F2FS

F2FS (англ. Flash-Friendly File System) — файлова система, орієнтованої на використання на флеш-пам'яті, в тому числі оптимально придатна для SSD-накопичувачів, карт пам'яті (eMMC/SD) і вбудованих в різні споживчі пристрої флеш-чипів. Сирцевий код F2FS був відкритий компанією Samsung у жовтні 2012^[6][7], після чого доопрацьований інженерами Samsung з урахуванням зауважень співтовариства. Додатково розвивається пакет f2fs-tools, що містить набір утиліт для обслуговування розділів F2FS (mkfs.f2fs, fsck.f2fs).

F2FS
Розробник	Samsung Electronics[1], Motorola Mobility і Huawei
Файлова система	Flash-Friendly File System
Дата представлення	v3.8, 2012-12-20[2] (Linux)
Структура
Структура директорій	багаторівнева хеш-таблиця
Структура файлів	bitmap (вільний простір), таблиця
Обмеження
Максимальний розмір файлу	3.94 TB
Максимум файлів	Залежить від розміру обсягу
Максимальна довжина імені файлу	512 байт[3]
Максимальний розмір тому	16 TB
Можливості
Властивості	модифікація (mtime), модифікація атрибута (ctime), доступ (atime)
Точність збереження дати	1 ns
Атрибути	POSIX, розширені атрибути
Права доступу	POSIX, ACL
Фонова компресія	LZO, LZ4 (від Linux 5.6),[4] zstd (від Linux 5.7)[5]
Фонове кодування	Наявне
Підтримується ОС	Linux і Android

F2FS розроблена спеціально з урахуванням специфіки флеш-пам'яті і враховує такі особливості, як незмінний час доступу і обмежений ресурс з числа перезапису даних. З особливостей F2FS можна виділити:

• зберігання структур даних організовано у формі логу, а при оновленні інформації використовується підхід Copy-on-Write, при якому при зміні дані не перезаписуються, а зберігаються в новому місці. При цьому, для зниження зносу флеша дані по можливості розподіляються рівномірно, зводячи до мінімуму повторний запис в одні і ті ж блоки. Для цього використовується алгоритм послідовного заповнення накопичувача, при якому нові дані завжди записуються тільки в області, наступні після вже записаних даних без оглядки на можливу фрагментацію. Після досягнення кінця розділу запис починається з початку, займаючи, в міру можливостей, звільнені блоки. Для виключення конфліктів з логікою контролера накопичувача, в F2FS враховується специфіка роботи прошарку FTL (Flash Translation Layer), що виконує на багатьох накопичувачах подібну задачу з рівномірного заповнення;
• для забезпечення цілісності використовується модель з фіксацією контрольних точок і можливістю відкоту змін (roll-back) у разі проблем.
• Для адаптації F2FS до різних видів флеша, які відрізняються своїми характеристиками в залежності від внутрішньої геометрії і схеми управління, передбачений широкий спектр параметрів для управління структурою розподілу даних в розділі і надана можливість вибору різних алгоритмів очищення і виділення блоків;
• розділ F2FS формується із сегментів розміром 2 Мб, сегменти групуються в секції, які в свою чергу об'єднуються в зони;
• у процесі розробки F2FS враховані проблеми раніше доступних спеціалізованих файлових систем на основі структур у формі логу і докладено всіх зусиль для усунення відомих недоліків, таких як велике споживання пам'яті і високі накладні витрати при виконанні операцій очищення;
• файлова система F2FS захищена від ефекту снігової лавини, що проявляється для Wandering-дерев: у ситуації, коли замість перезапису створюються нові елементи (змінюється номер блоку), для дерев в яких батьківський вузол посилається на дочірні вузли, зміна вузла приводить до перебудови всіх вищерозміщених вузлів;
• для прискорення виконання операцій в процесі роботи основні індекси з інформацією про розподіл даних зберігаються в оперативній пам'яті;
• для виконання операцій чищення реалізований спеціальний складальник сміття, виконуваний у фоні в моменти простою системи;
• підтримується традиційна для UNIX схема розмежування доступу і такі розширені механізми, як xattr^[en] і POSIX ACL.

Підтримка файлової системи F2FS включена в ядро Linux починаючи з гілки 3.8.^[8][7]

Див. також

• exFAT — файлова система для флеш-пам'яті і SSD-накопичувачів від Microsoft.