Linux日志文件系统剖析

日志的提交也有很多种不同的策略.比如,是在日志将满时,还是在超时后？

日志文件系统的现状

如今,有几种日志文件系统应用非常广泛.每一种都有其自己的优缺点.下面介绍现存最普遍的四种日志文件系统.

JFS2

JFS2（又称 enhanced journaled file system）是最早期的日志文件系统,在植入 Linux 之前已被应用于 IBM AIX? 操作系统多年.它是 64 位的文件系统,虽然它是在原来的 JFS 的基础上开发的,但却较之有所改进,即：JFS2 具有更优的扩展性能,支持多处理器架构.

JFS2 支持预定的日志记录方式,可以提高较高的性能,并实现亚秒级文件系统恢复.JFS2 同时为提高性能提供了基于分区的文件分配（Extent-based allocation）.基于分区的分配 是指对一组连续的块而非单一的块进行分配.这些块在磁盘上是连续的,其读取和写入的性能就会更好.这种分配的另外一个优势就是可以将元数据管理最小化.按块分配磁盘空间就意味着要逐块更新元数据.而使用分区,元数据则仅需按照分区（可以代表多个块）更新.

JFS2 还使用了 B 树,以便更快地查找目录和管理分区描述符.JFS2 没有内部日志提交策略,而是在 kupdate 守护进程超时时提交.

XFS

XFS 是 Silicon Graphicsis 于 1995 年为 IRIX 操作系统开发的其他早期日志文件系统之一.它于 2001 年就已经被植入 Linux,因此,它已经成熟可靠.

XFS 支持 64 位全地址寻址,并以 B 树为目录和文件分配提供高性能.XFS 同样使用了基于分区的分配,支持可变的块大小（从 512 字节到 64KB ）.除分区外,XFS 还采用延时分配,即等到块将被写入磁盘时,再为其分配磁盘空间.这样所需磁盘空间总数就一目了然,因此这个功能提高了分配连续磁盘块的可能性.

XFS 还有一些其他的有趣特性,它可以保证 rate 输入输出（I/O — 通过为文件系统用户保留带宽）和直接 I/O.其中,数据是直接在磁盘和用户空间缓冲区间拷贝的（而不是从多个缓冲区进入）.XFS 采用回写日志策略.

第三扩展文件系统（ext3fs）

第三扩展文件系统（third extended file system,ext3fs）是最流行的日志文件系统,是由 ext2 文件系统演化而来.实际上,Ext3fs 可以与 ext2fs 兼容,这是 ext3fs 使用的结构与 ext2fs 相同,仅仅多了一个日志而已.我们甚至可以把 ext3fs 的一部分当作 ext2 文件系统挂载,或者将 ext2 文件系统转换成 ext3 文件系统（使用 tune2fs 实用程序）.

Ext3fs 允许用三种方式记录日志（回写,预定和数据）,但预定模式为默认模式.日志提交策略也是可配置的,但是默认在日志填满 1/4 时或其中一个提交计时器超时时,提交日志.

ext3fs 主要的弊端之一就是它最初不是作为日志文件系统而设计的.它是在 ext2fs 的基础上开发的,因此缺少一些其他日志文件系统所具备的高级特性（例如分区）.它在性能方面较之 ReiserFS、JFS 以及 XFS 也尤为逊色,但它所需要的 CPU 和内存要比同类解决方案少.

ReiserFS

什么是 tail packing？

很多情况下,一些文件的大小小于逻辑块.为了不把可以分配给一个逻辑块的磁盘空间浪费给小文件（称之为tail）,于是把多个文件打包到一个单一的逻辑块中.结果发现这种方法可以让磁盘空间的容量比其他竞争文件系统（有性能损失）高 5%.

ReiserFS 是从一开始就按照记录日志的意图而开发的日志文件系统.ReiserFS 于 2001 年被引进到主流 2.4 内核（Linux 采用的第一个日志文件系统）.其默认的日志记录方法为预定,且支持以在线调整大小的方式扩展文件系统.Reis

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