性能

衡量一个新文件系统的最重要指标就是它的根本性能。这常常是最难实现的指标，因为当文件系统变得庞大并且要求实现高可靠性时，将会以损害性能为代价。但是，ext4 不仅解决了伸缩性和可靠性，它还提供各种改善性能的方法。

文件级预分配

某些应用程序，比如数据库或内容流，要求将文件存储在相邻的块上(利用相邻块的读优化和最大化读的命令-块比率)。尽管区段能够将相邻块划分为片段，但另一种更强大的方法是按照所需的大小预分配比较大的相邻块(XFS 以前就是采用这种方法)。ext4 通过一个新的系统调用来实现这个目的，这个调用将按照特定的大小预分配并初始化文件。然后，您就可以写入必要的数据，并为数据提供不错的读性能。

延迟块分配

另一个基于文件大小的优化是延迟分配。这种性能优化延迟磁盘上的物理块的分配，直到块被刷入到磁盘时才进行分配。这种优化的关键是延迟物理块的分配，直到需要在磁盘上写这些物理块时才对其进行分配并写到相邻的块。这类似于持久化预分配，惟一的区别是文件系统会自动执行这项任务。不过如果预先知道文件的大小时，持久化预分配是更好的选择。

多个块分配

这是最后一个与相邻块相关的优化，即针对 ext4 的块分配器。在 ext3 中，块分配器的工作方式是每次分配一个块。当需要分配多个块时，非相邻块中可能存在相邻的数据。ext4 使用块分配器修复了这个问题，它能够在磁盘上一次分配多个块。与前面其他优化一样，这个优化在磁盘上收集相关的数据，以实现相邻读优化。

多个块分配的另一个方面是分配块时需要的处理量。记住，ext3 一次只分配一个块。在最简单的情况下，每个块的分配都要有一个调用。如果一次分配多个块，对块分配器的调用就会大大减少，从而加快分配并减少处理量。

可靠性

ext4 文件系统可能会扩展得比较大，这将导致可靠性问题。但 ext4 通过许多自主保护和自主修复机制来解决这个问题。

执行文件系统日志校验和

和 ext3 一样，ext4 也是一个日志文件系统。日志记录 就是通过日记(磁盘上相邻区域的专门循环记录)记录文件系统的变更的过程。因此，根据日志对物理存储执行实际变更更加可靠，并且能够确保一致性，即使在操作期间出现系统崩溃或电源中断。这样做可以减少文件系统损坏的几率。

但是即使进行日志记录，如果日志出现错误仍然会导致文件系统损坏。为了解决这个问题，ext4 对日志执行校验和，确保有效变更能够在底层文件系统上正确完成。在 参考资料 小节可以找到其他关于日志记录(ext4 的重要部分)的资料。

ext4 支持根据用户需求采用多种模式的日志记录。例如，ext4 支持 Writeback 模式，它仅记录元数据；或 Ordered 模式，它记录元数据，但写为元数据的数据是从日志中写入的；或 Journal 模式(最可靠的模式)，它同时记录元数据和数据。注意，虽然 Journal 模式是确保文件系统一致的最佳选择，但它也是最慢的，因为所有数据都要经过日志。

在线磁盘碎片整理

尽管 ext4 添加一些特性来减少文件系统的碎片(比如将相邻块分配为区段)，但随着系统使用时间的增加，碎片是难以完全避免的。因此出现了在线碎片整理工具，它们可以对文件系统和单个文件执行碎片整理，从而改善性能。在线碎片整理程序是一个简单的工具，它将文件复制到引用相邻区段的新 ext4 inode。

在线碎片整理还可以减少检查文件系统所需的时间(fsck)。ext4 将未使用的块组标记到 inode 表中，并让 fsck 进程忽略它们以加快检查速度。当操作系统因内部损坏(随着文件系统变大，这是不可避免的)而检查文件系统时，ext4 的设计方式将能够提高总体可靠性。

结束语

针对 Linux 的扩展文件系统有着漫长而丰富的历史 — 从 1992 年首次引入 ext1 到 2008 年引入 ext4。ext4 是首个专门为 Linux 设计的文件系统，并且事实证明它是高效、稳定、强大的文件系统。ext4 随着文件系统研究的深入而不断发展，并且借鉴其他新文件系统的先进思想(比如 XFS、JFS、Reiser 和 IRON 容错文件系统技术)。尽管目前预测 ext5 将会是什么样子还为时过早，但有一点是很明确的，它将主导企业级 Liunx 系统。