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Ext4
鎖定
Ext4是由Ext3的維護者Theodore Tso領導的開發團隊實現的，並引入到Linux2.6.19內核中。
Ext4產生原因是開發人員在Ext3中加入了新的高級功能，但在實現的過程出現了幾個重要問題：
（1）一些新功能違背向後兼容性
（2）新功能使Ext3代碼變得更加複雜並難以維護
（3）新加入的更改使原來十分可靠的Ext3變得不可靠。
由於這些原因，從2006年6月份開始，開發人員決定把Ext4從Ext3中分離出來進行獨立開發。Ext4的開發工作從那時起開始進行，但大部分Linux用户和管理員都沒有太關注這件事情，直到2.6.19內核在2006年11月的發佈。Ext4第一次出現在主流內核裏，但是它當時還處於試驗階段，因此很多人都忽視了它。
2008年12月25日，Linux Kernel 2.6.28的正式版本發佈。隨着這一新內核的發佈，Ext4文件系統也結束實驗期，成為穩定版。
- 中文名
- Ext4
- 外文名
- The fourth extended file system
- 類 型
- 日誌式文件系統
目錄
- 1 Ext4文件系統的特點
- ▪ 更大的文件系統和更大的文件
- ▪ 更多的子目錄數量
- ▪ 更多的塊和i-節點數量
- ▪ 支持“無日誌”模式
- ▪ 默認啓用Barrier
- ▪ 在線碎片整理
- ▪ 支持快速fsck
- ▪ 支持納秒級時間戳
- 2 Ext4文件系統的向前和向後兼容
- 3 如何使用Ext4
Ext4Ext4文件系統的特點
Ext4更大的文件系統和更大的文件
Ext3文件系統最多隻能支持32TB的文件系統和2TB的文件，根據使用的具體架構和系統設置，實際容量上限可能比這個數字還要低，即只能容納2TB的文件系統和16GB的文件。而Ext4的文件系統容量達到1EB，而文件容量則達到16TB，這是一個非常大的數字了。對一般的台式機和服務器而言，這可能並不重要，但對於大型磁盤陣列的用户而言，這就非常重要了。
Ext4更多的子目錄數量
Ext3目前只支持32000個子目錄，而Ext4取消了這一限制，理論上支持無限數量的子目錄。
Ext4更多的塊和i-節點數量
Ext3文件系統使用32位空間記錄塊數量和i-節點數量，而Ext4文件系統將它們擴充到64位。
Ext4多塊分配
當數據寫入到Ext3文件系統中時，Ext3的數據塊分配器每次只能分配一個4KB的塊，如果寫一個100MB的文件就要調用25600次數據塊分配器，而Ext4的多塊分配器“Multiblock Allocator（MBAlloc）”支持一次調用分配多個數據塊。
Ext4持久性預分配
如果一個應用程序需要在實際使用磁盤空間之前對它進行分配，大部分文件系統都是通過向未使用的磁盤空間寫入0來實現分配，比如P2P軟件。為了保證下載文件有足夠的空間存放，常常會預先創建一個與所下載文件大小相同的空文件，以免未來的數小時或數天之內磁盤空間不足導致下載失敗。而Ext4在文件系統層面實現了持久預分配並提供相應的API，比應用軟件自己實現更有效率。
Ext4延遲分配
Ext3的數據塊分配策略是儘快分配，而Ext4的策略是儘可能地延遲分配，直到文件在緩衝中寫完才開始分配數據塊並寫入磁盤，這樣就能優化整個文件的數據塊分配，顯著提升性能。
Ext4盤區結構
Ext3文件系統採用間接映射地址，當操作大文件時，效率極其低下。例如，一個100MB大小的文件，在Ext3中要建立25600個數據塊（以每個數據塊大小為4KB為例）的映射表；而Ext4引入了盤區概念，每個盤區為一組連續的數據塊，上述文件可以通過盤區的方式表示為“該文件數據保存在接下來的25600個數據塊中”，提高了訪問效率。
Ext4新的i-節點結構
Ext4支持更大的i-節點。之前的Ext3默認的i-節點大小128字節，Ext4為了在i-節點中容納更多的擴展屬性，默認i-節點大小為256字節。另外，Ext4還支持快速擴展屬性和i-節點保留。
Ext4日誌校驗功能
日誌是文件系統最常用的結構，日誌也很容易損壞，而從損壞的日誌中恢復數據會導致更多的數據損壞。Ext4給日誌數據添加了校驗功能，日誌校驗功能可以很方便地判斷日誌數據是否損壞。而且Ext4將Ext3的兩階段日誌機制合併成一個階段，在增加安全性的同時提高了性能
