记录一下常见的 Linux 的文件系统。

ext4

ext4 是目前 Debian/Ubuntu/Mint 的默认文件系统,比较常见,它其实是第 4 代扩展文件系统 (Fourth extended filesystem), 是 ext3 的延续。

  • ext4 对大文件有着比较好的支持,最大支持 1 EiB 的卷,标准 4Kib 块大小下支持单文件最大 16 TiB
  • Extents
  • ext4 兼容 ext3, ext2
  • ext4 允许对一些文件预留空间 (Persistent pre-allocation)
  • Delayed allocation
  • 无限制的子目录,Linux 4.12 及以后 largedir 功能使用 3 级 HTree,允许在单目录下拥有大约 6 百万条目
  • ext4 使用日志校验和来提高稳定性
  • ext4 使用纳秒来管理 timestamp
  • Linux kernel 4.1 后加入了透明加密
  • ext4 支持默认写屏障,确保了即使写时断电,文件的元信息可以正确写入磁盘

更多的 ext4 的特性,可以参考 wiki

ZFS

ZFS 是由 Sun Microsystems 设计的组合文件系统和逻辑卷管理器。ZFS 具有良好的扩展性,可以有效防止数据损坏,对高容量有着良好支持,可以有效压缩数据,有快照功能,有 copy-on-write 特性,支持完整性检查,支持 RAID-Z。ZFS 最初是 Sun 作为 Solaris 内部开发的闭源软件,2005 年跟随着 Solaris 开源。2010 年,Sun 被 Oracle 收购,ZFS 成为 Oracle 的注册商标,Oracle 停止为新的 OpenSolaris 和 ZFS 开发发布更新的源代码,从而有效地将 Oracle 的 ZFS 恢复为封闭源代码。作为回应开源社区建立了 illumos 项目,维护 Solaris 开发,并在 2013 年成立 OpenZFS 继续开源版本的 ZFS 开发。OpenZFS 被广泛用于类 Unix 系统中。1

  • ZFS 为数据长期存储和扩容而设计
  • ZFS 支持存储池,可以建立跨越磁盘的存储池
  • copy-on-write, ZFS 文件系统中,新信息会被写入到不同的 block 中,写完成后元数据将更新指向为新信息,这个机制可以保证写过程中即使系统崩溃,旧数据也会保留,这意味着系统崩溃后无需执行 fsck.
  • 数据和元数据分开存储,用以校验整个文件系统,在文件发生损坏时及时修复
  • 在某些情况下,如果发生错误或不一致,将自动回滚文件系统和数据的最新更改。
  • ZFS 有自己的 RAID,RAID-Z 实现
  • ZFS 文件系统能够提供最大 16 EiB 文件大小,最大 256 万亿 ZiB 存储

btrfs

btrfs 是 b-tree 文件系统的缩写,最初是 Oracle 为 Linux 而设计,遵循着 copy-on-write 原则。btrfs 旨在解决 Linux 文件系统中缺乏 pooling,快照,校验和和完整的多设备跨接的问题。2

XFS 文件系统

XFS 是一个高性能 64 bit 日志文件系统, 1993 年由 Silicon Graphics, Inc (SGI) 公司创建,原来是作为该公司 IRIX 操作系统 5.3 版本后的默认文件系统,后在 2001 年被移植到 Linux Kernel,XFS 被大多数的 Linux 发行版支持,XFS 适合用来处理大文件。3