistema de archivos tenía como objetivo ofrecer un mecanismo de copia en escritura y dar prioridad a la integridad de los datos, al tiempo que integraba características para RAID y otras acciones avanzadas practicadas por los administradores de sistemas Linux. Como sistema de archivos moderno, Btrfs también admite tolerancia a fallos e instantáneas; es realmente uno de los sistemas de archivos preferidos por muchos usuarios de Linux.
Curiosamente, el sistema de archivos está disponible bajo la licencia GPL y es de uso libre para todo el mundo. Además, Btrfs integra un gestor de volúmenes lógicos; abordó problemas relacionados con las sumas de comprobación y la extensión integral de múltiples dispositivos en los sistemas de archivos Linux. Con Btrfs, el escalado de los sistemas Linux es mucho más fácil y fluido. A continuación se describen las características de Btrfs que resultan útiles y hacen que el sistema de archivos destaque entre los demás.
Características principales
- Copiar al escribir (CoW): la compatibilidad con CoW implica que, cuando se realizan cambios en un archivo, solo los «cambios» modificados se escriben en una nueva ubicación, mientras que los datos originales permanecen tal cual.
- Instantáneas: si utilizas Btrfs, puedes realizar copias puntuales de los datos guardados en tus unidades Linux; esto significa, literalmente, grabar instantáneas de tus datos almacenados. Las instantáneas pueden servir como copias de seguridad en caso de pérdida de datos.
- Compatibilidad con RAID integrada: RAID es ahora más popular que nunca, gracias a las características únicas que ofrece. Btrfs viene con compatibilidad integrada para los niveles RAID 0, 1, 10, 5 y 6.
- Subvolúmenes: un subvolumen BTRFS es una parte integral del sistema de archivos que tiene su propia jerarquía de archivos/directorios independiente y un espacio de nombres de números de inodo (ejemplo: una instantánea).
- Comprobaciones de integridad de datos: BTRS admite comprobaciones de integridad de datos mediante sumas de comprobación de los datos originales y los metadatos para garantizar que no haya errores en los datos.
- Autocorrección: Btrfs admite la autocorrección, lo que te ayuda a reparar automáticamente los datos dañados sin que tengas que ejecutar ninguna utilidad de reparación de discos.
Rendimiento de Btrfs
En términos de rendimiento, Btrfs no ofrece las mejores velocidades que puedes buscar, pero es bastante rápido, especialmente para transferencias de datos pequeñas. Al escribir datos de gran tamaño, Btrfs puede ser relativamente lento debido al mecanismo CoW. Además, en las pruebas de rendimiento realizadas con Phoronix Test Suite, BTRFS mostró velocidades de lectura y escritura más bajas en comparación con EXT4, con una latencia más alta.
Descripción general de Ext4
El cuarto sistema de archivos extendido, EXT4, es una versión más reciente del sistema de archivos con registro que sustituyó a su predecesor, EXT3. Es sin duda el sistema de archivos más utilizado en Linux; es incluso el sistema de archivos predeterminado para la mayoría de las distribuciones de Linux. Ext4 destaca por su estabilidad inquebrantable y su rendimiento excepcional. Por supuesto, incluye algunas características impresionantes, como metadatos y sumas de comprobación.
Como su nombre indica, Ext4 es un sistema de archivos basado en extensiones que se utiliza para identificar archivos largos y contiguos en punteros de inodo únicos. Utiliza un mecanismo de asignación diferida para mitigar la corrupción de archivos y la pérdida de datos; esta asignación diferida permite al sistema de archivos recopilar nuevos datos que se van a escribir en un volumen incluso antes de asignarles espacio.
Además, como sistema de archivos con registro, Ext4 mantiene un registro de todos los cambios realizados en el sistema de archivos, lo que resulta muy útil para la recuperación de datos. Este sistema de archivos puede almacenar archivos individuales de hasta 16 terabytes de tamaño, gracias a la técnica de asignación diferida.
Características de EXT4
- Registro: El «registro» en EXT4 permite al sistema de archivos capturar los cambios en los datos y registrarlos en registros (diarios) antes de que los cambios se efectúen en el dispositivo de almacenamiento. Esto sirve para mitigar la posible corrupción de archivos en caso de fallo del sistema o corte de energía.
- Extensiones: esta característica representa un conjunto de bloques contiguos en un archivo. Las extensiones Ext4 reducen la fragmentación y mejoran el rendimiento de las transferencias de datos de archivos grandes. Una sola extensión Ext4 puede mapear hasta 128 MiB de espacio contiguo con un tamaño de bloque de 4 KiB.
