目前Linux发行版默认使用的文件系统是ext4,EXT4是第四代扩展文件系统,是Linux系统下的日志文件系统,是ext3文件系统的后续版本,以下是对ext4文件系统的详细介绍:
ext4文件系统的特点
1、更大的文件系统和文件:Ext4文件系统最多只能支持32TB文件系统和2TB文件,而Ext4的文件系统容量达到1EB,文件容量达到16TB。
2、更多的子目录数量:Ext3目前只支持32000个子目录,而Ext4取消了这一限制,理论上支持无限数量的子目录。
3、更多的块和i-节点数量:Ext3文件系统使用32位空间记录块数量和i-节点数量,而Ext4文件系统将它们扩充到64位。
4、多块分配:当数据写入到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,如果写一个100MB的文件就要调用25600次数据块分配器,而Ext4的多块分配器(MBAlloc)支持一次调用分配多个数据块。
5、持久性预分配:Ext4在文件系统层面实现了持久预分配并提供相应的API,比应用软件自己实现更有效率。
6、延迟分配:Ext4的策略是尽可能地延迟分配,直到文件在缓冲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,显著提升性能。
7、盘区结构:Ext4引入了盘区概念,每个盘区为一组连续的数据块,提高了访问效率。
8、新的i-节点结构:Ext4为了在i-节点中容纳更多的扩展属性,默认i-节点大小为256字节。
9、日志校验功能:Ext4给日志数据添加了校验功能,可以很方便地判断日志数据是否损坏。
10、支持“无日志”模式: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。
11、默认启用Barrier:Ext4文件系统默认启用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。
12、在线碎片整理:尽管延迟分配、多块分配和盘区功能可以有效减少文件的碎片,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。
13、支持快速fsck:Ext4给每个块组的i-节点表中都添加了一份未使用i-节点的列表,所以Ext4文件系统做一致性检查时就可以跳过它们而只去检查哪些在使用的i-节点,从而提高了速度。
14、支持纳秒级时间戳:Ext4的时间戳支持的日期到2514年4月25日。
其他常见的Linux文件系统
除了ext4之外,Linux还支持多种文件系统类型,这些文件系统在性能、特性和使用场景上有所不同,以下是一些常见的Linux文件系统类型及其特点:
XFS:由SGI开发,用于高性能的写入密集型应用,如数据库和文件服务器,XFS支持非常大的文件和卷,以及高并发操作。
NTFS:微软Windows的默认文件系统,Linux可以通过第三方驱动如ntfs-3g来读取和写入NTFS文件系统。
FAT32:一种较旧的文件系统,广泛用于USB闪存驱动器和移动存储设备,Linux可以原生支持FAT32文件系统的读取和写入。
exFAT:专为闪存存储设计的文件系统,支持大于4GB的文件和大容量存储设备,Linux对exFAT的支持正在逐渐改善。
Btrfs:一种现代化的文件系统,支持高级特性,如数据完整性校验、快照、文件系统级压缩和写入时复制(COW)。
ZFS:由Sun Microsystems开发,以其数据完整性、可扩展性和性能而闻名,ZFS是一个复杂的文件系统,提供了类似RAID的数据保护特性。
ReiserFS:一种性能优异的文件系统,特别是在小文件写入和大数量文件系统操作方面表现出色。
JFS:IBM开发的一种文件系统,用于大型数据库和文件服务器,支持文件系统级别的压缩。
Swap:虽然不是传统意义上的文件系统,但swap空间在Linux中用于虚拟内存,允许系统在物理内存不足时使用磁盘空间作为临时存储。
tmpfs:基于内存的临时文件系统,通常用于存储临时文件,如/dev/shm。
F2FS:Flash-Friendly File System,专为闪存存储(如SSD)设计,优化了闪存的读写特性。
UDF:通用磁盘格式,常用于光学介质和DVD视频。
ISO 9660:光盘的标准化文件系统,广泛用于数据CD和DVD。
OCFS2:Oracle Cluster File System的第二代,用于数据库和高可用性系统。
ext4是目前大多数Linux发行版的默认文件系统,它提供了良好的性能和可靠性,支持大文件、大分区、文件压缩、在线碎片整理等特性,根据具体的应用需求、存储硬件和个人偏好,用户也可以选择其他适合的文件系统。
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