ext4 文件系统新特性
Ext4的名称来源于4th extended filesystem,它是广泛应用于Linux的Ext3文件系统的后继。同Ext3类似,Ext4也是日志文件系统。而与Ext3仅仅是将日志功能加入到Ext2中不同,Ext4对Ext3做了很多深层次的改进,文件系统的数据结构也有变化。目前的Ext4文件系统设计更合理、性能有所提高、可靠性得到增强,还引入了一些新功能。
新特性
做为新一代文件系统,Ext4文件系统具有很多新特性:
新功能
大文件系统与大文件支持
Ext4文件系统最大支持1 exabyte(10006B=10003GB)的卷,最大文件可达16TB。
在线碎片整理(Online defragmentation)
(开发中)尽管ext4引入了很多避免碎片产生的技术,一个用了很长时间的文件系统总归要产生一些碎片。Ext4将提供一个可以为单个文件及整个文件系统进行碎片整理的工具。虽然目前已经有不少在线整理磁盘的解决方法,但主流内核还未加入对他们的支持。
打破子文件夹数限制
ext3中一个文件夹的子文件夹数不能超过32000,在ext4中,这一限制被取消。
时间戳的改进
由于计算机总是越来越快,不过任务对时间精度的要求不断提升,精确到“秒”的时间戳越来越显得不够用了。为此,Ext4引入了精确到“纳秒”的时间戳。另外,ext4还在将秒的表示增加了2个比特,这就避免了“2038年问题”,使时间的表示范围增加了约500年。ext4还引了对文件创建时间戳的支持。不过正如Theodore Ts'o所指出的,要使更多的程序支持这一特性,可能还需要修改诸如stat()之类的系统调用函数,而如glibc等依赖于它们的库也需要做相应的更新。正因如此,“文件创建时间戳”走入用户应用程序可能还需要一段时间。
无日志模式
有些特殊应用可能希望通过取消日志来提高性能,Ext4提供无日志模式以适应这些特殊需求(从2.6.29内核开始支持)。
性能提升
更快速的文件系统检查
fsck检查磁盘速度慢的一个重要原因是它在第一步要扫描所有的inode。ext4对未分配的inode做了适当标记,这让fsck检查磁盘时可以将它们整块地忽略掉,大大加快了磁盘检查的时间。
Extents
Ext2/3等老Linux文件系统使用间接块映射模式(block mapping),文件的每一个块都要被记录下来,这使得对大文件的操作(如删除)效率低下。Ext4引入Extents这一概念来代替ext2/3使用的传统的块映射(block mapping)方式。“extent”是一个大的连续的物理块区域,它的引入加快了处理大文件的性能、减少了碎片。当块大小为4KB时,ext4中的一个extent最大可以映射128MB的连续物理存储空间。
持续预分配空间(Persistent pre-allocation)
ext4文件系统允许为文件预分配磁盘空间。目前多数文件系统实现这一功能的方法是在要分配的空间中添满0。 在ext4中不再采用这一方法,而是用一个新的fallocate()内核系统调用来实现(支持ext4和XFS),且其分配的空间很可能是连续的。这一技术在流媒体、P2P等多种场合中都有广泛应用。
延时分配(Delayed allocation)
该技术也称为allocate-on-flush,可以提升文件系统的性能。只有数据将要被真正写入磁盘时,文件系统才为其分配块,这与其它文件系统在早期就分配好必要的块是不同的。另外,由于ext4的这种做法可以根据真实的文件大小做块分配决策,它还减少了碎片的产生。
多块分配(Multiblock allocator)
Ext3文件系统为每次写操作最多分配一个4K块(block),在处理大文件时会导致性能的下降。Ext4在一次操作中可以分配多个块,并尽力让这些块连续,这有助于减少磁盘碎片。当启用了延时分配或使用O_DIRECT时这一功能即被启用。
可靠性增强
日志校验
日志通常用于在硬件故障发生后恢复数据,它是日志文件系统中最重要的部分之一,按照损坏的日志执行恢复操作可能导致严重的后果。所以Ext4为日志增加了校验和以提升可靠性。这一特性还可以安全地避免写日志进程的磁盘I/O等待时间,并略微提高了性能。
兼容性
前向兼容
ext4文件系统与ext3部分向前兼容。即只要不启用extents(ext4的一项新特性),ext4文件系统就可以做为ext3文件系统挂载。
后向兼容
ext4后向兼容与ext3和ext2,即可以将ext3或ext2文件系统做为ext4分区挂载。由于此时可以使用ext4的一些新特性(如新的块分配算法),这样做时还可以稍稍提升性能。
转载于:https://blog.51cto.com/michaelkang/951434
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