Merge tag 'locking-debug-2021-09-01' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[linux-2.6-microblaze.git] / Documentation / filesystems / ntfs.rst
1 .. SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2
3 ================================
4 The Linux NTFS filesystem driver
5 ================================
6
7
8 .. Table of contents
9
10    - Overview
11    - Web site
12    - Features
13    - Supported mount options
14    - Known bugs and (mis-)features
15    - Using NTFS volume and stripe sets
16      - The Device-Mapper driver
17      - The Software RAID / MD driver
18      - Limitations when using the MD driver
19
20
21 Overview
22 ========
23
24 Linux-NTFS comes with a number of user-space programs known as ntfsprogs.
25 These include mkntfs, a full-featured ntfs filesystem format utility,
26 ntfsundelete used for recovering files that were unintentionally deleted
27 from an NTFS volume and ntfsresize which is used to resize an NTFS partition.
28 See the web site for more information.
29
30 To mount an NTFS 1.2/3.x (Windows NT4/2000/XP/2003) volume, use the file
31 system type 'ntfs'.  The driver currently supports read-only mode (with no
32 fault-tolerance, encryption or journalling) and very limited, but safe, write
33 support.
34
35 For fault tolerance and raid support (i.e. volume and stripe sets), you can
36 use the kernel's Software RAID / MD driver.  See section "Using Software RAID
37 with NTFS" for details.
38
39
40 Web site
41 ========
42
43 There is plenty of additional information on the linux-ntfs web site
44 at http://www.linux-ntfs.org/
45
46 The web site has a lot of additional information, such as a comprehensive
47 FAQ, documentation on the NTFS on-disk format, information on the Linux-NTFS
48 userspace utilities, etc.
49
50
51 Features
52 ========
53
54 - This is a complete rewrite of the NTFS driver that used to be in the 2.4 and
55   earlier kernels.  This new driver implements NTFS read support and is
56   functionally equivalent to the old ntfs driver and it also implements limited
57   write support.  The biggest limitation at present is that files/directories
58   cannot be created or deleted.  See below for the list of write features that
59   are so far supported.  Another limitation is that writing to compressed files
60   is not implemented at all.  Also, neither read nor write access to encrypted
61   files is so far implemented.
62 - The new driver has full support for sparse files on NTFS 3.x volumes which
63   the old driver isn't happy with.
64 - The new driver supports execution of binaries due to mmap() now being
65   supported.
66 - The new driver supports loopback mounting of files on NTFS which is used by
67   some Linux distributions to enable the user to run Linux from an NTFS
68   partition by creating a large file while in Windows and then loopback
69   mounting the file while in Linux and creating a Linux filesystem on it that
70   is used to install Linux on it.
71 - A comparison of the two drivers using::
72
73         time find . -type f -exec md5sum "{}" \;
74
75   run three times in sequence with each driver (after a reboot) on a 1.4GiB
76   NTFS partition, showed the new driver to be 20% faster in total time elapsed
77   (from 9:43 minutes on average down to 7:53).  The time spent in user space
78   was unchanged but the time spent in the kernel was decreased by a factor of
79   2.5 (from 85 CPU seconds down to 33).
80 - The driver does not support short file names in general.  For backwards
81   compatibility, we implement access to files using their short file names if
82   they exist.  The driver will not create short file names however, and a
83   rename will discard any existing short file name.
84 - The new driver supports exporting of mounted NTFS volumes via NFS.
85 - The new driver supports async io (aio).
86 - The new driver supports fsync(2), fdatasync(2), and msync(2).
87 - The new driver supports readv(2) and writev(2).
88 - The new driver supports access time updates (including mtime and ctime).
89 - The new driver supports truncate(2) and open(2) with O_TRUNC.  But at present
90   only very limited support for highly fragmented files, i.e. ones which have
91   their data attribute split across multiple extents, is included.  Another
92   limitation is that at present truncate(2) will never create sparse files,
93   since to mark a file sparse we need to modify the directory entry for the
94   file and we do not implement directory modifications yet.
