本文先容了常见的 Linux 文件系统和它们的优缺陷,以及利用场合。
Ext
Ext 是最为盛行的 Linux 文件系统,最新版本 Ext 4 已非常稳定,是过去几年中大多数 Linux 发行版的默认选择。从 Android 2.3 版开始,Ext 4 取代之前的 YAFFS 成为默认文件系统。由于利用广泛,加上 Google 等大公司背书,Ext 4 被认为是成熟稳定的文件系统,适宜大多数利用场合,包括 Linux 桌面用户。
作为 Ext 3 文件系统的升级版本,Ext 4 速率和容量都有很大提升,并且 fsck 所需韶光大大减少。容量方面,Ext 4 支持最大分区 1EB、最大文件 16TB、最大文件数量 40 亿。作为日志文件系统,Ext 4 文件系统对文件在磁盘中的位置以及磁盘的任何变动做记录,并利用校验和来提高文件系统的可靠性。不过,Ext 4 不支持透明压缩、透明加密、快照等高等功能。
Ext 文件系统的核心开拓者 Theodore Ts'o 是一位华裔,目前在 Google 事情,他也是 Linux 内核和 Debian 系统资深开拓者。
XFS
XFS 是一种高性能日志文件系统,由 SGI 设计开拓,是业界最前辈的、最具扩展性的文件系统之一,是目前 CentOS 的默认文件格式。XFS 善于处理大文件,在大型文件系统上供应非常高的吞吐量和平滑的数据传输,适宜拥有海量数据的用户,在企业运用、大数据领域有着广泛运用。
XFS 文件及目录索引采取 B+ 树构造,查询与分配存储空间非常快,性能不受目录及文件数量的限定。XFS 文件系统能连续供应快速的反应韶光,以靠近裸设备 I/O 的性能存储数据,在大多数场景下整体 IOPS 表现要比 Ext 4 来得更高、更稳定,延迟也更小,在高 I/O 压力下尤其明显。XFS 因其基于分配组 (allocation group) 的设计而特殊善于并行 IO,当该文件系统超过多个存储设备时,这种设计使得 IO 线程数、文件系统带宽、文件和文件系统大小都具有极大的可伸缩性。
XFS 最大支持 8EB 单个文件。XFS 格式化和挂载非常快,并供应了在线碎片整理功能。XFS 文件系统也有一些不敷,例如它不能直接压缩,不支持透明压缩,短缺校验保护等。
ReiserFS
ReiserFS 文件系统曾是 Linux 操作系统上设计最前辈、性能最好的文件系统。ReiserFS 作为 SuSE Linux Enterprise 的默认文件系统,曾受到 Novell 公司的力推。
ReiserFS 文件系统利用 B 树存储文件,查找定位文件非常快,用来处理大量小文件非常有上风,一些场合比 Ext 4 快上数倍。 表现在个人桌面系统,利用 ReiserFS 文件系统能达到更快的开机速率,载入文档、图片也更加快捷。
ReiserFS 的作者 Hans Reiser 是俄裔美国人,他领导的 Namesys 公司致力于开拓和掩护 ReiserFS 文件系统。本来 ReiserFS 是 Linux 平台最有出息的文件系统,不过 2006 年 Hans Reiser 由于杀妻案入狱,ReiserFS 的开拓陷入结束,错过了最好的发展机会。不过,一小部分开拓者仍在进行 ReiserFS 后续版本的开拓,Reiser 4 经由全新设计,具备了很多领先的文件系统特性,不过目前还未进入 Linux 内核。
Btrfs
Btrfs 是一种支持写入时复制(COW)的文件系统, 与 ZFS 非常类似,被认为是 Linux 未来最有希望的文件系统,将替代目前广泛利用的 Ext 4 文件系统。Btrfs 也流传宣传专注于「容错、修复及易于管理」。
Oracle 于 2007 年对外宣告这项操持,并发布源代码,2014 年 8 月发布稳定版。目标是取代 Linux 当时主流的 Ext 3 文件系统,摆脱 Ext 3 的一些限定,特別是单文件大小,文件系统总大小和文件校验,并加入 Ext3 不支持的一些功能,比如可写快照(writable snapshots)、快照的快照(snapshots of snapshots)、内建磁盘阵列(RAID),以及子卷(subvolumes)。
Btrfs 是少数专门对 SSD 进行优化的文件系统,Btrfs 用户可以利用 mount 参数打开对 SSD 的分外优化处理。Btrfs 的 COW 技能从根本上避免了对同一个物理单元的反复写操作,如果用户打开了 SSD 优化选项,Btrfs 将在底层的块空间分配策略上进行优化:将多次磁盘空间分配要求聚合成一个大小为 2M 的连续的块。大块连续地址的 IO 能够让固化在 SSD 内部的微代码更好的进行读写优化,从而提高 IO 性能。
其余还有专门为 NAND 闪存设计的 F2FS、YAFFS 等文件系统,源自 Solaris 号称终极文件系统的 ZFS(ZFS On Linux)等。