剖析Linux扩展文件系统 ext4

第 4 个扩展文件系统,即 ext4,是下一代的日志文件系统,它与上一代文件系统 ext3 是向后兼容的。尽管 ext4 目前还不是标准文件系统,但它将成为大部分下一代 Linux® 发行版的默认文件系统。了解 ext4,以及它为什么将成为您最喜欢的新文件系统。

Linux 内核的每次发行都伴随一些惊喜,今年 12 月份发行的 2.6.28 也不例外。这个发行版是首个稳定的 ext4 文件系统(它还包含其他出色的特性,比如正在开发的 Btrfs)。这个下一代扩展文件系统提供更好的伸缩性、可靠性和许多新功能。ext4 的伸缩性如此之大,以致最大的文件系统所用的磁盘空间将达到 100 万 TB。

扩展文件系统的简史

第一个受 Linux 支持的文件系统是 Minix 文件系统。这个文件系统有严重的性能问题,因此出现了另一个针对 Linux 的文件系统,即扩展文件系统。第 1 个扩展文件系统(ext1)由 Remy Card 设计,并于 1992 年 4 月引入到 Linux 中。ext1 文件系统是第一个使用虚拟文件系统(VFS)交换的文件系统。虚拟文件系统交换是在 0.96c 内核中实现的,支持的最大文件系统为 2 GB。

第 2 个扩展文件系统(ext2)也是由 Remy Card 实现的,并于 1993 年 1 月引入到 Linux 中。它借鉴了当时文件系统(比如 Berkeley Fast File System [FFS])的先进想法。ext2 支持的最大文件系统为 2TB,但是 2.6 内核将该文件系统支持的最大容量提升到 32TB。

第 3 个扩展文件系统(ext3)是 Linux 文件系统的重大改进,尽管它在性能方面逊色于某些竞争对手。ext3 文件系统引入了日志 概念,以在系统突然停止时提高文件系统的可靠性。虽然某些文件系统的性能更好(比如 Silicon Graphics 的 XFS 和 IBM® Journaled File System [JFS]),但 ext3 支持从使用 ext2 的系统进行就地(in-place)升级。ext3 由 Stephen Tweedie 实现,并于 2001 年 11 月引入。

今天,我们已经拥有第 4 个扩展文件系统(ext4)。ext4 在性能、伸缩性和可靠性方面进行了大量改进。最值得一提的是,ext4 支持 1 EB 的文件系统。ext4 是由 Theodore Tso(ext3 的维护者)领导的开发团队实现的,并引入到 2.6.19 内核中。目前,它在 2.6.28 内核中已经很稳定(到 2008 年 12 月为止)。

ext4 从竞争对手那里借鉴了许多有用的概念。例如,在 JFS 中已经实现了使用区段(extent)来管理块。另一个与块管理相关的特性(延迟分配)已经在 XFS 和 Sun Microsystems 的 ZFS 中实现。

在 ext4 文件系统中,您可以发现各种改进和创新。这些改进包括新特性(新功能)、伸缩性(打破当前文件系统的限制)和可靠性(应对故障),当然也包括性能的改善。

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