ext3 分配空间的方式是其主要缺点之一。ext3 使用空闲空间位映射来分配文件，这种方式不是很快，并且伸缩性不强。ext3 的格式对小文件而言是很高效的，但对于大文件则恰恰相反。ext4 使用区段取代 ext3 的机制，从而改善了空间的分配，并且支持更加高效的存储结构。区段 是一种表示一组相邻块的方式。使用区段减少了元数据，因为区段维护关于一组相邻块的存储位置的信息（从而减少了总体元数据存储），而不是一个块的存储位置的信息。
ext4 的区段采用分层的方法高效地表示小文件，并且使用区段树高效地表示大文件。例如，单个 ext4 inode 有足够的空间来引用 4 个区段（每个区段表示一组相邻的块）。对于大文件（包括片段文件），一个 inode 能够引用一个索引节点，而每个索引节点能够引用一个叶节点（引用多个区段）。这种持续的区段树为大文件（尤其是分散的文件）提供丰富的表示方式。这些节点还包含自主检查机制，以阻止文件系统损坏带来威胁。
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。