CentOS EXT4文件系統(tǒng)的功能有哪些

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Linux kernel 自 2.6.28 開始正式支持新的文件系統(tǒng) Ext4。 Ext4 是 Ext3 的改進(jìn)版，修改了 Ext3 中部分重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而不僅僅像 Ext3 對(duì) Ext2 那樣，只是增加了一個(gè)日志功能而已。Ext4 可以提供更佳的性能和可靠性，還有更為豐富的功能：

1. 與 Ext3 兼容。執(zhí)行若干條命令，就能從 Ext3 在線遷移到 Ext4，而無(wú)須重新格式化磁盤或重新安裝系統(tǒng)。原有 Ext3 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)照樣保留，Ext4 作用于新數(shù)據(jù)，當(dāng)然，整個(gè)文件系統(tǒng)因此也就獲得了 Ext4 所支持的更大容量。

2. 更大的文件系統(tǒng)和更大的文件。較之 Ext3 目前所支持的最大 16TB 文件系統(tǒng)和最大 2TB 文件，Ext4 分別支持 1EB（1,048,576TB， 1EB=1024PB， 1PB=1024TB）的文件系統(tǒng)，以及 16TB 的文件。

3. 無(wú)限數(shù)量的子目錄。Ext3 目前只支持 32,000 個(gè)子目錄，而 Ext4 支持無(wú)限數(shù)量的子目錄。

4. Extents。Ext3 采用間接塊映射，當(dāng)操作大文件時(shí)，效率極其低下。比如一個(gè) 100MB 大小的文件，在 Ext3 中要建立 25,600 個(gè)數(shù)據(jù)塊（每個(gè)數(shù)據(jù)塊大小為 4KB）的映射表。而 Ext4 引入了現(xiàn)代文件系統(tǒng)中流行的 extents 概念，每個(gè) extent 為一組連續(xù)的數(shù)據(jù)塊，上述文件則表示為“該文件數(shù)據(jù)保存在接下來(lái)的 25,600 個(gè)數(shù)據(jù)塊中”，提高了不少效率。

5. 多塊分配。當(dāng)寫入數(shù)據(jù)到 Ext3 文件系統(tǒng)中時(shí)，Ext3 的數(shù)據(jù)塊分配器每次只能分配一個(gè) 4KB 的塊，寫一個(gè) 100MB 文件就要調(diào)用 25,600 次數(shù)據(jù)塊分配器，而 Ext4 的多塊分配器“multiblock allocator”（mballoc）支持一次調(diào)用分配多個(gè)數(shù)據(jù)塊。

6. 延遲分配。Ext3 的數(shù)據(jù)塊分配策略是盡快分配，而 Ext4 和其它現(xiàn)代文件操作系統(tǒng)的策略是盡可能地延遲分配，直到文件在 cache 中寫完才開始分配數(shù)據(jù)塊并寫入磁盤，這樣就能優(yōu)化整個(gè)文件的數(shù)據(jù)塊分配，與前兩種特性搭配起來(lái)可以顯著提升性能。

7. 快速 fsck。以前執(zhí)行 fsck 第一步就會(huì)很慢，因?yàn)樗獧z查所有的 inode，現(xiàn)在 Ext4 給每個(gè)組的 inode 表中都添加了一份未使用 inode 的列表，今后 fsck Ext4 文件系統(tǒng)就可以跳過(guò)它們而只去檢查那些在用的 inode 了。

8. 日志校驗(yàn)。日志是最常用的部分，也極易導(dǎo)致磁盤硬件故障，而從損壞的日志中恢復(fù)數(shù)據(jù)會(huì)導(dǎo)致更多的數(shù)據(jù)損壞。Ext4 的日志校驗(yàn)功能可以很方便地判斷日志數(shù)據(jù)是否損壞，而且它將 Ext3 的兩階段日志機(jī)制合并成一個(gè)階段，在增加安全性的同時(shí)提高了性能。

9. “無(wú)日志”（No Journaling）模式。日志總歸有一些開銷，Ext4 允許關(guān)閉日志，以便某些有特殊需求的用戶可以借此提升性能。

10. 在線碎片整理。盡管延遲分配、多塊分配和 extents 能有效減少文件系統(tǒng)碎片，但碎片還是不可避免會(huì)產(chǎn)生。Ext4 支持在線碎片整理，并將提供 e4defrag 工具進(jìn)行個(gè)別文件或整個(gè)文件系統(tǒng)的碎片整理。

11. inode 相關(guān)特性。Ext4 支持更大的 inode，較之 Ext3 默認(rèn)的 inode 大小 128 字節(jié)，Ext4 為了在 inode 中容納更多的擴(kuò)展屬性（如納秒時(shí)間戳或 inode 版本），默認(rèn) inode 大小為 256 字節(jié)。Ext4 還支持快速擴(kuò)展屬性（fast extended attributes）和 inode 保留（inodes reservation）。

12. 持久預(yù)分配（Persistent preallocation）。P2P 軟件為了保證下載文件有足夠的空間存放，常常會(huì)預(yù)先創(chuàng)建一個(gè)與所下載文件大小相同的空文件，以免未來(lái)的數(shù)小時(shí)或數(shù)天之內(nèi)磁盤空間不足導(dǎo)致下載失敗。 Ext4 在文件系統(tǒng)層面實(shí)現(xiàn)了持久預(yù)分配并提供相應(yīng)的 API（libc 中的 posix_fallocate()），比應(yīng)用軟件自己實(shí)現(xiàn)更有效率。

13. 默認(rèn)啟用 barrier。磁盤上配有內(nèi)部緩存，以便重新調(diào)整批量數(shù)據(jù)的寫操作順序，優(yōu)化寫入性能，因此文件系統(tǒng)必須在日志數(shù)據(jù)寫入磁盤之后才能寫 commit 記錄，若 commit 記錄寫入在先，而日志有可能損壞，那么就會(huì)影響數(shù)據(jù)完整性。Ext4 默認(rèn)啟用 barrier，只有當(dāng) barrier 之前的數(shù)據(jù)全部寫入磁盤，才能寫 barrier 之后的數(shù)據(jù)。（可通過(guò) "mount -o barrier=0" 命令禁用該特性。）

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