treewide: remove redundant IS_ERR() before error code check
[linux/fpc-iii.git] / Documentation / admin-guide / ext4.rst
blob9443fcef18760389ba49a6a6d328dd8888f0f397
1 .. SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
3 ========================
4 ext4 General Information
5 ========================
7 Ext4 is an advanced level of the ext3 filesystem which incorporates
8 scalability and reliability enhancements for supporting large filesystems
9 (64 bit) in keeping with increasing disk capacities and state-of-the-art
10 feature requirements.
12 Mailing list:   linux-ext4@vger.kernel.org
13 Web site:       http://ext4.wiki.kernel.org
16 Quick usage instructions
17 ========================
19 Note: More extensive information for getting started with ext4 can be
20 found at the ext4 wiki site at the URL:
21 http://ext4.wiki.kernel.org/index.php/Ext4_Howto
23   - The latest version of e2fsprogs can be found at:
25     https://www.kernel.org/pub/linux/kernel/people/tytso/e2fsprogs/
27         or
29     http://sourceforge.net/project/showfiles.php?group_id=2406
31         or grab the latest git repository from:
33    https://git.kernel.org/pub/scm/fs/ext2/e2fsprogs.git
35   - Create a new filesystem using the ext4 filesystem type:
37         # mke2fs -t ext4 /dev/hda1
39     Or to configure an existing ext3 filesystem to support extents:
41         # tune2fs -O extents /dev/hda1
43     If the filesystem was created with 128 byte inodes, it can be
44     converted to use 256 byte for greater efficiency via:
46         # tune2fs -I 256 /dev/hda1
48   - Mounting:
50         # mount -t ext4 /dev/hda1 /wherever
52   - When comparing performance with other filesystems, it's always
53     important to try multiple workloads; very often a subtle change in a
54     workload parameter can completely change the ranking of which
55     filesystems do well compared to others.  When comparing versus ext3,
56     note that ext4 enables write barriers by default, while ext3 does
57     not enable write barriers by default.  So it is useful to use
58     explicitly specify whether barriers are enabled or not when via the
59     '-o barriers=[0|1]' mount option for both ext3 and ext4 filesystems
60     for a fair comparison.  When tuning ext3 for best benchmark numbers,
61     it is often worthwhile to try changing the data journaling mode; '-o
62     data=writeback' can be faster for some workloads.  (Note however that
63     running mounted with data=writeback can potentially leave stale data
64     exposed in recently written files in case of an unclean shutdown,
65     which could be a security exposure in some situations.)  Configuring
66     the filesystem with a large journal can also be helpful for
67     metadata-intensive workloads.
69 Features
70 ========
72 Currently Available
73 -------------------
75 * ability to use filesystems > 16TB (e2fsprogs support not available yet)
76 * extent format reduces metadata overhead (RAM, IO for access, transactions)
77 * extent format more robust in face of on-disk corruption due to magics,
78 * internal redundancy in tree
79 * improved file allocation (multi-block alloc)
80 * lift 32000 subdirectory limit imposed by i_links_count[1]
81 * nsec timestamps for mtime, atime, ctime, create time
82 * inode version field on disk (NFSv4, Lustre)
83 * reduced e2fsck time via uninit_bg feature
84 * journal checksumming for robustness, performance
85 * persistent file preallocation (e.g for streaming media, databases)
86 * ability to pack bitmaps and inode tables into larger virtual groups via the
87   flex_bg feature
88 * large file support
89 * inode allocation using large virtual block groups via flex_bg
90 * delayed allocation
91 * large block (up to pagesize) support
92 * efficient new ordered mode in JBD2 and ext4 (avoid using buffer head to force
93   the ordering)
94 * Case-insensitive file name lookups
95 * file-based encryption support (fscrypt)
96 * file-based verity support (fsverity)
98 [1] Filesystems with a block size of 1k may see a limit imposed by the
99 directory hash tree having a maximum depth of two.
