最近在做的事情，设涉及到稀疏文件相关的知识。同时这个稀疏的东西是ext4。

ext4这个东西是我以前装虚拟机的时候留下的映像，但是具体是什么，我也不是很了解。这里来进行个扫盲。

都是文件系统。知道这个就行了，具体的单个内容，需要了可以针对性学习。

EXT3、EXT4

文件系统是文件存放在磁盘等存储设备上的组织方法。Linux系统能支持多种目前流行的文件系统，其中包含：EXT2、EXT3、EXT4、FAT、FAT32等。那么Linux系统中ext3和ext4有什么不同

1、更大的文件系统和更大的文件

ext3:16TB文件系统和最大2TB文件;

ext4：1EB文件系统和最大16TB文件。

2、无限数量的子目录

ext3:32000个子目录;

ext4：无限数量的子目录。

3、Extents

ext3：采用间接块映射，当操作大文件时，效率极其低下。比如一个100MB大小的文件，在ext3中要建立25600个数据块的映射表。

ext4：引入了Extents概念，每个Extent为一组连续的数据块，上述文件则表示为该文件数据保存在接下来的25600个数据块中，提高了不少效率。

4、多块分配

ext3的数据块分配器每次只能分配一个4KB的块，写一个100MB文件就要调用25600次数据块分配器，而ext4的多块分配器multiblock allocator支持一次调用分配多个数据块。

5、延迟分配

ext3的数据块分配策略是尽快分配，而ext4是尽可能地延迟分配，直到文件在cache中写完才开始分配数据块并写入磁盘，这样就能优化整个文件的数据块分配，与前两种特性搭配起来可以显著提升性能。

6、inode相关特性

ext3:128byte;

ext4:256byte。

FAT、FAT32、NTFS、exFAT

FAT、FAT32、NTFS和exFAT是U盘的常见分区格式，一般情况下，U盘格式是FAT和FAT32。

随着技术的进步，文件所占内容越来越大，FAT和FAT32格式已经不能满足用户的需求，越来越多用户选择将U盘格式转为NTFS或exFAT。

一、FAT（FAT16）文件系统

   这是MS-DOS和最早期的WIN95操作系统中最常见的硬盘分区格式。它采用16位的文件分配表，能支持最大为2GB的硬盘分区。

FAT文件系统优点：FAT（FAT16）是目前应用最为广泛和获得操作系统最多的一种磁盘分区格式，几乎所有的操作系统都支持这一种格式，从DOS WINDOWS95/98/NT/ME/2000/XP，甚至LINUX都支持这种分区格式。

FAT文件系统缺点：最大只支持2GB的分区，而且每个分区最多只能有65525个簇。因此磁盘利用效率非常低。因为在DOS和WINDOWS系统中，磁盘文件的分配是以簇为单位的，一个簇只分配给一个文件使用，不管这个文件占用整个簇容量的多少。这样，即使一个文件很小的话，它也要占用一个簇，剩余的空间便全部闲置在那里，形成了磁盘空间的浪费。由于分区表容量的限制，FAT的分区越大，磁盘上每个簇的容量也越大，造成的浪费也越大。

    FAT文件系统，目前除了一些特殊应用之外，基本上已经不再使用了。试想下，目前主流的硬盘容量已经达到1TB（1TB=1024GB）了，假如使用FAT格式的话，每个分区最大只能2GB，那么电脑里面会有多少个盘符呀！

二、FAT32文件系统

   相信大家对FAT32文件系统不会太陌生，毕竟从Win98开始，FAT32就已经的到了广泛的应用。FAT32格式采用32位的文件分配表，使其对磁盘 的能力大大增强，突破了FAT16对每一个分区的容量只有2GB的限制。Win95以上的操作系统都支持FAT32格式。

FAT32文件系统优点：突破了FAT对每一个分区的容量只有2GB的限制，可以支持大到2TB（2048G）的分区。在不超过8GB的分区容量下，每个簇的容量都固定为4KB，与FAT16相比，可以大大减少磁盘的浪费，提高磁盘利用率。

FAT32文件系统缺点：用 FAT32格式分区的磁盘，由于文件分配表的扩大，运行速度比采用FAT16格式分区的磁盘要慢，且DOS系统和某些早期的应用软件不支持这种分区格式。另外还有一个致命的缺点让FAT32逐渐被淘汰，这就是FAT32的单个文件最大只能支持4GB。现在已经进入高清时代，720P和1080P高清视频文件都很容易超过4GB，因此FAT32已经走向没落。