- Compatibilidad con versiones anteriores de Ext3: Ext4 es compatible con versiones anteriores de Ext3 e incluso Ext2. Esto significa que puedes montar Ext2 y Ext3 como Ext4. Sin embargo, si deseas montar EXT4 como EXT3, debes desactivar las nuevas características añadidas en Ext4, que son: ^flex_bg, ^extent, ^uninit_bg, ^huge_file, ^extra_isize y ^dir_nlink.
- Compatibilidad mejorada con archivos de gran tamaño: EXT4 puede almacenar archivos individuales de hasta 6,6 terabytes (TB) y volúmenes de hasta 1 exbibyte (EiB). Es el sistema de archivos Linux más fiable con compatibilidad para archivos de gran tamaño.
- Asignación diferida: se trata de una técnica de mejora del rendimiento que funciona retrasando la asignación de nuevos bloques hasta que los datos se vacían en el disco. Esto ayuda a reducir los riesgos de fragmentación que pueden producirse al escribir datos muy grandes de forma inmediata.
Rendimiento de Ext4
En cuanto al rendimiento, Ext4 ofrece lo que se podría llamar el mejor rendimiento para un sistema de archivos Linux. Es indiscutiblemente más rápido que Btrfs para todo tipo de tareas, como se muestra en los resultados de las pruebas de rendimiento. El sistema de archivos está bien optimizado para las cargas de trabajo diarias y es estable. Además, EXT4 funciona con fluidez para las operaciones del servidor. La principal desventaja de este sistema de archivos es que no es compatible con las instantáneas RAID.
Btrfs frente a Ext4: ¿cuáles son las diferencias?
La principal diferencia radica en sus distintos mecanismos: uno utiliza Copy-on-Write y el otro utiliza Journaling. Además, uno es compatible con instantáneas RAID y el otro no. Si nos fijamos en la descripción detallada de estos sistemas de archivos Linux que se ofrece más arriba, las diferencias quedan bastante claras. No obstante, a continuación se indican las diferencias específicas entre estos sistemas de archivos.
1. Conjunto de características
Aparentemente, Btrfs ofrece características más modernas que Ext4, entre las que se incluyen la compatibilidad con niveles RAID y instantáneas. La característica de subvolúmenes de Btrfs también es muy importante, además de que el sistema de archivos admite la autorreparación. Ext4, por otro lado, es compatible con versiones anteriores, admite journaling y puede almacenar archivos o volúmenes muy grandes.
2. Métricas de rendimiento
Ext4 funciona mejor que Btrfs en las tareas cotidianas. Sin embargo, la función CoW de Btrfs le da una ligera ventaja en el manejo de archivos de gran volumen. Además, los resultados de las pruebas de rendimiento muestran que Ext4 es un sistema de archivos mucho mejor que Btrfs en términos de rendimiento.
3. Escalabilidad
Btrfs se introdujo para resolver los problemas de escalabilidad del sistema operativo Linux. Ofrece numerosas funciones avanzadas que hacen que la escalabilidad de Linux sea fluida y sencilla. Ext4 carece de las funciones adecuadas necesarias para escalar Linux de forma fluida.
4. Facilidad de uso y gestión
Tanto Ext4 como Btrfs son bastante fáciles de usar y administrar, aunque varían en muchos aspectos. Sin embargo, Ext4 es compatible con más aplicaciones y servicios que Btrfs.
5. Fiabilidad y estabilidad
Ext4 es muy conocido por ser un sistema de archivos estable; ha demostrado ser más estable y fiable que todos los demás sistemas de archivos de Linux, incluido Btrfs.
A la hora de elegir un sistema de archivos para tu configuración de Linux, Btrfs y Ext4 son dos opciones destacadas que se adaptan a diferentes necesidades y casos de uso. Comprender las diferencias entre estos sistemas de archivos puede ayudarte a tomar una decisión informada basada en tus requisitos específicos.
¿Por qué elegir el sistema de archivos Btrfs?
Btrfs, o B-tree File System, está diseñado con características avanzadas que lo hacen adecuado para las necesidades de almacenamiento modernas. Aquí tienes algunas razones para considerar Btrfs:
Integridad de los datos: Btrfs incluye mecanismos integrados para detectar y corregir la corrupción de datos, lo que garantiza una alta integridad de los mismos. Utiliza sumas de comprobación para los datos y los metadatos, lo que ayuda a identificar y reparar los archivos dañados.
Instantáneas y clonación: Una de las características más destacadas de Btrfs es su compatibilidad con instantáneas y clones. Las instantáneas te permiten capturar el estado del sistema de archivos en un momento específico, lo que facilita volver a estados anteriores o crear copias de seguridad. La clonación permite copiar de manera eficiente archivos o directorios sin duplicar los datos reales.
Escalabilidad: Btrfs es altamente escalable y admite grandes volúmenes y un número significativo de archivos. Puede manejar configuraciones de almacenamiento masivo, lo que lo hace ideal para entornos empresariales y aplicaciones a gran escala.
