剖析Linux扩展文件系统 ext4

可靠性

ext4 文件系统可能会扩展得比较大,这将导致可靠性问题.但 ext4 通过许多自主保护和自主修复机制来解决这个问题.

执行文件系统日志校验和

和 ext3 一样,ext4 也是一个日志文件系统.日志记录 就是通过日记（磁盘上相邻区域的专门循环记录）记录文件系统的变更的过程.因此,根据日志对物理存储执行实际变更更加可靠,并且能够确保一致性,即使在操作期间出现系统崩溃或电源中断.这样做可以减少文件系统损坏的几率.

但是即使进行日志记录,如果日志出现错误仍然会导致文件系统损坏.为了解决这个问题,ext4 对日志执行校验和,确保有效变更能够在底层文件系统上正确完成.在 参考资料 小节可以找到其他关于日志记录（ext4 的重要部分）的资料.

ext4 支持根据用户需求采用多种模式的日志记录.例如,ext4 支持 Writeback 模式,它仅记录元数据；或 Ordered 模式,它记录元数据,但写为元数据的数据是从日志中写入的；或 Journal 模式（最可靠的模式）,它同时记录元数据和数据.注意,虽然 Journal 模式是确保文件系统一致的最佳选择,但它也是最慢的,所有数据都要经过日志.

在线磁盘碎片整理

尽管 ext4 添加一些特性来减少文件系统的碎片（比如将相邻块分配为区段）,但随着系统使用时间的增加,碎片是难以完全避免的.因此出现了在线碎片整理工具,它们可以对文件系统和单个文件执行碎片整理,从而改善性能.在线碎片整理程序是一个简单的工具,它将文件复制到引用相邻区段的新 ext4 inode.

在线碎片整理还可以减少检查文件系统所需的时间（fsck）.ext4 将未使用的块组标记到 inode 表中,并让 fsck 进程忽略它们以加快检查速度.当操作系统因内部损坏（随着文件系统变大,这是不可避免的）而检查文件系统时,ext4 的设计方式将能够提高总体可靠性.

结束语

针对 Linux 的扩展文件系统有着漫长而丰富的历史 — 从 1992 年首次引入 ext1 到 2008 年引入 ext4.ext4 是首个专门为 Linux 设计的文件系统,并且事实证明它是高效、稳定、强大的文件系统.ext4 随着文件系统研究的深入而不断发展,并且借鉴其他新文件系统的先进思想（比如 XFS、JFS、Reiser 和 IRON 容错文件系统技术）.尽管目前预测 ext5 将会是什么样子还为时过早,但有一点是很明确的,它将主导企业级 Liunx 系统.

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