ext与xfs文件系统比较与总结

centos7.0开始默认文件系统是xfs，centos6是ext4，centos5是ext3

1.EXT2简介

EXT2第二代扩展文件系统（英语：second extended filesystem，缩写为 ext2），是LINUX内核所用的文件系统。它开始由Rémy Card设计，用以代替ext，于1993年1月加入linux核心支持之中。ext2 的经典实现为LINUX内核中的ext2fs文件系统驱动，最大可支持2TB的文件系统，至linux核心2.6版时，扩展到可支持32TB。其他的实现包括GNU Hurd，Mac OS X (第3方)，Darwin (第3方)，BSD。ext2为数个LINUX发行版的默认文件系统，如Debian、Red Hat Linux等。

其单一文件大小与文件系统本身的容量上限与文件系统本身的簇大小有关，在一般常见的 x86 电脑系统中，簇最大为 4KB, 则单一文件大小上限为 2048GB, 而文件系统的容量上限为 16384GB。

但由于目前核心 2.4 所能使用的单一分割区最大只有 2048GB，实际上能使用的文件系统容量最多也只有 2048GB。

至于Ext3文件系统，它属于一种日志文件系统，是对ext2系统的扩展。它兼容ext2，并且从ext2转换成ext3并不复杂。

Ext2文件系统具有以下一般特点：

1、当创建Ext2文件系统时，系统管理员可以根据预期的文件平均长度来选择最佳的块大小（从1024B——4096B）。例如，当文件的平均长度小于几千字节时，块的大小为1024B是最佳的，因为这会产生较少的内部碎片——也就是文件长度与存放块的磁盘分区有较少的不匹配。另一方面，大的块对于 大于几千字节的文件通常比较合合适，因为这样的磁盘传送较少，因而减轻了系统的开销.

2、当创建Ext2文件系统时，系统管理员可以根据在给定大小的分区上预计存放的文件数来选择给该分区分配多少个索引节点。这可以有效地利用磁盘的空间。

3、文件系统把磁盘块分为组。每组包含存放在相邻磁道上的数据块和索引节点。正是这种结构，使得可以用较少的磁盘平均寻道时间对存放在一个单独块组中的文件并行访问。

4、在磁盘数据块被实际使用之前，文件系统就把这些块预分配给普通文件。因此当文件的大小增加时，因为物理上相邻的几个块已被保留，这就减少了文件的碎片。

5、支持快速符号链接。如果符号链接表示一个短路径名（小于或等于60个字符），就把它存放在索引节点中而不用通过由一个数据块进行转换。

Ext2还包含了一些使它既健壮又灵活的特点：

1、文件更新策略的谨慎实现将系统崩溃的影响减到最少。我们只举一个例子来体现这个优点：例如，当给文件创建一个硬链接时，首先增加磁盘索引节点中 的硬链接计数器，然后把这个新的名字加到合适的目录中。在这种方式下，如果在更新索引节点后而改变这个目录之前出现一个硬件故障，这样即使索引节点的计数 器产生错误，但目录是一致的。因此，尽管删除文件时无法自动收回文件的数据块，但并不导致灾难性的后果。如果这种处理的顺序相反（更新索引节点前改变目 录），同样的硬件故障将会导致危险的不一致，删除原始的硬链接就会从磁盘删除它的数据块，但新的目录项将指向一个不存在的索引节点。如果那个索引节点号以 后又被另外的文件所使用，那么向这个旧目录的写操作将毁坏这个新的文件。

2、在启动时支持对文件系统的状态进行自动的一致性检查。这种检查是由外部程序e2fsck完成的，这个外部程序不仅可以在系统崩溃之后被激活，也 可以在一个预定义的文件系统安装数（每次安装操作之后对计数器加1）之后被激活，或者在自从最近检查以来所花的预定义时间之后被激活。