101 case-insensitive file name lookups
102 ======================================================
104 The case-insensitive file name lookup feature is supported on a
105 per-directory basis, allowing the user to mix case-insensitive and
106 case-sensitive directories in the same filesystem.  It is enabled by
107 flipping the +F inode attribute of an empty directory.  The
108 case-insensitive string match operation is only defined when we know how
109 text in encoded in a byte sequence.  For that reason, in order to enable
110 case-insensitive directories, the filesystem must have the
111 casefold feature, which stores the filesystem-wide encoding
112 model used.  By default, the charset adopted is the latest version of
113 Unicode (12.1.0, by the time of this writing), encoded in the UTF-8
114 form.  The comparison algorithm is implemented by normalizing the
115 strings to the Canonical decomposition form, as defined by Unicode,
116 followed by a byte per byte comparison.
118 The case-awareness is name-preserving on the disk, meaning that the file
119 name provided by userspace is a byte-per-byte match to what is actually
120 written in the disk.  The Unicode normalization format used by the
121 kernel is thus an internal representation, and not exposed to the
122 userspace nor to the disk, with the important exception of disk hashes,
123 used on large case-insensitive directories with DX feature.  On DX
124 directories, the hash must be calculated using the casefolded version of
125 the filename, meaning that the normalization format used actually has an
126 impact on where the directory entry is stored.
128 When we change from viewing filenames as opaque byte sequences to seeing
129 them as encoded strings we need to address what happens when a program
130 tries to create a file with an invalid name.  The Unicode subsystem
131 within the kernel leaves the decision of what to do in this case to the
132 filesystem, which select its preferred behavior by enabling/disabling
133 the strict mode.  When Ext4 encounters one of those strings and the
134 filesystem did not require strict mode, it falls back to considering the
135 entire string as an opaque byte sequence, which still allows the user to
136 operate on that file, but the case-insensitive lookups won't work.
138 Options
139 =======
141 When mounting an ext4 filesystem, the following option are accepted:
142 (*) == default
144   ro
145         Mount filesystem read only. Note that ext4 will replay the journal (and
146         thus write to the partition) even when mounted "read only". The mount
147         options "ro,noload" can be used to prevent writes to the filesystem.
149   journal_checksum
150         Enable checksumming of the journal transactions.  This will allow the
151         recovery code in e2fsck and the kernel to detect corruption in the
152         kernel.  It is a compatible change and will be ignored by older
153         kernels.
155   journal_async_commit
156         Commit block can be written to disk without waiting for descriptor
157         blocks. If enabled older kernels cannot mount the device. This will
158         enable 'journal_checksum' internally.
160   journal_path=path, journal_dev=devnum
161         When the external journal device's major/minor numbers have changed,
162         these options allow the user to specify the new journal location.  The
163         journal device is identified through either its new major/minor numbers
164         encoded in devnum, or via a path to the device.
166   norecovery, noload
167         Don't load the journal on mounting.  Note that if the filesystem was
168         not unmounted cleanly, skipping the journal replay will lead to the
169         filesystem containing inconsistencies that can lead to any number of
170         problems.
172   data=journal
173         All data are committed into the journal prior to being written into the
174         main file system.  Enabling this mode will disable delayed allocation
175         and O_DIRECT support.
177   data=ordered  (*)
178         All data are forced directly out to the main file system prior to its
179         metadata being committed to the journal.
181   data=writeback
182         Data ordering is not preserved, data may be written into the main file
183         system after its metadata has been committed to the journal.
185   commit=nrsec  (*)
186         This setting limits the maximum age of the running transaction to
187         'nrsec' seconds.  The default value is 5 seconds.  This means that if
188         you lose your power, you will lose as much as the latest 5 seconds of
189         metadata changes (your filesystem will not be damaged though, thanks
190         to the journaling). This default value (or any low value) will hurt
191         performance, but it's good for data-safety.  Setting it to 0 will have
192         the same effect as leaving it at the default (5 seconds).  Setting it
193         to very large values will improve performance.  Note that due to
194         delayed allocation even older data can be lost on power failure since
195         writeback of those data begins only after time set in
196         /proc/sys/vm/dirty_expire_centisecs.
198   barrier=<0|1(*)>, barrier(*), nobarrier
199         This enables/disables the use of write barriers in the jbd code.
200         barrier=0 disables, barrier=1 enables.  This also requires an IO stack
201         which can support barriers, and if jbd gets an error on a barrier
202         write, it will disable again with a warning.  Write barriers enforce
203         proper on-disk ordering of journal commits, making volatile disk write
204         caches safe to use, at some performance penalty.  If your disks are
205         battery-backed in one way or another, disabling barriers may safely
206         improve performance.  The mount options "barrier" and "nobarrier" can
207         also be used to enable or disable barriers, for consistency with other
208         ext4 mount options.
