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这篇文章主要介绍了 Linux 下常见文件系统的示例分析，具有一定借鉴价值，感兴趣的朋友可以参考下，希望大家阅读完这篇文章之后大有收获，下面让丸趣 TV 小编带着大家一起了解一下。
历史
文件系统创建者创建时间最开始支持的平台 ext2R eacute;my Card1993Linux,HurdXFSSGI1994IRIX, Linux, FreeBSDext3Dr. Stephen C. Tweedie1999LinuxZFSSun2004Solarisext4 众多开发者 2006LinuxBtrfsOracle2007Linux
从创建时间可以看出他们所处的不同时代，因为 Btrfs 的实现借鉴自 ZFS，所以这里也将 ZFS 列出来作为参考。
大小限制
文件系统 *** 文件名长度 *** 文件大小 *** 分区大小 ext2255 bytes2 TB16 TBext3255 bytes2 TB16 TBext4255 bytes16 TB1 EBXFS255 bytes8 EB8 EBBtrfs255 bytes16 EB16 EB
*** 文件和分区大小受格式化分区时所采用的块大小 (block size) 所影响，块越大，所支持的 *** 文件和分区越大，也越可能浪费磁盘空间，上表列出的数据基于 4K 的块大小。
代码规模
从代码规模可以看出文件系统的功能丰富程度以及复杂度，下面列出的数据来自于 kernel-4.1-rc8，只是简单的用 wc - l 来统计，没有过滤空行、注释等。
文件系统源文件 (.c) 头文件(.h)ext283631016ext3164961567ext4446504522XFS8960515091Btrfs1052547933
Btrfs 还在快速的开发过程中，代码行数可能还有比较大的变化
XFS 和 Btrfs 都使用了 B -tree
ext2
ext 的优点是比较简单，文件比较少时性能较好，比较适合文件少的场景，主要缺点如下
inode 的数量是固定不变的，在格式化分区的时候可以指定 inode 和数据块所占空间的比例，但一旦格式化好，后续就没法再改变了
当块大小为 4K 时，单个文件大小不能超过 2TB，分区大小不能超过 16TB(目前硬盘大小一般都只有几 TB，所以也不是什么大问题，)
一个目录下最多只能有 32000 个子目录
由于目录里面存储的文件和子目录都是以线性方式来组织的，所以遍历目录效率不高，尤其当目录下文件个数达到 10K 以上规模的时候，速度会明显的变慢
当底层的磁盘分区空间变大时(使用 LVM 时很常见)，ext2 没法动态的扩展来使用增加的空间
没有日志 (Journal) 功能，所以数据的安全性不高
ext3
ext3 在 ext2 的基础上实现了下面几个功能，其它的都保持不变，即 ext2 的缺点 ext3 也有
支持日志 (Journal) 功能，数据的安全性较 ext2 有很大的提高
当底层的分区空间变大时，ext3 可以自动扩展来使用增加的空间
使用 HTree 来组织目录里面的文件和子目录，使目录下的文件和子目录数不再受性能限制(数量超过 10K 也不会有性能问题)
ext4
ext4 借鉴了当前成熟的一些文件系统技术，在 ext3 上增加了一些功能，并且对性能做了一些改进，主要变化如下
当块大小为 4K 时，支持的 *** 文件和 *** 分区大小分别达到了 16TB 和 1EB
不再受 32000 个子目录数的限制，支持不限数量的子目录个数
支持 Extents，提高了大文件的操作性能
内部实现上支持一次分配多个数据块，较 ext3 的性能有所提高
支持延时分配(即支持 fallocate 函数)(fallocate 是 libc 的函数，在不支持该功能的文件系统上，libc 会创建一个占用磁盘空间文件)
支持在线快速扫描
支持在线碎片整理(单个文件或者整个分区)
日志 (Journal) 支持校验码(checksum)，数据的安全性进一步提高
支持无日志 (No Journaling) 模式(ext3 不支持该功能)，这样就和 ext2 一样，消除了写日志对性能的影响
支持纳秒级的时间戳
记录了文件的创建时间，由于相关的应用层工具还不支持，所以只能通过 debug 的方式看到文件的创建时间
这里是一个查看文件 /etc/fstab 创建时间的例子(文件存在 /dev/sda1 分区上)：