3、支持不可变（immutable）的文件（不能修改、删除和更名）和仅追加（append-only）的文件（只能把数据追加在文件尾）。

4、既与Unix System V Release 4（SVR4）相兼容，也与新文件的用户组ID的BSD语义相兼容。在SVR4中，新文件采用创建它的进程的用户组ID；而在BSD中，新文件继承包含它 的目录的用户组ID。Ext2包含一个安装选项，由你指定采用哪种语义。

即使Ext2文件系统是如此成熟、稳定的程序，也还要考虑引入另外几个负面特性。目前，一些负面特性已新的文件系统或外部补丁避免了。另外一些还仅仅处于计划阶段，但在一些情况下，已经在Ext2的索引节点中为这些特性引入新的字段。

最重要的一些特点如下：

块片（block fragmentation）

系统管理员对磁盘的访问通常选择较大的块，因为计算机应用程序常常处理大文件。因此，在大块上存放小文件就会浪费很多磁盘空间。这个问题可以通过把几个文件存放在同一块的不同片上来解决。

透明地处理压缩和加密文件

这些新的选项（创建一个文件时必须指定）将允许用户透明地在磁盘上存放压缩和（或）加密的文件版本。

逻辑删除

一个undelete选项将允许用户在必要时很容易恢复以前已删除的文件内容。

日志

日志避免文件系统在被突然卸载（例如，作为系统崩溃的后果）时对其自动进行的耗时检查。

实际上，这些特点没有一个正式地包含在Ext2文件系统中。有人可能说Ext2是这种成功的牺牲品；直到几年前，它仍然是大多数Linux发布公司采用的首选文件系统，每天有成千上万的用户在使用它，这些用户会对用其他文件系统来代替Ext2的任何企图产生质疑。

Ext2中缺少的最突出的功能就是日志，日志是高可用服务器必需的功能。为了平顺过渡，日志没有引入到Ext2文件系统；但是，我们在后面 “Ext3文件系统”中会讨论，完全与Ext2兼容的一种新文件系统已经创建，这种文件系统提供了日志。不真正需要日志的用户可以继续使用良好而老式的Ext2文件系统，而其他用户可能采用这种新的文件系统。现在发行的大部分系统采用Ext3作为标准的文件系统。

Ext2文件系统格式

The Second Extended File System(ext2)文件系统是Linux系统中的标准文件系统，是通过对Minix的文件系统进行扩展而得到的，其存取文件的性能极好。

在ext2文件系统中，文件由inode（包含有文件的所有信息）进行唯一标识。一个文件可能对应多个文件名，只有在所有文件名都被删除后，该文件才会被删除。此外，同一文件在磁盘中存放和被打开时所对应的inode是不同的，并由内核负责同步。

ext2文件系统采用三级间接块来存储数据块指针，并以块（block，默认为1KB）为单位分配空间。其磁盘分配策略是尽可能将逻辑相邻的文件分配到磁盘上物理相邻的块中，并尽可能将碎片分配给尽量少的文件，以从全局上提高性能。ext2文件系统将同一目录下的文件（包括目录）尽可能的放在同一个块组中，但目录则分布在各个块组中以实现负载均衡。在扩展文件时，会尽量一次性扩展8个连续块给文件（以预留空间的形式实现）。

ext3和ext4的最大区别在于，ext3在fsck时需要耗费大量时间（文件越多，时间越长），而ext4在fsck时用的时间会少非常多

ext4是第四代扩展文件系统（英语：Fourth EXtended filesystem，缩写为ext4）是linux系统下的日志文件系统，是ext3文件系统的后继版本
        ext4的文件系统容量达到1EB，而文件容量则达到16TB，这是一个非常大的数字了。对一般的台式机和服务器而言，这可能并不重要，但对于大型磁盘阵列的用户而言，这就非常重要了。
        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