95 - The new driver supports write(2) which can both overwrite existing data and
96   extend the file size so that you can write beyond the existing data.  Also,
97   writing into sparse regions is supported and the holes are filled in with
98   clusters.  But at present only limited support for highly fragmented files,
99   i.e. ones which have their data attribute split across multiple extents, is
100   included.  Another limitation is that write(2) will never create sparse
101   files, since to mark a file sparse we need to modify the directory entry for
102   the file and we do not implement directory modifications yet.
103
104 Supported mount options
105 =======================
106
107 In addition to the generic mount options described by the manual page for the
108 mount command (man 8 mount, also see man 5 fstab), the NTFS driver supports the
109 following mount options:
110
111 ======================= =======================================================
112 iocharset=name          Deprecated option.  Still supported but please use
113                         nls=name in the future.  See description for nls=name.
114
115 nls=name                Character set to use when returning file names.
116                         Unlike VFAT, NTFS suppresses names that contain
117                         unconvertible characters.  Note that most character
118                         sets contain insufficient characters to represent all
119                         possible Unicode characters that can exist on NTFS.
120                         To be sure you are not missing any files, you are
121                         advised to use nls=utf8 which is capable of
122                         representing all Unicode characters.
123
124 utf8=<bool>             Option no longer supported.  Currently mapped to
125                         nls=utf8 but please use nls=utf8 in the future and
126                         make sure utf8 is compiled either as module or into
127                         the kernel.  See description for nls=name.
128
129 uid=
130 gid=
131 umask=                  Provide default owner, group, and access mode mask.
132                         These options work as documented in mount(8).  By
133                         default, the files/directories are owned by root and
134                         he/she has read and write permissions, as well as
135                         browse permission for directories.  No one else has any
136                         access permissions.  I.e. the mode on all files is by
137                         default rw------- and for directories rwx------, a
138                         consequence of the default fmask=0177 and dmask=0077.
139                         Using a umask of zero will grant all permissions to
140                         everyone, i.e. all files and directories will have mode
141                         rwxrwxrwx.
142
143 fmask=
144 dmask=                  Instead of specifying umask which applies both to
145                         files and directories, fmask applies only to files and
146                         dmask only to directories.
147
148 sloppy=<BOOL>           If sloppy is specified, ignore unknown mount options.
149                         Otherwise the default behaviour is to abort mount if
150                         any unknown options are found.
151
152 show_sys_files=<BOOL>   If show_sys_files is specified, show the system files
153                         in directory listings.  Otherwise the default behaviour
154                         is to hide the system files.
155                         Note that even when show_sys_files is specified, "$MFT"
156                         will not be visible due to bugs/mis-features in glibc.
157                         Further, note that irrespective of show_sys_files, all
158                         files are accessible by name, i.e. you can always do
159                         "ls -l \$UpCase" for example to specifically show the
160                         system file containing the Unicode upcase table.
161
162 case_sensitive=<BOOL>   If case_sensitive is specified, treat all file names as
163                         case sensitive and create file names in the POSIX
164                         namespace.  Otherwise the default behaviour is to treat
165                         file names as case insensitive and to create file names
166                         in the WIN32/LONG name space.  Note, the Linux NTFS
167                         driver will never create short file names and will
168                         remove them on rename/delete of the corresponding long
169                         file name.
170                         Note that files remain accessible via their short file
171                         name, if it exists.  If case_sensitive, you will need
172                         to provide the correct case of the short file name.
173
174 disable_sparse=<BOOL>   If disable_sparse is specified, creation of sparse
175                         regions, i.e. holes, inside files is disabled for the
176                         volume (for the duration of this mount only).  By
177                         default, creation of sparse regions is enabled, which
178                         is consistent with the behaviour of traditional Unix
179                         filesystems.
180
181 errors=opt              What to do when critical filesystem errors are found.
182                         Following values can be used for "opt":
183
184                           ========  =========================================
185                           continue  DEFAULT, try to clean-up as much as
186                                     possible, e.g. marking a corrupt inode as
187                                     bad so it is no longer accessed, and then
188                                     continue.