Subvolúmenes dinámicos: Btrfs permite la creación de subvolúmenes, que son instancias separadas del sistema de archivos dentro de una sola partición. Esto proporciona flexibilidad en la gestión de diferentes tipos de datos y puede ayudar a organizar el almacenamiento de forma más eficaz.
Compatibilidad con RAID integrada: Btrfs viene con compatibilidad integrada para varias configuraciones RAID (RAID 0, 1, 5, 6, 10), lo que ofrece redundancia y mejoras de rendimiento sin necesidad de herramientas externas.
Desfragmentación y equilibrio en línea: Btrfs admite la desfragmentación y el equilibrio en línea de los datos entre discos, lo que ayuda a mantener un rendimiento óptimo y una utilización eficiente del almacenamiento.
¿Por qué elegir el sistema de archivos Ext4?
Ext4, o Fourth Extended File System, es una evolución del sistema de archivos Ext3 y es conocido por su robustez y fiabilidad. Aquí tienes algunas razones para optar por Ext4:
Estabilidad y madurez: Ext4 es un sistema de archivos probado y comprobado que se ha utilizado durante muchos años. Su estabilidad y fiabilidad están bien demostradas, lo que lo convierte en una opción segura para aplicaciones críticas.
Rendimiento: Ext4 está optimizado para el rendimiento, lo que proporciona operaciones de lectura y escritura rápidas. Es especialmente eficiente para archivos de tamaño pequeño y mediano, lo que lo hace adecuado para una amplia gama de casos de uso.
Compatibilidad: Ext4 es ampliamente compatible con diversas distribuciones de Linux y, a menudo, es el sistema de archivos predeterminado en muchas de ellas. Su compatibilidad y facilidad de uso lo convierten en una opción sin complicaciones para la mayoría de los usuarios.
Asignación eficiente del espacio: Ext4 utiliza técnicas como el almacenamiento basado en extensiones y la asignación diferida para minimizar la fragmentación y mejorar la utilización del espacio en disco. Esto ayuda a mantener un rendimiento constante a lo largo del tiempo.
Compatibilidad con versiones anteriores: Ext4 ofrece compatibilidad con los sistemas de archivos Ext3 y Ext2, lo que permite realizar actualizaciones fácilmente sin pérdida de datos. Esto lo convierte en una opción práctica para los usuarios que desean migrar desde sistemas de archivos más antiguos.
Compatibilidad con archivos y volúmenes de gran tamaño: Ext4 puede manejar archivos de gran tamaño (hasta 16 TB) y volúmenes (hasta 1 EB), lo que lo hace adecuado para los requisitos de almacenamiento modernos.
Tabla comparativa entre Btrfs y EXT4
Sistema de archivos | Btrfs | Ext4 |
Tipo | Copiar al escribir | Registro |
Compresión del sistema de archivos | Compatible | No compatible |
Integridad de datos | Sumas de comprobación | No compatible |
Número máximo de archivos | ~18 quintillones (2^64) | ~4 mil millones (2^32) |
Tamaño máximo de partición y tamaño de archivo | Tamaño del archivo: 16 TiB Tamaño de partición: 16 EiB | Tamaño del archivo: 16 TiB Tamaño de partición: 1 EiB |
Compatibilidad con RAID | Sí | No |
Escalabilidad | Compatible | No compatible |
Rendimiento | Aceptable | Alto |
Instantáneas | Sí | No |
Facilidad de uso | Usuarios avanzados | Cualquiera puede usarlo |
Compatibilidad con versiones anteriores | No | Sí |
Autocorrección | Sí | No |
Estabilidad | Media | Alta |
Comparativa entre Btrfs y EXT4
Al comparar sistemas de archivos, las pruebas de rendimiento proporcionan información valiosa sobre sus características de rendimiento bajo diversas cargas de trabajo. Tanto Btrfs como Ext4 tienen puntos fuertes y débiles distintos, y comprender sus pruebas de rendimiento puede ayudar a elegir el sistema de archivos adecuado para tus necesidades.
Btrfs frente a EXT4 Velocidad
La velocidad es un factor crítico en el rendimiento de los sistemas de archivos, ya que afecta a las operaciones de lectura y escritura. A continuación se muestra una comparación entre Btrfs y Ext4 en términos de velocidad:
Velocidad de lectura/escritura:
- Ext4: Ext4 suele ofrecer velocidades de lectura y escritura más rápidas, especialmente para archivos de tamaño pequeño a mediano. Su código base maduro y optimizado permite un manejo eficiente de las operaciones con archivos.