[1]
。
Ext4支持“無日誌”模式
日誌總歸會佔用一些開銷。Ext4允許關閉日誌，以便某些有特殊需求的用户可以藉此提升性能。
Ext4默認啓用Barrier
磁盤上配有內部緩存，以便重新調整批量數據的寫操作順序，優化寫入性能，因此文件系統必須在日誌數據寫入磁盤之後才能寫Commit記錄。若Commit記錄寫入在先，而日誌有可能損壞，那麼就會影響數據完整性。Ext4文件系統默認啓用Barrier，只有當Barrier之前的數據全部寫入磁盤，才能寫Barrier之後的數據。
Ext4在線碎片整理
儘管延遲分配、多塊分配和盤區功能可以有效減少文件的碎片，但碎片還是不可避免會產生。Ext4支持在線碎片整理，並將提供e4defrag工具進行個別文件或整個文件系統的碎片整理。
Ext4支持快速fsck
以前的文件系統版本執行fsck時很慢，因為它要檢查所有的i-節點，而Ext4給每個塊組的i-節點表中都添加了一份未使用i-節點的列表，所以Ext4文件系統做一致性檢查時就可以跳過它們而只去檢查哪些在使用的i-節點，從而提高了速度。
Ext4支持納秒級時間戳
Ext4之前的擴展文件系統的時間戳都是以秒為單位的，這已經能夠應付大多數設置，但隨着處理器的速度和集成程度（多核處理器）不斷提升，以及Linux開始向其他應用領域發展，它將時間戳的單位提升到納秒。
Ext4給時間範圍增加了兩個位，從而讓時間壽命在延長500年，Ext4的時間戳支持的日期到2514年4月25日，而Ext3只達到2038年1月18日。
Ext4Ext4文件系統的向前和向後兼容
Ext4文件系統在Ext3的基礎之上做了很多改進，引入了大量新功能，這些改進主要是為了提高未來的Linux系統的性能。
雖然Ext4做了很多改進，但依然能夠與Ext3實現向後和向前的兼容性，這一點的確很難得。
因為Ext3文件系統是Linux操作系統上最受歡迎的文件系統之一，所以Ext4的研發人員考慮到應該讓Ext3用户能夠輕鬆遷移到Ext4，為此，Ext4被設計為在盤區結構方面具有向後和向前的兼容性。
首先Ext4是可以向前兼容的，也就是説Ext3文件系統可以掛載為Ext4文件系統使用，不過為了充分利用Ext4的優勢，必須實現文件系統的遷移，以轉換和利用新的Ext4格式。
Ext3文件系統可以在線轉換為Ext4，但這樣並不能用到Ext4的全部新特性，只有將文件系統重新創建為Ext4才比較徹底。
Ext4的向後兼容，向後兼容就是指可以將Ext4文件系統掛載為Ext3文件系統使用，但是前提是Ext4文件系統不能使用盤區功能。
Ext4如何使用Ext4
目前的Ext4文件系統是第一個穩定版本，整個的開發進度和發佈計劃都被放緩了，就是為了保證用户可以享受到“和使用Ext3同等級”的穩定。
一個非常重要的事情是，目前還沒有Ext4 Grub。更準確的説，就是目前沒有grub支持ext4。換句話説，就是你目前的發行版本的grub不支持ext4。目前我們的Grub2正在開發之中，在ubuntu和debian發行版中已經有了grub2的grub-pc軟件包了，但是目前官方仍沒有宣佈正式支持。在Google SoC中也包含了一個開發版本，且發佈了相關補丁。你可以試用一下，你自己選擇嘍。
在你的發行版本的下一個新版本之中，可能會有相關的支持出現。所以安全起見，儘量保持你的/boot目錄為Ext3文件系統類型。
警告歸警告，轉換到Ext4其實是件很容易的事情，如下方法均可：
1 建立Ext4文件系統。
這是最簡單的方法，你只需要升級你的e2fsprogs到Ext4，並且使用mkfs.ext4命令創建文件系統即可。
2 從Ext3遷移到Ext4。
tune2fs -O extents,uninit_bg,dir_index /dev/yourfilesystem
此後，你務必運行fsck命令，否則Ext4將無法掛載你的新文件系統。在fsck過程中，可能會有一些error需要你的確認。你可以考慮使用 -p選項，來告訴fsck你想要的是“automatic repair”，即fsck -pf /dev/yourfilesystem
3 用Ext4掛載Ext3文件系統。