210   inode_readahead_blks=n
211         This tuning parameter controls the maximum number of inode table blocks
212         that ext4's inode table readahead algorithm will pre-read into the
213         buffer cache.  The default value is 32 blocks.
215   nouser_xattr
216         Disables Extended User Attributes.  See the attr(5) manual page for
217         more information about extended attributes.
219   noacl
220         This option disables POSIX Access Control List support. If ACL support
221         is enabled in the kernel configuration (CONFIG_EXT4_FS_POSIX_ACL), ACL
222         is enabled by default on mount. See the acl(5) manual page for more
223         information about acl.
225   bsddf (*)
226         Make 'df' act like BSD.
228   minixdf
229         Make 'df' act like Minix.
231   debug
232         Extra debugging information is sent to syslog.
234   abort
235         Simulate the effects of calling ext4_abort() for debugging purposes.
236         This is normally used while remounting a filesystem which is already
237         mounted.
239   errors=remount-ro
240         Remount the filesystem read-only on an error.
242   errors=continue
243         Keep going on a filesystem error.
245   errors=panic
246         Panic and halt the machine if an error occurs.  (These mount options
247         override the errors behavior specified in the superblock, which can be
248         configured using tune2fs)
250   data_err=ignore(*)
251         Just print an error message if an error occurs in a file data buffer in
252         ordered mode.
253   data_err=abort
254         Abort the journal if an error occurs in a file data buffer in ordered
255         mode.
257   grpid | bsdgroups
258         New objects have the group ID of their parent.
260   nogrpid (*) | sysvgroups
261         New objects have the group ID of their creator.
263   resgid=n
264         The group ID which may use the reserved blocks.
266   resuid=n
267         The user ID which may use the reserved blocks.
269   sb=
270         Use alternate superblock at this location.
272   quota, noquota, grpquota, usrquota
273         These options are ignored by the filesystem. They are used only by
274         quota tools to recognize volumes where quota should be turned on. See
275         documentation in the quota-tools package for more details
276         (http://sourceforge.net/projects/linuxquota).
278   jqfmt=<quota type>, usrjquota=<file>, grpjquota=<file>
279         These options tell filesystem details about quota so that quota
280         information can be properly updated during journal replay. They replace
281         the above quota options. See documentation in the quota-tools package
282         for more details (http://sourceforge.net/projects/linuxquota).
284   stripe=n
285         Number of filesystem blocks that mballoc will try to use for allocation
286         size and alignment. For RAID5/6 systems this should be the number of
287         data disks *  RAID chunk size in file system blocks.
289   delalloc      (*)
290         Defer block allocation until just before ext4 writes out the block(s)
291         in question.  This allows ext4 to better allocation decisions more
292         efficiently.
294   nodelalloc
295         Disable delayed allocation.  Blocks are allocated when the data is
296         copied from userspace to the page cache, either via the write(2) system
297         call or when an mmap'ed page which was previously unallocated is
298         written for the first time.
300   max_batch_time=usec
301         Maximum amount of time ext4 should wait for additional filesystem
302         operations to be batch together with a synchronous write operation.
303         Since a synchronous write operation is going to force a commit and then
304         a wait for the I/O complete, it doesn't cost much, and can be a huge
305         throughput win, we wait for a small amount of time to see if any other
306         transactions can piggyback on the synchronous write.   The algorithm
307         used is designed to automatically tune for the speed of the disk, by
308         measuring the amount of time (on average) that it takes to finish
309         committing a transaction.  Call this time the "commit time".  If the
310         time that the transaction has been running is less than the commit
311         time, ext4 will try sleeping for the commit time to see if other
312         operations will join the transaction.   The commit time is capped by
313         the max_batch_time, which defaults to 15000us (15ms).   This
314         optimization can be turned off entirely by setting max_batch_time to 0.