2.xfs简介
        xfs是一种非常优秀的日志文件系统，它是SGI公司设计的。xfs被称为业界最先进的、最具可升级性的文件系统技术
        xfs是一个64位文件系统，最大支持8EB减1字节的单个文件系统，实际部署时取决于宿主操作系统的最大块限制。对于一个32位Linux系统，文件和文件系统的大小会被限制在16TB
        xfs在很多方面确实做的比ext4好，ext4受限制于磁盘结构和兼容问题，可扩展性和scalability确实不如xfs，另外xfs经过很多年发展，各种锁的细化做的也比较好

XfS文件系统是SGI开发的高级日志文件系统，XFS极具伸缩性，非常健壮。所幸的是SGI将其移植到了Linux系统中。在linux环境下。目前版本可用的最新XFS文件系统的为1.2版本，可以很好地工作在2.4核心下。

特性：

主要特性包括以下几点：

数据完全性

采用XFS文件系统，当意想不到的宕机发生后，首先，由于文件系统开启了日志功能，所以你磁盘上的文件不再会意外宕机而遭到破坏了。不论目前文件系统上存储的文件与数据有多少，文件系统都可以   根据所记录的日志在很短的时间内迅速恢复磁盘文件内容。

传输特性

XFS文件系统采用优化算法，日志记录对整体文件操作影响非常小。XFS查询与分配存储空间非常快。xfs文件系统能连续提供快速的反应时间。笔者曾经对XFS、JFS、Ext3、ReiserFS文件系统进行过测试，XFS文件文件系统的性能表现相当出众。

可扩展性

XFS 是一个全64-bit的文件系统，它可以支持上百万T字节的存储空间。对特大文件及小尺寸文件的支持都表现出众，支持特大数量的目录。最大可支持的文件大 小为263 = 9 x 1018 = 9 exabytes，最大文件系统尺寸为18 exabytes。

XFS使用高的表结构(B+树)，保证了文件系统可以快速搜索与快速空间分配。XFS能够持续提供高速操作，文件系统的性能不受目录中目录及文件数量的限制。

传输带宽

XFS 能以接近裸设备I/O的性能存储数据。在单个文件系统的测试中，其吞吐量最高可达7GB每秒，对单个文件的读写操作，其吞吐量可达4GB每秒。

规范

容量

XFS是一个64位文件系统，最大支持 8exbibytes 减1字节的单个文件系统，实际部署时取决于宿主操作系统的最大块限制。对于一个32位Linux系统，文件和文件系统的大小会被限制在 16tebibytes。

文件系统日志

日志文件系统是一种即使在断电或者是操作系统崩溃的情况下保证文件系统一致性的途径。XFS对文件系统元数据提供了日志支持。当文件系统更新时，元数据会在实际的磁盘块被更新之前顺序写入日志。XFS的日志被保存在磁盘块的循环缓冲区上，不会被正常的文件系统操作影响。XFS日志大小的上限是64k个块和128MB中的较大值，下限取决于已存在的文件系统和目录的块的大小。在外置设备上部署日志会浪费超过最大日志大小的空间。XFS日志也可以被存在文件系统的数据区（称为内置日志），或者一个额外的设备上（以减少磁盘操作）。

XFS的日志保存的是在更高层次上描述已进行的操作的“逻辑”实体。相比之下，“物理”日志存储每次事务中被修改的块。为了保证性能，日志的更新是异步进行的。当系统崩溃时，崩溃的一瞬间之前所进行的所有操作可以利用日志中的数据重做，这使得XFS能保持文件系统的一致性。XFS在挂载文件系统的同时进行恢复，恢复速度与文件系统的大小无关。对于最近被修改但未完全写入磁盘的数据，XFS保证在重启时清零所有未被写入的数据块，以防止任何有可能的、由剩余数据导致的安全隐患（因为虽然从文件系统接口无法访问这些数据，但不排除裸设备或裸硬件被直接读取的可能性）。