三、NTFS文件系统

   NTFS是从Windows XP系统开始逐渐成为主流的磁盘格式，是微软Windows NT内核的系列操作系统支持的、一个特别为网络和磁盘配额、文件加密等管理安全特性设计的磁盘格式。支持NTFS磁盘格式的操作系统有：WINDOWS NT、WINDOWS2000、WINDOWS2003、WINDOWS XP、WINDOWS vista、WINDOWS7等。因此NTFS目前仍是主流的磁盘格式，有大量用户在使用。

NTFS文件系统优点：NTFS分区具有极高的安全性和稳定性，在使用中不易产生文件碎片。它能对用户的操作进行记录，通过对用户权限进行非常严格的限制，使每个用户只能按照系统赋予的权限进行操作，充分保护了系统与数据的安全。另外对大部分用户而言，NTFS 最直观的优点是，单个文件的大小突破了FAT32的4GB的限制。

NTFS文件系统缺点：NTFS虽然有诸多优点，但这些都是针对传统机械硬盘而设计的，对于新兴的Flash 闪存材料不一定适用。NTFS分区是采用“日志式”的文件系统，因为要记录磁盘的详细读写操作，对U盘这种闪存储介质会造成较大的负担，比如同样存取一个文件或目录，在NTFS系统上的读写次数就会比FAT32来得多，理论上NTFS格式的U盘比较容易损坏，而且400MB以下的分区也比FAT16更浪费空间。

四、exFAT文件系统

exFAT是近年才出现的格式，主要针对移动存储设备，什么闪存、U盘等。因为FAT32格式单个文件不能超过4G，使用NTFS格式又容易损坏闪存芯片，所以才开发EXFAT格式来解决这些问题。

exFAT文件系统优点：分区大小和单文件大小最大可达16EB（16×1024×1024TB）；簇大小非常灵活，最小0.5KB，最高达32MB；采用了剩余空间分配表，空间利用率更高；同一目录下最大文件数可达65536个；支持访问控制；支持 TFAT(WINCE早期文件系统)。可以看出，ExFAT就是闪存专用的文件系统，只有U盘和存储卡才能格式化成exFAT，传统硬盘是无法格式化成 exFAT格式的，因为exFAT的特性其实并不比NTFS强，但却比NTFS及FAT32更适合闪存使用。

exFAT文件系统缺点：exFAT作为一种全新的文件系统，在电脑上的兼容性却不太好，目前主流的XP和Vista默认都不支持ExFAT，XP需升级至SP3补丁、Vista需升级至SP1补丁才能支持它。当然微软也提供了exFAT的单独更新文件，Win7默认支持。

Sparse、Raw

系统镜像是地址ROM最常使用的一个镜像，用于存储Android系统的核心文件，System.img就是设备中system目录的镜像，里面包含了Android系统主要的目录和文件。

一般这些文件是不允许修改的。系统镜像对应的文件名一般叫system.img,当然，系统镜像的文件可以任意命名，之所以叫system.img,是为了与生成镜像文件之前的system目录保持一致，这样比较容易与其他类型的镜像文件区分。

但是该文件经常以两种格式出现：raw和sparse。

一种是raw ext4 image，即经常说的raw image，使用file观察它：其特点是完整的ext4分区镜像（包含很多全零的无效填充区），可以直接使用mount进行挂载，因此比较大（一般1G左右）。

另外一种是sparse ext4 image，即常常说的simg，就是说是一个很是普通的dat文件（DAT文件，可以按照扩展名来看就是DATA的意思，即数据文件，这类文件并没有进行绝对化的定义）。因为它将raw ext4进行稀疏描述，所以尺寸比较小(没有全零的无效填充区，通常在300到500M之间)。

android自己提供了源代码工具在二者之间转换，源代码位于：

system/core/libsparse/simg2img.c // 将sparse image转换为raw image；system/core/libsparse/img2simg.c // 将raw image转换为sparse image；

两种文件，sparse是对raw压缩后进行传输，这也提升了速度。

参考资料：

https://www.php.cn/linux-491663.html

https://blog.csdn.net/zjy764219923/article/details/106764765

https://www.jianshu.com/p/a686b6c63675

https://blog.csdn.net/weixin_35823048/article/details/117846394

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