189                           recover   At present only supported is recovery of
190                                     the boot sector from the backup copy.
191                                     If read-only mount, the recovery is done
192                                     in memory only and not written to disk.
193                           ========  =========================================
194
195                         Note that the options are additive, i.e. specifying::
196
197                            errors=continue,errors=recover
198
199                         means the driver will attempt to recover and if that
200                         fails it will clean-up as much as possible and
201                         continue.
202
203 mft_zone_multiplier=    Set the MFT zone multiplier for the volume (this
204                         setting is not persistent across mounts and can be
205                         changed from mount to mount but cannot be changed on
206                         remount).  Values of 1 to 4 are allowed, 1 being the
207                         default.  The MFT zone multiplier determines how much
208                         space is reserved for the MFT on the volume.  If all
209                         other space is used up, then the MFT zone will be
210                         shrunk dynamically, so this has no impact on the
211                         amount of free space.  However, it can have an impact
212                         on performance by affecting fragmentation of the MFT.
213                         In general use the default.  If you have a lot of small
214                         files then use a higher value.  The values have the
215                         following meaning:
216
217                               =====         =================================
218                               Value          MFT zone size (% of volume size)
219                               =====         =================================
220                                 1               12.5%
221                                 2               25%
222                                 3               37.5%
223                                 4               50%
224                               =====         =================================
225
226                         Note this option is irrelevant for read-only mounts.
227 ======================= =======================================================
228
229
230 Known bugs and (mis-)features
231 =============================
232
233 - The link count on each directory inode entry is set to 1, due to Linux not
234   supporting directory hard links.  This may well confuse some user space
235   applications, since the directory names will have the same inode numbers.
236   This also speeds up ntfs_read_inode() immensely.  And we haven't found any
237   problems with this approach so far.  If you find a problem with this, please
238   let us know.
239
240
241 Please send bug reports/comments/feedback/abuse to the Linux-NTFS development
242 list at sourceforge: linux-ntfs-dev@lists.sourceforge.net
243
244
245 Using NTFS volume and stripe sets
246 =================================
247
248 For support of volume and stripe sets, you can either use the kernel's
249 Device-Mapper driver or the kernel's Software RAID / MD driver.  The former is
250 the recommended one to use for linear raid.  But the latter is required for
251 raid level 5.  For striping and mirroring, either driver should work fine.
252
253
254 The Device-Mapper driver
255 ------------------------
256
257 You will need to create a table of the components of the volume/stripe set and
258 how they fit together and load this into the kernel using the dmsetup utility
259 (see man 8 dmsetup).
260
261 Linear volume sets, i.e. linear raid, has been tested and works fine.  Even
262 though untested, there is no reason why stripe sets, i.e. raid level 0, and
263 mirrors, i.e. raid level 1 should not work, too.  Stripes with parity, i.e.
264 raid level 5, unfortunately cannot work yet because the current version of the
265 Device-Mapper driver does not support raid level 5.  You may be able to use the
266 Software RAID / MD driver for raid level 5, see the next section for details.
267
268 To create the table describing your volume you will need to know each of its
269 components and their sizes in sectors, i.e. multiples of 512-byte blocks.
270
271 For NT4 fault tolerant volumes you can obtain the sizes using fdisk.  So for
272 example if one of your partitions is /dev/hda2 you would do::
273
274     $ fdisk -ul /dev/hda
275
276     Disk /dev/hda: 81.9 GB, 81964302336 bytes
277     255 heads, 63 sectors/track, 9964 cylinders, total 160086528 sectors
278     Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
279
280         Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
281         /dev/hda1   *          63     4209029     2104483+  83  Linux
282         /dev/hda2         4209030    37768814    16779892+  86  NTFS
283         /dev/hda3        37768815    46170809     4200997+  83  Linux
284
285 And you would know that /dev/hda2 has a size of 37768814 - 4209030 + 1 =
286 33559785 sectors.
