O que é um Sistema de Arquivos com Registro em Log?

Cada sistema operacional utiliza seu próprio sistema de arquivos para armazenar dados. O Windows usa NTFS, o macOS usa APFS, e a maioria das distribuições Linux usa Ext4. Embora esses sistemas de arquivos sejam fundamentalmente diferentes entre si, uma característica que existe em todos eles é o registro em log.

Vamos aprender mais sobre sistemas de arquivos com registro em log e como eles afetam a computação diária.

O Que É Registro em Log?

Imagine cada arquivo em um computador como um catálogo de biblioteca único de diários, periódicos ou documentos. Cada nova edição adicionada a um catálogo mudaria ligeiramente suas informações. Em vez de procurar na biblioteca por uma entrada, você só precisa verificar o catálogo relevante.

O registro em log em sistemas de arquivos computacionais funciona de maneira muito semelhante. Seu objetivo é acompanhar as alterações que ainda não foram confirmadas no sistema de arquivos. Mesmo após qualquer falha ou desligamento inesperado, você ainda pode acessar a versão mais recente do arquivo com uma probabilidade reduzida de se corromper.

O termo “registro” vem da analogia de um diário. Quaisquer alterações que você registra em uma entrada de diário são armazenadas data e hora. De maneira semelhante, o registro em log permite que todas as atualizações a um arquivo sejam armazenadas em uma porção contígua do disco.

Essas atualizações não precisam estar localizadas fisicamente próximas umas das outras: na verdade, as entradas do arquivo de log estão espalhadas por todo o disco. Mas, em vez de acessá-las aleatoriamente, elas estão disponíveis em uma sequência semelhante à de um diário, que é milhares de vezes mais rápida.

O registro em log economiza muito tempo na recuperação de armazenamento de arquivos devido às alocações de memória contíguas.

Definições

Dependendo do sistema operacional, existem diferentes tipos de entradas de registro que discutiremos abaixo. Antes de fazermos isso, precisamos esclarecer alguns termos numéricos.

Tebibytes (TiB): todos sabemos quanto é um gigabyte. Um tebibyte (TiB) é igual a 1024 (= 210) gigabytes. TiB é uma das unidades padrão para expressar grandes valores em armazenamento de arquivos. Além disso, 1 TiB = 1,09951 terabytes (TB).

Pebibyte (PiB): um pebibyte (PiB) é igual a 1024 TiB ou cerca de um milhão de gigabytes - um valor muito grande, de fato.

Clusters: clusters de dados são a menor unidade de espaço em disco que pode ser usada para armazenar um arquivo. Pode variar de 512 bytes para um único setor a 64 KB para 128 setores.

1. NTFS

O Sistema de Arquivos de Nova Tecnologia (NTFS) é o sistema de registro padrão da Microsoft para Windows e Windows Server. Ele usa arquivos de log e informações de checkpoint para restaurar os valores estáveis de um sistema de arquivos após um reinício.

O NTFS suporta grandes volumes de dados: para um tamanho de cluster de 4 KB, pode acomodar 16 TiB de dados. Para um tamanho máximo de cluster de 64 KB, isso significa 256 TiB de dados, com 256 TiB como tamanho máximo de arquivo.

Atualmente, o NTFS corrige qualquer corrupção em arquivos online através do que é conhecido como “NTFS autorrecuperável”. Os usuários do Windows 10 podem se lembrar de uma experiência de inatividade devido ao Chkdsk, que costumava afetar versões mais antigas do Windows. Na última atualização do NTFS autorrecuperável, o problema foi resolvido online, e não ocorre inatividade.

Leia também: FAT32 vs. exFAT vs. NTFS: Qual é a Diferença?

2. Ext

O Sistema de Arquivos Estendido (ext) tem sido o sistema de registro do Linux desde o início. Ele foi inspirado no Sistema de Arquivos Unix (UFS) e passou por outras três iterações desde sua chegada no início dos anos 90.

• ext2: originalmente usado no Debian e Red Hat Linux, o ext2 ainda é usado em mídias flash, como cartões SD e drives USB. Pode acomodar de 2 a 32 TiB de dados, com um tamanho máximo de cluster de 8 KB.
• ext3: como o terceiro sistema de arquivos estendido, o ext3 tem sido usado com Linux, BSD e ReactOS. Os limites de tamanho são semelhantes aos do ext2.
• ext4: a versão mais recente do sistema de arquivos estendido, é usada pelo armazenamento de arquivos do Google, BSD, PowerPC e a maioria das distribuições Linux atuais. Os limites de tamanho são iguais a 1024 PiB ou cerca de um milhão de TiB. O maior tamanho de cluster é 64 KB.

O ext4 usa somas de verificação no registro para melhorar a confiabilidade, pois pode evitar com segurança uma espera de E/S em disco durante o registro e melhorar ligeiramente o desempenho do disco.

3. APFS

O Sistema de Arquivos Apple (APFS) é usado com macOS High Sierra, iOS 10.3 e posteriores, e alguns outros sistemas. Ele suporta até 8000 PiB (263 bytes), que é aproximadamente oito vezes maior que o ext4.

As capacidades centrais do APFS são muitas: incluem a criação de “instantâneas”, que é como uma fotocópia do sistema em um determinado momento. Assim como o NTFS, ele usa somas de verificação para garantir a integridade dos dados e protege contra falhas do sistema usando uma abordagem chamada “cópia ao gravar”. O APFS utiliza criptografia total do disco.

Conclusão

O registro em log nos sistemas de arquivos é um seguro básico contra falhas de sistema e desligamentos inesperados. Ao escrever rapidamente as alterações em um registro, podemos garantir que todas as alterações nos arquivos sejam registradas e não perdidas durante desligamentos de energia ou falhas do computador.

Existem muitos sistemas de arquivos registrados além dos discutidos aqui. Oracle, VMware, BSD, Cisco, Solaris e muitos outros têm suas próprias unidades de registro proprietárias.