316   min_batch_time=usec
317         This parameter sets the commit time (as described above) to be at least
318         min_batch_time.  It defaults to zero microseconds.  Increasing this
319         parameter may improve the throughput of multi-threaded, synchronous
320         workloads on very fast disks, at the cost of increasing latency.
322   journal_ioprio=prio
323         The I/O priority (from 0 to 7, where 0 is the highest priority) which
324         should be used for I/O operations submitted by kjournald2 during a
325         commit operation.  This defaults to 3, which is a slightly higher
326         priority than the default I/O priority.
328   auto_da_alloc(*), noauto_da_alloc
329         Many broken applications don't use fsync() when replacing existing
330         files via patterns such as fd = open("foo.new")/write(fd,..)/close(fd)/
331         rename("foo.new", "foo"), or worse yet, fd = open("foo",
332         O_TRUNC)/write(fd,..)/close(fd).  If auto_da_alloc is enabled, ext4
333         will detect the replace-via-rename and replace-via-truncate patterns
334         and force that any delayed allocation blocks are allocated such that at
335         the next journal commit, in the default data=ordered mode, the data
336         blocks of the new file are forced to disk before the rename() operation
337         is committed.  This provides roughly the same level of guarantees as
338         ext3, and avoids the "zero-length" problem that can happen when a
339         system crashes before the delayed allocation blocks are forced to disk.
341   noinit_itable
342         Do not initialize any uninitialized inode table blocks in the
343         background.  This feature may be used by installation CD's so that the
344         install process can complete as quickly as possible; the inode table
345         initialization process would then be deferred until the next time the
346         file system is unmounted.
348   init_itable=n
349         The lazy itable init code will wait n times the number of milliseconds
350         it took to zero out the previous block group's inode table.  This
351         minimizes the impact on the system performance while file system's
352         inode table is being initialized.
354   discard, nodiscard(*)
355         Controls whether ext4 should issue discard/TRIM commands to the
356         underlying block device when blocks are freed.  This is useful for SSD
357         devices and sparse/thinly-provisioned LUNs, but it is off by default
358         until sufficient testing has been done.
360   nouid32
361         Disables 32-bit UIDs and GIDs.  This is for interoperability  with
362         older kernels which only store and expect 16-bit values.
364   block_validity(*), noblock_validity
365         These options enable or disable the in-kernel facility for tracking
366         filesystem metadata blocks within internal data structures.  This
367         allows multi- block allocator and other routines to notice bugs or
368         corrupted allocation bitmaps which cause blocks to be allocated which
369         overlap with filesystem metadata blocks.
371   dioread_lock, dioread_nolock
372         Controls whether or not ext4 should use the DIO read locking. If the
373         dioread_nolock option is specified ext4 will allocate uninitialized
374         extent before buffer write and convert the extent to initialized after
375         IO completes. This approach allows ext4 code to avoid using inode
376         mutex, which improves scalability on high speed storages. However this
377         does not work with data journaling and dioread_nolock option will be
378         ignored with kernel warning. Note that dioread_nolock code path is only
379         used for extent-based files.  Because of the restrictions this options
380         comprises it is off by default (e.g. dioread_lock).
382   max_dir_size_kb=n
383         This limits the size of directories so that any attempt to expand them
384         beyond the specified limit in kilobytes will cause an ENOSPC error.
385         This is useful in memory constrained environments, where a very large
386         directory can cause severe performance problems or even provoke the Out
387         Of Memory killer.  (For example, if there is only 512mb memory
388         available, a 176mb directory may seriously cramp the system's style.)
390   i_version
391         Enable 64-bit inode version support. This option is off by default.
393   dax
394         Use direct access (no page cache).  See
395         Documentation/filesystems/dax.txt.  Note that this option is
396         incompatible with data=journal.
398 Data Mode
399 =========
400 There are 3 different data modes:
402 * writeback mode
404   In data=writeback mode, ext4 does not journal data at all.  This mode provides
405   a similar level of journaling as that of XFS, JFS, and ReiserFS in its default
406   mode - metadata journaling.  A crash+recovery can cause incorrect data to
407   appear in files which were written shortly before the crash.  This mode will
408   typically provide the best ext4 performance.