287
288 For Win2k and later dynamic disks, you can for example use the ldminfo utility
289 which is part of the Linux LDM tools (the latest version at the time of
290 writing is linux-ldm-0.0.8.tar.bz2).  You can download it from:
291
292         http://www.linux-ntfs.org/
293
294 Simply extract the downloaded archive (tar xvjf linux-ldm-0.0.8.tar.bz2), go
295 into it (cd linux-ldm-0.0.8) and change to the test directory (cd test).  You
296 will find the precompiled (i386) ldminfo utility there.  NOTE: You will not be
297 able to compile this yourself easily so use the binary version!
298
299 Then you would use ldminfo in dump mode to obtain the necessary information::
300
301     $ ./ldminfo --dump /dev/hda
302
303 This would dump the LDM database found on /dev/hda which describes all of your
304 dynamic disks and all the volumes on them.  At the bottom you will see the
305 VOLUME DEFINITIONS section which is all you really need.  You may need to look
306 further above to determine which of the disks in the volume definitions is
307 which device in Linux.  Hint: Run ldminfo on each of your dynamic disks and
308 look at the Disk Id close to the top of the output for each (the PRIVATE HEADER
309 section).  You can then find these Disk Ids in the VBLK DATABASE section in the
310 <Disk> components where you will get the LDM Name for the disk that is found in
311 the VOLUME DEFINITIONS section.
312
313 Note you will also need to enable the LDM driver in the Linux kernel.  If your
314 distribution did not enable it, you will need to recompile the kernel with it
315 enabled.  This will create the LDM partitions on each device at boot time.  You
316 would then use those devices (for /dev/hda they would be /dev/hda1, 2, 3, etc)
317 in the Device-Mapper table.
318
319 You can also bypass using the LDM driver by using the main device (e.g.
320 /dev/hda) and then using the offsets of the LDM partitions into this device as
321 the "Start sector of device" when creating the table.  Once again ldminfo would
322 give you the correct information to do this.
323
324 Assuming you know all your devices and their sizes things are easy.
325
326 For a linear raid the table would look like this (note all values are in
327 512-byte sectors)::
328
329     # Offset into       Size of this    Raid type       Device          Start sector
330     # volume    device                                          of device
331     0           1028161         linear          /dev/hda1       0
332     1028161             3903762         linear          /dev/hdb2       0
333     4931923             2103211         linear          /dev/hdc1       0
334
335 For a striped volume, i.e. raid level 0, you will need to know the chunk size
336 you used when creating the volume.  Windows uses 64kiB as the default, so it
337 will probably be this unless you changes the defaults when creating the array.
338
339 For a raid level 0 the table would look like this (note all values are in
340 512-byte sectors)::
341
342     # Offset   Size         Raid     Number   Chunk  1st        Start   2nd       Start
343     # into     of the   type     of           size   Device     in      Device    in
344     # volume   volume        stripes                    device            device
345     0      2056320  striped  2        128    /dev/hda1  0       /dev/hdb1 0
346
347 If there are more than two devices, just add each of them to the end of the
348 line.
349
350 Finally, for a mirrored volume, i.e. raid level 1, the table would look like
351 this (note all values are in 512-byte sectors)::
352
353     # Ofs Size   Raid   Log  Number Region Should Number Source  Start Target Start
354     # in  of the type   type of log size   sync?  of     Device  in    Device in
355     # vol volume                 params              mirrors         Device       Device
356     0    2056320 mirror core 2  16     nosync 2    /dev/hda1 0   /dev/hdb1 0
357
358 If you are mirroring to multiple devices you can specify further targets at the
359 end of the line.
360
361 Note the "Should sync?" parameter "nosync" means that the two mirrors are
362 already in sync which will be the case on a clean shutdown of Windows.  If the
363 mirrors are not clean, you can specify the "sync" option instead of "nosync"
364 and the Device-Mapper driver will then copy the entirety of the "Source Device"
365 to the "Target Device" or if you specified multiple target devices to all of
366 them.
