linux ext3 ext4区别

作者: admin 分类: linux 发布时间: 2010-11-27 12:08 ė 6 没有评论

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“multiblock allocator”(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 fsck Ext4 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”(No Journaling)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(fast extended attributes)和 inode 保留(inodes reservation)。

12. 持久预分配(Persistent preallocation)。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。)
Ext4 随 Linux kernel 2.6.28 正式发布已有数周,一直苦于找不到测试用的磁盘,正巧年前 Intel 送来几块 SSD 测试样品,这两天就顺带把 SSD 也测了。测试所使用的 Linux 内核版本为 2.6.28.2,测试工具为 IOzone 3.318。

IOzone 测试命令为:

time /opt/iozone/bin/iozone -a -s 4G -q 256 -y 4 >|/root/ext4-iozone-stdout.txt
上述命令的说明如下:

    Auto Mode
    File size set to 4194304 KB
    Using Maximum Record Size 256 KB
    Using Minimum Record Size 4 KB
    Command line used: /opt/iozone/bin/iozone -a -s 4G -q 256 -y 4
    Output is in Kbytes/sec
    Time Resolution = 0.000001 seconds.
    Processor cache size set to 1024 Kbytes.
    Processor cache line size set to 32 bytes.
    File stride size set to 17 * record size.
测试结果除了表明 Intel SSD 的读写速度快得令人咋舌之外,还可以说明 Ext4 的各方面性能都超过了上一代 Ext3,甚至在大多数情况下,比没有日志功能的 Ext2 还要快出不少:

  reclen write rewrite read reread random read random write
Ext2 4 218,680 216,596 630,248 245,802 88,700 138,065
  8 215,308 218,690 556,064 246,260 154,680 150,052
real 28m12.718s 16 216,457 216,843 575,046 245,701 258,660 158,750
user 0m10.725s 32 217,925 214,289 537,976 243,081 394,013 167,002
sys 5m8.265s 64 215,460 219,256 527,919 244,362 503,227 162,917
  128 219,081 216,173 540,831 242,526 609,750 161,442
  256 216,091 217,631 565,111 245,157 654,274 173,955
Ext3 4 218,242 213,039 482,132 243,986 88,007 156,926
  8 218,390 217,915 544,892 244,979 152,424 190,454
real 27m42.449s 16 218,083 217,683 561,038 244,506 255,244 200,032
user 0m11.529s 32 216,258 217,013 569,246 243,811 389,745 198,275
sys 7m17.049s 64 218,850 217,711 577,529 243,725 497,689 201,693
  128 220,234 215,687 530,519 241,615 608,244 199,619
  256 216,011 220,188 592,578 242,548 642,341 199,408
Ext4 4 221,823 216,992 532,488 273,668 85,210 183,195
  8 226,028 218,580 561,960 272,036 154,972 216,505
real 27m3.485s 16 222,241 217,746 547,548 270,895 260,899 223,895
user 0m10.847s 32 220,121 213,025 240,426 247,628 345,210 175,977
sys 6m9.578s 64 223,983 214,437 308,696 551,577 754,941 225,897
  128 222,576 217,816 624,636 271,293 644,500 224,997
  256 221,202 222,238 541,685 270,898 671,748 228,085
               
               
  bkwd read record rewrite stride read fwrite frewrite fread freread
Ext2 106,112 1,882,623 73,538 214,175 218,364 566,570 247,381
  188,397 2,462,367 130,896 217,157 216,647 583,808 248,397
real 28m12.718s 306,842 2,654,320 220,939 216,061 218,140 598,174 246,581
user 0m10.725s 464,240 2,397,831 340,775 217,434 219,353 583,463 246,341
sys 5m8.265s 609,546 2,546,079 456,243 216,875 217,692 571,707 244,264
  721,701 2,656,729 551,122 217,780 217,427 579,271 242,291
  870,547 2,574,261 634,835 216,638 219,693 563,735 247,101
Ext3 105,557 1,540,739 75,010 216,028 216,432 522,704 243,385
  181,486 1,945,603 130,737 218,364 216,431 530,853 243,222
real 27m42.449s 300,212 2,096,495 221,329 216,930 216,661 514,177 244,069
user 0m11.529s 446,462 1,934,853 338,785 216,809 219,296 530,634 243,446
sys 7m17.049s 589,535 2,036,412 450,449 219,387 214,900 514,353 244,809
  714,295 1,992,168 553,022 217,828 218,454 513,596 241,510
  834,240 2,092,959 624,043 217,682 218,165 529,358 242,878
Ext4 103,036 1,862,817 74,781 225,841 220,620 523,799 272,848
  178,482 2,135,372 132,506 227,423 215,766 641,021 271,328
real 27m3.485s 295,288 2,095,966 223,135 226,055 216,210 621,287 273,475
user 0m10.847s 451,631 2,145,351 342,236 225,796 213,427 598,331 269,759
sys 6m9.578s 523,130 2,218,016 448,086 227,030 214,706 582,795 272,323
  720,468 2,308,315 582,943 225,971 217,373 552,335 274,237
  845,494 2,215,381 643,715 225,411 219,166 580,066 273,342

注:
1. 关于 IOzone 测试方法,参考 Ben Martin 的文章:IOzone for filesystem performance benchmarking
2. 关于 Ext4 的相关内容,参考 Kernel Newbies 专页: http://kernelnewbies.org/Ext4

本文出自 小Q,转载时请注明出处及相应链接。

本文永久链接: http://www.linuxqq.com/archives/330.html

0
更多
Ɣ回顶部