[ext4]空间管理 - 分配机制



在Ext4系统中，存在很多分配策略，比如预分配、多块分配、延迟分配等

 

Prealloc预分配

在ext4系统中，对于小文件和大文件的空间申请请求，都有不同的分配策略。对用小文件的空间请求，ext4尝试从一种叫per-CPU local group中分配空间。Per-CPU Local group就是有所有该CPU所执行的分配行为共享的空间，目的是保证这些小文件的聚集在一起，便于访问。对于大文件的空间请求，ext4尝试从一种叫per-inode
preallocation中分配。这点就像Ext3系统的保留空间一样，Ext4为每个文件在内存中维护一段预分配空间，用于解决并发分配情况下的碎片问题。。

多块分配

在Ext3中，“将新的数据写入磁盘的哪些空闲块”是由块分配器来控制的。但是Ext3的块分配器存在一定缺陷，那就是它一次只能够分配一个数据块（4KB），这就意味着，如果系统需要向磁盘中写入100MB的数据，那么需要调用块分配器25600次，而且由于块分配器无法获知总的分配块数，所以也无法对分配空间和分配位置进行优化。

在Ext4中，使用了“多块分配器”，即一次调用可以分配多个数据块，这种机制提高了系统的性能，而且使得分配器有了充足的优化空间。

延迟分配

延迟分配（Delayed allocation）是一项仅仅少数现代文件系统才具有的优秀特性，比如XFS、ZFS、btrfs(betterFS)以及Reiser4。它能够尽可能的积累更多的数据块再分配出去，相对比，传统的文件系统则会尽快的将数据块分配出去，如Ext3，reiser3等。

这项特性会和Extents特性以及多块分配特性相结合，使得磁盘IO性能得到显著提高。

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。

作者：Younger Liu，

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