367
368 Once you have your table, save it in a file somewhere (e.g. /etc/ntfsvolume1),
369 and hand it over to dmsetup to work with, like so::
370
371     $ dmsetup create myvolume1 /etc/ntfsvolume1
372
373 You can obviously replace "myvolume1" with whatever name you like.
374
375 If it all worked, you will now have the device /dev/device-mapper/myvolume1
376 which you can then just use as an argument to the mount command as usual to
377 mount the ntfs volume.  For example::
378
379     $ mount -t ntfs -o ro /dev/device-mapper/myvolume1 /mnt/myvol1
380
381 (You need to create the directory /mnt/myvol1 first and of course you can use
382 anything you like instead of /mnt/myvol1 as long as it is an existing
383 directory.)
384
385 It is advisable to do the mount read-only to see if the volume has been setup
386 correctly to avoid the possibility of causing damage to the data on the ntfs
387 volume.
388
389
390 The Software RAID / MD driver
391 -----------------------------
392
393 An alternative to using the Device-Mapper driver is to use the kernel's
394 Software RAID / MD driver.  For which you need to set up your /etc/raidtab
395 appropriately (see man 5 raidtab).
396
397 Linear volume sets, i.e. linear raid, as well as stripe sets, i.e. raid level
398 0, have been tested and work fine (though see section "Limitations when using
399 the MD driver with NTFS volumes" especially if you want to use linear raid).
400 Even though untested, there is no reason why mirrors, i.e. raid level 1, and
401 stripes with parity, i.e. raid level 5, should not work, too.
402
403 You have to use the "persistent-superblock 0" option for each raid-disk in the
404 NTFS volume/stripe you are configuring in /etc/raidtab as the persistent
405 superblock used by the MD driver would damage the NTFS volume.
406
407 Windows by default uses a stripe chunk size of 64k, so you probably want the
408 "chunk-size 64k" option for each raid-disk, too.
409
410 For example, if you have a stripe set consisting of two partitions /dev/hda5
411 and /dev/hdb1 your /etc/raidtab would look like this::
412
413     raiddev /dev/md0
414             raid-level  0
415             nr-raid-disks       2
416             nr-spare-disks      0
417             persistent-superblock       0
418             chunk-size  64k
419             device              /dev/hda5
420             raid-disk   0
421             device              /dev/hdb1
422             raid-disk   1
423
424 For linear raid, just change the raid-level above to "raid-level linear", for
425 mirrors, change it to "raid-level 1", and for stripe sets with parity, change
426 it to "raid-level 5".
427
428 Note for stripe sets with parity you will also need to tell the MD driver
429 which parity algorithm to use by specifying the option "parity-algorithm
430 which", where you need to replace "which" with the name of the algorithm to
431 use (see man 5 raidtab for available algorithms) and you will have to try the
432 different available algorithms until you find one that works.  Make sure you
433 are working read-only when playing with this as you may damage your data
434 otherwise.  If you find which algorithm works please let us know (email the
435 linux-ntfs developers list linux-ntfs-dev@lists.sourceforge.net or drop in on
436 IRC in channel #ntfs on the irc.freenode.net network) so we can update this
437 documentation.
438
439 Once the raidtab is setup, run for example raid0run -a to start all devices or
440 raid0run /dev/md0 to start a particular md device, in this case /dev/md0.
441
442 Then just use the mount command as usual to mount the ntfs volume using for
443 example::
444
445     mount -t ntfs -o ro /dev/md0 /mnt/myntfsvolume
446
447 It is advisable to do the mount read-only to see if the md volume has been
448 setup correctly to avoid the possibility of causing damage to the data on the
449 ntfs volume.
450
451
452 Limitations when using the Software RAID / MD driver
453 -----------------------------------------------------
454
455 Using the md driver will not work properly if any of your NTFS partitions have
456 an odd number of sectors.  This is especially important for linear raid as all
457 data after the first partition with an odd number of sectors will be offset by
458 one or more sectors so if you mount such a partition with write support you
459 will cause massive damage to the data on the volume which will only become
460 apparent when you try to use the volume again under Windows.
461
462 So when using linear raid, make sure that all your partitions have an even
463 number of sectors BEFORE attempting to use it.  You have been warned!
464
465 Even better is to simply use the Device-Mapper for linear raid and then you do
466 not have this problem with odd numbers of sectors.