分配组

XFS文件系统内部被分为多个“分配组”，它们是文件系统中的等长线性存储区。每个分配组各自管理自己的inode和剩余空间。文件和文件夹可以跨越分配组。这一机制为XFS提供了可伸缩性和并行特性——多个线程和进程可以同时在同一个文件系统上执行I/O操作。这种由分配组带来的内部分区机制在一个文件系统跨越多个物理设备时特别有用，使得优化对下级存储部件的吞吐量利用率成为可能。

原生备份/恢复工具

XFS提供了 xfsdump 和 xfsrestore 工具协助备份XFS文件系统中的数据。xfsdump 按inode顺序备份一个XFS文件系统。与传统的UNIX文件系统不同，XFS不需要在dump前被卸载；对使用中的XFS文件系统做dump就可以保证镜像的一致性。这与XFS对快照的实现不同，XFS的dump和restore的过程是可以被中断然后继续的，无须冻结文件系统。xfsdump 甚至提供了高性能的多线程备份操作——它把一次dump拆分成多个数据流，每个数据流可以被发往不同的目的地。不过到目前为止，Linux尚未完成对多数据流dump功能的完整移植。

原子磁盘配额

XFS的磁盘配额在文件系统被初次挂载时启用。这解决了一个在其它大多数文件系统中存在的一个竞争问题：要求先挂载文件系统，但直到调用quotaon(8)之前配额不会生效。

性能考虑    :

写入屏障

XFS文件系统默认在挂载时启用“写入屏障”的支持。该特性会一个合适的时间冲刷下级存储设备的写回缓存，特别是在XFS做日志写入操作的时候。这个特性的初衷是保证文件系统的一致性，具体实现却因设备而异——不是所有的下级硬件都支持缓存冲刷请求。在带有电池供电缓存的硬件RAID控制器提供的逻辑设备上部署XFS文件系统时，这项特性可能导致明显的性能退化，因为文件系统的代码无法得知这种缓存是非易失性的。如果该控制器又实现了冲刷请求，数据将被不必要地频繁写入物理磁盘。为了防止这种问题，对于能够在断电或发生其它主机故障时保护缓存中数据的设备，应该以 nobarrier 选项挂载XFS文件系统。

日志的放置

XFS文件系统创建时默认使用内置日志，把日志和文件系统数据放置在同一个块设备上。由于在所有的文件系统写入发生前都要更新日志中的元数据，内置日志可能导致磁盘竞争。在大多数负载下，这种等级的竞争非常低以至于对性能没有影响。但对于沉重的随机写入负载，比如在忙碌的数据块服务器上，XFS可能因为这种I/O竞争无法获得最佳性能。另一个可能提高这个问题的严重性的因素是，日志写入被要求以同步方式提交——它们必须被完全写入，之后对应实际数据的写入操作才能开始。

如果确实需要最佳的文件系统性能，XFS提供了一个选项，允许把日志放置在一个分离的物理设备上。这只需要很小的物理空间。分离的设备有自己的I/O路径，如果该设备能对同步写入提供低延迟的路径，那么它将给整个文件系统的操作带来显著的性能提升。SSD，或带有写回缓存的RAID系统是日志设备的合适候选，它们能满足这种性能要求。不过后者在遭遇断电时可能降低数据的安全性。要启用外部日志，只须以 logdev 选项挂载文件系统，并指定一个合适的日志设备即可。

缺点

XFS文件系统无法被收缩。

历史上XFS上的元数据操作曾比其它文件系统都慢，表现为在删除大量小文件时性能糟糕。该性能问题是被Red Hat的XFS开发者Dave Chinner在代码中定位到的。使用一个叫“延迟记录”的挂载选项可以成数量级地提升元数据操作的性能。该选项几乎把日志整个存在内存中。Linux内核主线版本2.6.35中作为一个试验性特性引入了这个补丁，在2.6.37中使它成为了一个稳定的特性，并计划在2.6.39中把它作为默认的日志记录方法。早期测试显示在有少量线程的环境中其性能接近EXT4，在大量线程的环境下超过了EXT4 。