410 * ordered mode
412   In data=ordered mode, ext4 only officially journals metadata, but it logically
413   groups metadata information related to data changes with the data blocks into
414   a single unit called a transaction.  When it's time to write the new metadata
415   out to disk, the associated data blocks are written first.  In general, this
416   mode performs slightly slower than writeback but significantly faster than
417   journal mode.
419 * journal mode
421   data=journal mode provides full data and metadata journaling.  All new data is
422   written to the journal first, and then to its final location.  In the event of
423   a crash, the journal can be replayed, bringing both data and metadata into a
424   consistent state.  This mode is the slowest except when data needs to be read
425   from and written to disk at the same time where it outperforms all others
426   modes.  Enabling this mode will disable delayed allocation and O_DIRECT
427   support.
429 /proc entries
430 =============
432 Information about mounted ext4 file systems can be found in
433 /proc/fs/ext4.  Each mounted filesystem will have a directory in
434 /proc/fs/ext4 based on its device name (i.e., /proc/fs/ext4/hdc or
435 /proc/fs/ext4/dm-0).   The files in each per-device directory are shown
436 in table below.
438 Files in /proc/fs/ext4/<devname>
440   mb_groups
441         details of multiblock allocator buddy cache of free blocks
443 /sys entries
444 ============
446 Information about mounted ext4 file systems can be found in
447 /sys/fs/ext4.  Each mounted filesystem will have a directory in
448 /sys/fs/ext4 based on its device name (i.e., /sys/fs/ext4/hdc or
449 /sys/fs/ext4/dm-0).   The files in each per-device directory are shown
450 in table below.
452 Files in /sys/fs/ext4/<devname>:
454 (see also Documentation/ABI/testing/sysfs-fs-ext4)
456   delayed_allocation_blocks
457         This file is read-only and shows the number of blocks that are dirty in
458         the page cache, but which do not have their location in the filesystem
459         allocated yet.
461   inode_goal
462         Tuning parameter which (if non-zero) controls the goal inode used by
463         the inode allocator in preference to all other allocation heuristics.
464         This is intended for debugging use only, and should be 0 on production
465         systems.
467   inode_readahead_blks
468         Tuning parameter which controls the maximum number of inode table
469         blocks that ext4's inode table readahead algorithm will pre-read into
470         the buffer cache.
472   lifetime_write_kbytes
473         This file is read-only and shows the number of kilobytes of data that
474         have been written to this filesystem since it was created.
476   max_writeback_mb_bump
477         The maximum number of megabytes the writeback code will try to write
478         out before move on to another inode.
480   mb_group_prealloc
481         The multiblock allocator will round up allocation requests to a
482         multiple of this tuning parameter if the stripe size is not set in the
483         ext4 superblock
485   mb_max_to_scan
486         The maximum number of extents the multiblock allocator will search to
487         find the best extent.
489   mb_min_to_scan
490         The minimum number of extents the multiblock allocator will search to
491         find the best extent.
493   mb_order2_req
494         Tuning parameter which controls the minimum size for requests (as a
495         power of 2) where the buddy cache is used.
497   mb_stats
498         Controls whether the multiblock allocator should collect statistics,
499         which are shown during the unmount. 1 means to collect statistics, 0
500         means not to collect statistics.
502   mb_stream_req
503         Files which have fewer blocks than this tunable parameter will have
504         their blocks allocated out of a block group specific preallocation
505         pool, so that small files are packed closely together.  Each large file
506         will have its blocks allocated out of its own unique preallocation
507         pool.
509   session_write_kbytes
510         This file is read-only and shows the number of kilobytes of data that
511         have been written to this filesystem since it was mounted.
513   reserved_clusters
514         This is RW file and contains number of reserved clusters in the file
515         system which will be used in the specific situations to avoid costly
516         zeroout, unexpected ENOSPC, or possible data loss. The default is 2% or
517         4096 clusters, whichever is smaller and this can be changed however it
518         can never exceed number of clusters in the file system. If there is not
519         enough space for the reserved space when mounting the file mount will
520         _not_ fail.
522 Ioctls
523 ======
525 There is some Ext4 specific functionality which can be accessed by applications
526 through the system call interfaces. The list of all Ext4 specific ioctls are
527 shown in the table below.