- Btrfs: Btrfs puede presentar velocidades de escritura más lentas debido a sus características avanzadas, como la suma de comprobación y la copia en escritura. Sin embargo, las velocidades de lectura pueden ser competitivas con Ext4, especialmente cuando se aprovechan sus capacidades de instantáneas.
Latencia:
- Ext4: Ext4 tiene una latencia menor para las operaciones de archivo comunes, lo que lo hace adecuado para entornos en los que es esencial una respuesta rápida.
- Btrfs: La sobrecarga adicional de las comprobaciones de integridad de los datos puede introducir una mayor latencia, pero esta compensación puede ser aceptable para los usuarios que dan prioridad a la integridad de los datos sobre la velocidad.
Btrfs frente a EXT4: rendimiento de SSD
El rendimiento de Btrfs y Ext4 en SSD se ve influido por su diseño y optimización para unidades de estado sólido:
Nivelación del desgaste y compatibilidad con TRIM:
- Ext4: Ext4 es compatible con las operaciones TRIM, que ayudan a mantener el rendimiento de los SSD al permitir que la unidad gestione el espacio libre de forma más eficiente. Esto se traduce en una mayor longevidad y un rendimiento sostenido.
- Btrfs: Btrfs también es compatible con TRIM, pero su mecanismo de copia en escritura puede provocar una mayor amplificación de la escritura, lo que puede afectar a la vida útil de las SSD. Sin embargo, las características de Btrfs, como las instantáneas y los subvolúmenes, pueden proporcionar importantes ventajas para el uso de SSD.
Consistencia del rendimiento:
- Ext4: El diseño sencillo de Ext4 suele dar como resultado un rendimiento constante en diferentes cargas de trabajo, lo que lo convierte en una opción fiable para las unidades SSD.
- Btrfs: Btrfs puede presentar variaciones en el rendimiento debido a sus complejas características, pero puede ofrecer ventajas en escenarios específicos, como operaciones con archivos de gran tamaño o tareas avanzadas de gestión del almacenamiento.
Btrfs frente a EXT4 para NAS
Los dispositivos de almacenamiento conectados a la red (NAS) se benefician de sistemas de archivos que ofrecen fiabilidad, rendimiento y características avanzadas:
Integridad y protección de datos:
- Ext4: aunque Ext4 es fiable, carece de funciones integradas de integridad de datos, como la suma de comprobación y la corrección de errores.
- Btrfs: Btrfs destaca por proporcionar integridad de datos con sus capacidades de suma de comprobación y autorreparación, lo que lo convierte en un fuerte competidor para entornos NAS en los que la protección de datos es primordial.
Instantáneas y copias de seguridad:
- Ext4: Ext4 no admite instantáneas de forma nativa, por lo que requiere software adicional para soluciones de copia de seguridad.
- Btrfs: La compatibilidad nativa de Btrfs con las instantáneas permite realizar copias de seguridad eficientes y rápidas, lo que resulta ventajoso para los dispositivos NAS.
Btrfs frente a EXT4 en dispositivos NAS de Synology
Los dispositivos NAS de Synology son populares como soluciones de almacenamiento para hogares y pequeñas empresas, y la elección entre Btrfs y Ext4 puede afectar significativamente a su rendimiento y capacidades:
Facilidad de uso y gestión:
- Ext4: DSM (DiskStation Manager) de Synology ofrece una sólida compatibilidad con Ext4, con opciones de configuración y gestión sencillas. La simplicidad y fiabilidad de Ext4 lo convierten en una opción conveniente para la mayoría de los usuarios.
- Btrfs: DSM también es compatible con Btrfs, que ofrece funciones como instantáneas, comprobaciones de integridad de datos y una gestión eficiente del almacenamiento. Estas funciones avanzadas pueden mejorar la funcionalidad y la fiabilidad de los dispositivos NAS de Synology.
Rendimiento y fiabilidad:
- Ext4: Ext4 proporciona un rendimiento constante con una sobrecarga baja, lo que lo hace adecuado para las necesidades de almacenamiento de uso general en dispositivos NAS de Synology.
- Btrfs: aunque Btrfs puede tener una sobrecarga ligeramente superior, sus ventajas en materia de protección y gestión de datos pueden compensar las pérdidas de rendimiento, especialmente en entornos en los que la integridad de los datos es fundamental.
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Conclusión
Existen múltiples sistemas de archivos Linux, pero estos dos son los más utilizados, gracias a sus capacidades y características. Aparentemente, estos sistemas de archivos difieren en muchos aspectos, pero pueden utilizarse de forma intercambiable; por ejemplo, si utilizabas Ext4 y deseas migrar a un almacenamiento RAID, puedes cambiar de Ext4 a Btrfs. Antes de elegir entre cualquiera de estos sistemas de archivos, debes, en primer lugar, analizar tus necesidades y optar por el que más te convenga.