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Linux下ext4和ext3的比较

Linux kernel 自2.6.28开始正式支持新的文件系统Ext4。Ext4是Ext3的改进版,修改了Ext3中部分重要的数据结构,而不仅仅像Ext3对Ext2那样,只是增加了一个日志功能而已。Ext4可以提供更佳的性能和可靠性,还有更为丰富的功能:

1.与Ext3兼容。执行若干条命令,就能从Ext3在线迁移到Ext4,而无须重新格式化磁盘或重新安装系统。原有Ext3数据结构照样保留,Ext4作用于新数据,当然,整个文件系统因此也就获得了Ext4所支持的更大容量。
2.更大的文件系统和更大的文件。较之Ext3目前所支持的最大16TB文件系统和最大2TB文件,Ext4分别支持1EB(1,048,576TB,1EB=1024PB,1PB=1024TB)的文件系统,以及16TB的文件。
3.无限数量的子目录。Ext3目前只支持32,000个子目录,而Ext4支持无限数量的子目录。

4.Extents。Ext3采用间接块映射,当操作大文件时,效率极其低下。比如一个100MB大小的文件,在Ext3中要建立25,600个数据块(每个数据块大小为4KB)的映射表。而Ext4引入了现代文件系统中流行的extents概念,每个extent为一组连续的数据块,上述文件则表示为“该文件数据保存在接下来的25,600个数据块中”,提高了不少效率。
5.多块分配。当写入数据到 Ext3文件系统中时,Ext3的数据块分配器每次只能分配一个4KB的块,写一个100MB文件就要调用25,600次数据块分配器,而Ext4的多块分配器“multiblockallocator”(mballoc)支持一次调用分配多个数据块。
6.延迟分配。Ext3的数据块分配策略是尽快分配,而Ext4和其它现代文件操作系统的策略是尽可能地延迟分配,直到文件在cache中写完才开始分配数据块并写入磁盘,这样就能优化整个文件的数据块分配,与前两种特性搭配起来可以显著提升性能。
7.快速fsck。以前执行fsck第一步就会很慢,因为它要检查所有的inode,现在Ext4给每个组的inode表中都添加了一份未使用inode的列表,今后fsckExt4 文件系统就可以跳过它们而只去检查那些在用的inode了。
8.日志校验。日志是最常用的部分,也极易导致磁盘硬件故障,而从损坏的日志中恢复数据会导致更多的数据损坏。Ext4的日志校验功能可以很方便地判断日志数据是否损坏,而且它将Ext3的两阶段日志机制合并成一个阶段,在增加安全性的同时提高了性能。
9.“无日志”(NoJournaling)模式。日志总归有一些开销,Ext4允许关闭日志,以便某些有特殊需求的用户可以借此提升性能。
10.在线碎片整理。尽管延迟分配、多块分配和extents能有效减少文件系统碎片,但碎片还是不可避免会产生。Ext4支持在线碎片整理,并将提供e4defrag工具进行个别文件或整个文件系统的碎片整理。
11.inode 相关特性。Ext4支持更大的inode,较之Ext3默认的inode大小128字节,Ext4为了在inode中容纳更多的扩展属性(如纳秒时间戳或inode版本),默认inode大小为256字节。Ext4还支持快速扩展属性(fastextended attributes)和inode保留(inodesreservation)。
12.持久预分配(Persistentpreallocation)。P2P软件为了保证下载文件有足够的空间存放,常常会预先创建一个与所下载文件大小相同的空文件,以免未来的数小时或数天之内磁盘空间不足导致下载失败。Ext4在文件系统层面实现了持久预分配并提供相应的API(libc中的posix_fallocate()),比应用软件自己实现更有效率。
13.默认启用barrier。磁盘上配有内部缓存,以便重新调整批量数据的写操作顺序,优化写入性能,因此文件系统必须在日志数据写入磁盘之后才能写commit记录,若commit记录写入在先,而日志有可能损坏,那么就会影响数据完整性。Ext4默认启用barrier,只有当barrier之前的数据全部写入磁盘,才能写barrier之后的数据。(可通过”mount-o barrier=0″ 命令禁用该特性。)