529 Table of Ext4 specific ioctls
531   EXT4_IOC_GETFLAGS
532         Get additional attributes associated with inode.  The ioctl argument is
533         an integer bitfield, with bit values described in ext4.h. This ioctl is
534         an alias for FS_IOC_GETFLAGS.
536   EXT4_IOC_SETFLAGS
537         Set additional attributes associated with inode.  The ioctl argument is
538         an integer bitfield, with bit values described in ext4.h. This ioctl is
539         an alias for FS_IOC_SETFLAGS.
541   EXT4_IOC_GETVERSION, EXT4_IOC_GETVERSION_OLD
542         Get the inode i_generation number stored for each inode. The
543         i_generation number is normally changed only when new inode is created
544         and it is particularly useful for network filesystems. The '_OLD'
545         version of this ioctl is an alias for FS_IOC_GETVERSION.
547   EXT4_IOC_SETVERSION, EXT4_IOC_SETVERSION_OLD
548         Set the inode i_generation number stored for each inode. The '_OLD'
549         version of this ioctl is an alias for FS_IOC_SETVERSION.
551   EXT4_IOC_GROUP_EXTEND
552         This ioctl has the same purpose as the resize mount option. It allows
553         to resize filesystem to the end of the last existing block group,
554         further resize has to be done with resize2fs, either online, or
555         offline. The argument points to the unsigned logn number representing
556         the filesystem new block count.
558   EXT4_IOC_MOVE_EXT
559         Move the block extents from orig_fd (the one this ioctl is pointing to)
560         to the donor_fd (the one specified in move_extent structure passed as
561         an argument to this ioctl). Then, exchange inode metadata between
562         orig_fd and donor_fd.  This is especially useful for online
563         defragmentation, because the allocator has the opportunity to allocate
564         moved blocks better, ideally into one contiguous extent.
566   EXT4_IOC_GROUP_ADD
567         Add a new group descriptor to an existing or new group descriptor
568         block. The new group descriptor is described by ext4_new_group_input
569         structure, which is passed as an argument to this ioctl. This is
570         especially useful in conjunction with EXT4_IOC_GROUP_EXTEND, which
571         allows online resize of the filesystem to the end of the last existing
572         block group.  Those two ioctls combined is used in userspace online
573         resize tool (e.g. resize2fs).
575   EXT4_IOC_MIGRATE
576         This ioctl operates on the filesystem itself.  It converts (migrates)
577         ext3 indirect block mapped inode to ext4 extent mapped inode by walking
578         through indirect block mapping of the original inode and converting
579         contiguous block ranges into ext4 extents of the temporary inode. Then,
580         inodes are swapped. This ioctl might help, when migrating from ext3 to
581         ext4 filesystem, however suggestion is to create fresh ext4 filesystem
582         and copy data from the backup. Note, that filesystem has to support
583         extents for this ioctl to work.
585   EXT4_IOC_ALLOC_DA_BLKS
586         Force all of the delay allocated blocks to be allocated to preserve
587         application-expected ext3 behaviour. Note that this will also start
588         triggering a write of the data blocks, but this behaviour may change in
589         the future as it is not necessary and has been done this way only for
590         sake of simplicity.
592   EXT4_IOC_RESIZE_FS
593         Resize the filesystem to a new size.  The number of blocks of resized
594         filesystem is passed in via 64 bit integer argument.  The kernel
595         allocates bitmaps and inode table, the userspace tool thus just passes
596         the new number of blocks.
598   EXT4_IOC_SWAP_BOOT
599         Swap i_blocks and associated attributes (like i_blocks, i_size,
600         i_flags, ...) from the specified inode with inode EXT4_BOOT_LOADER_INO
601         (#5). This is typically used to store a boot loader in a secure part of
602         the filesystem, where it can't be changed by a normal user by accident.
603         The data blocks of the previous boot loader will be associated with the
604         given inode.
606 References
607 ==========
609 kernel source:  <file:fs/ext4/>
610                 <file:fs/jbd2/>
612 programs:       http://e2fsprogs.sourceforge.net/
614 useful links:   http://fedoraproject.org/wiki/ext3-devel
615                 http://www.bullopensource.org/ext4/
616                 http://ext4.wiki.kernel.org/index.php/Main_Page
617                 http://fedoraproject.org/wiki/Features/Ext4