dev@ubuntu:~$ ls -i /etc/fstab 10747906 /etc/fstab dev@ubuntu:~$ sudo debugfs -R stat 10747906 /dev/sda1 Inode: 10747906 Type: regular Mode: 0644 Flags: 0x80000 Links: 1 Blockcount: 8 ctime: 0x5546dc54:6e6bc80c -- Sun May 3 22:41:24 2015 atime: 0x55d1b014:8bcf7b44 -- Mon Aug 17 05:57:40 2015 mtime: 0x5546dc54:6e6bc80c -- Sun May 3 22:41:24 2015 crtime: 0x5546dc54:6e6bc80c -- Sun May 3 22:41:24 2015 Size of extra inode fields: 28 EXTENTS: (0):46712815Extents：在最开始的 ext2 文件系统中，数据块都是一个一个单独管理的，inode 中存有指向数据块的指针，文件占用了多少个数据块，inode 里面就有多少个指针(多级)，想象一下一个 1G 的文件，4K 的块大小，那么需要(1024 * 1024)/4=262144 个数据块，即需要 262144 个指针，创建文件的时候需要初始化这些指针，删除文件的时候需要回收这些指针，影响性能。现代的文件系统都支持 Extents 的功能，简单点说，Extent 就是数据块的集合，以前一次分配一个数据块，现在可以一次分配一个 Extent，里面包含很多数据块，同时 inode 里面只需要分配指向 Extent 的指针就可以了，从而大大减少了指针的数量和层级，提高了大文件操作的性能。
inode 数量固定：在 ext2/3/ 4 系列的文件系统中，inode 的数量都是固定的，坏处是如果存很多小文件的话，有可能造成 inode 被用光，但磁盘还有很多剩余空间无法被使用的情况，不过它也有一个好处，就是一旦磁盘损坏，恢复起来要相对简单些，因为数据在磁盘上布局相对要固定简单。
xfs
和 ext4 相比，xfs 不支持下面这些功能
不支持日志 (Journal) 校验码
不支持无日志 (No Journaling) 模式
不支持文件创建时间
不支持数据日志(data journal)，只有元数据日志(metadata journal)
但 xfs 有下面这些特性
支持的 *** 文件和分区都达到了 8EB
inode 动态分配，从而不受 inode 数量的限制，再也不用担心存储大量小文件导致 inode 不够用的问题了。
更大的 xattr(extended attributes)空间，ext2/3/ 4 及 btrfs 都限制 xattr 的长度不能超过一个块(一般是 4K)，而 xfs 可以达到 64K
内部采用 Allocation groups 机制，各个 group 之间没有依赖，支持并发操作，在多核环境的某些场景下性能表现不错
提供了原生的 dump 和 restore 工具，并且支持在线 dump
btrfs
btrfs 是一个和 ZFS 类似的文件系统，支持的功能非常多，据说将来会替换 ext4 成为 Linux 下的默认文件系统。这里列举一些重要的功能
支持的 *** 文件和分区达到了 16EB
支持 COW(copy on write)
针对小文件和 SSD 做了优化
inode 动态分配
支持子分区(Subvolumes)，子分区可以单独挂载
支持元数据和数据的校验(crc32)
支持压缩，去重
支持多个磁盘和分区，可动态扩展
支持 LVM,RAID 的功能(有了 btrfs，就不再需要 lvm 和软 raid 了)
增量备份和恢复
支持快照
将 ext2/3/ 4 转换成 btrfs(反过来不行)
btrfs*** 的缺点就是由于其 COW 的实现方式，导致碎片化问题比较严重，不太适合频繁写的场景，比如数据库、虚拟机的磁盘文件等。不过大部分场合不需要担心，btrfs 有在线的碎片整理工具。
如何选择
下表仅供参考
文件系统适用场景原因 ext2U 盘 U 盘一般不会存很多文件，且 U 盘的文件在电脑上有备份，安全性要求没那么高，由于 ext2 不写日志（journal），所以写 U 盘性能比较好。当然由于 ext2 的兼容性没有 fat 好，目前大多数 U 盘格式还是用 fatext3 对稳定性要求高的地方有了 ext4 后，好像没什么原因还要用 ext3，ext4 现在的问题是出来时间不长，还需要一段时间变稳定 ext4 小文件较少 ext 系列的文件系统都不支持 inode 动态分配，所以如果有大量小文件需要存储的话，不建议用 ext4xfs 小文件多或者需要大的 xttr 空间，如 openstack swift 将数据文件的元数据放在了 xttr 里面 xfs 支持 inode 动态分配，所以不存在 inode 不够的情况，并且 xttr 的 *** 长度可以达到 64Kbtrfs 没有频繁的写操作，且需要 btrfs 的一些特性 btrfs 虽然还不稳定，但支持众多的功能，如果你需要这些功能，且不会频繁的写文件，那么选择 btrfs
另外，ext 系列文件系统内部结构相对简单一些，出问题后恢复相对容易。
感谢你能够认真阅读完这篇文章，希望丸趣 TV 小编分享的“Linux 下常见文件系统的示例分析”这篇文章对大家有帮助，同时也希望大家多多支持丸趣 TV，关注丸趣 TV 行业资讯频道，更多相关知识等着你来学习!
