Linux的日志文件系统简要剖析(2)

  日志的几种变体

  日志文件系统是使用日志来缓冲文件系统的修改(同时也可以应用于紧急故障恢复)的,但可以根据记录的时间与内容采取不同的策略。其中,三种常见的策略为:回写(writeback)、预定(ordered)和数据(data)。

  在回写模式 中,仅有元数据被记录到日志,数据块则被直接写入到磁盘位置上。这样可以保存文件系统结构,防止崩溃,但却有可能发生数据崩溃(比如:在元数据记录到日志后,数据块写入磁盘前,系统崩溃)。要想解决这个问题,您可以使用预定模式。预定模式 只将元数据记录到日志,但是在此之前将数据写入到磁盘。这样就可以保证系统恢复后数据和文件系统的一致性。最后一种模式将数据也记录到了日志中。在数据模式 中,元数据和数据都被记录到日志中。这种模式可以最大限度地防止文件系统崩溃与数据丢失,但由于全部数据都写入了两次(先写入日志,再写入磁盘),系统性能可能会降低。

  日志的提交也有很多种不同的策略。比如,是在日志将满时,还是在超时后?

  日志文件系统的现状

  如今,有几种日志文件系统应用非常广泛。每一种都有其自己的优缺点。下面介绍现存最普遍的四种日志文件系统。

  JFS2

  JFS2(又称 enhanced journaled file system)是最早期的日志文件系统,在植入 Linux 之前已被应用于 IBM AIX? 操作系统多年。它是 64 位的文件系统,虽然它是在原来的 JFS 的基础上开发的,但却较之有所改进,即:JFS2 具有更优的扩展性能,而且支持多处理器架构。

  JFS2 支持预定的日志记录方式,可以提高较高的性能,并实现亚秒级文件系统恢复。JFS2 同时为提高性能提供了基于分区的文件分配(Extent-based allocation)。基于分区的分配 是指对一组连续的块而非单一的块进行分配。由于这些块在磁盘上是连续的,其读取和写入的性能就会更好。这种分配的另外一个优势就是可以将元数据管理最小化。按块分配磁盘空间就意味着要逐块更新元数据。而使用分区,元数据则仅需按照分区(可以代表多个块)更新。

  JFS2 还使用了 B+ 树,以便更快地查找目录和管理分区描述符。JFS2 没有内部日志提交策略,而是在 kupdate 守护进程超时时提交。

  XFS

  XFS 是 Silicon Graphicsis 于 1995 年为 IRIX 操作系统开发的其他早期日志文件系统之一。它于 2001 年就已经被植入 Linux,因此,它已经成熟而且可靠。

  XFS 支持 64 位全地址寻址,并以 B+ 树为目录和文件分配提供高性能。XFS 同样使用了基于分区的分配,支持可变的块大小(从 512 字节到 64KB )。除分区外,XFS 还采用延时分配,即等到块将被写入磁盘时,再为其分配磁盘空间。这样所需磁盘空间总数就一目了然,因此这个功能提高了分配连续磁盘块的可能性。

  XFS 还有一些其他的有趣特性,它可以保证 rate 输入输出(I/O — 通过为文件系统用户保留带宽)和直接 I/O。其中,数据是直接在磁盘和用户空间缓冲区间拷贝的(而不是从多个缓冲区进入)。XFS 采用回写日志策略。

内容版权声明:除非注明,否则皆为本站原创文章。

转载注明出处:https://www.heiqu.com/27507.html