如何選擇文件系統(tǒng)：EXT4、Btrfs 和 XFS

老實說，人們最不曾思考的問題之一是他們的個人電腦中使用了什么文件系統(tǒng)。Windows 和 Mac OS X 用戶更沒有理由去考慮，因為對于他們的操作系統(tǒng)，只有一種選擇，那就是 NTFS 和 HFS+。

相反，對于 Linux 系統(tǒng)而言，有很多種文件系統(tǒng)可以選擇，現(xiàn)在默認的是廣泛采用的 ext4。然而，現(xiàn)在也有改用一種稱為 btrfs 文件系統(tǒng)的趨勢。那是什么使得 btrfs 更優(yōu)秀，其它的文件系統(tǒng)又是什么，什么時候我們又能看到 Linux 發(fā)行版作出改變呢？

首先讓我們對文件系統(tǒng)以及它們真正干什么有個總體的認識，然后我們再對一些有名的文件系統(tǒng)做詳細的比較

文件系統(tǒng)是干什么的？

如果你不清楚文件系統(tǒng)是干什么的，一句話總結(jié)起來也非常簡單。文件系統(tǒng)主要用于控制所有程序在不使用數(shù)據(jù)時如何存儲數(shù)據(jù)、如何訪問數(shù)據(jù)以及有什么其它信息（元數(shù)據(jù)）和數(shù)據(jù)本身相關(guān)，等等。聽起來要編程實現(xiàn)并不是輕而易舉的事情，實際上也確實如此。文件系統(tǒng)一直在改進，包括了更多的功能、更高效地完成它需要做的事情?？偠灾?，它是所有計算機的基本需求、但并不像聽起來那么簡單。

為什么要分區(qū)？

由于每個操作系統(tǒng)都能創(chuàng)建或者刪除分區(qū)，很多人對分區(qū)都有模糊的認識。Linux 操作系統(tǒng)即便使用標準安裝過程，在同一塊磁盤上仍使用多個分區(qū)，這看起來很奇怪，因此需要一些解釋。擁有不同分區(qū)的一個主要目的就是為了在災(zāi)難發(fā)生時能獲得更好的數(shù)據(jù)安全性。

通過將硬盤劃分為分區(qū)，數(shù)據(jù)會被分隔以及重組。當事故發(fā)生的時候，只有存儲在被損壞分區(qū)上的數(shù)據(jù)會被破壞，很大可能上其它分區(qū)的數(shù)據(jù)能得以保留。這個原因可以追溯到 Linux 操作系統(tǒng)還沒有日志文件系統(tǒng)、任何電力故障都有可能導(dǎo)致災(zāi)難發(fā)生的時候。

使用分區(qū)也考慮到了安全和健壯性原因，因此操作系統(tǒng)部分損壞并不意味著整個計算機就有風險或者會受到破壞。這也是當前采用分區(qū)的一個最重要因素。舉個例子，用戶創(chuàng)建了一些會填滿磁盤的腳本、程序或者 web 應(yīng)用，如果該磁盤只有一個大的分區(qū)，如果磁盤滿了那么整個系統(tǒng)就不能工作。如果用戶把數(shù)據(jù)保存在不同的分區(qū)，那么就只有那個分區(qū)會受到影響，而系統(tǒng)分區(qū)或者其它數(shù)據(jù)分區(qū)仍能正常運行。

記住，擁有一個日志文件系統(tǒng)只能在掉電或者和存儲設(shè)備意外斷開連接時提供數(shù)據(jù)安全性，并不能在文件系統(tǒng)出現(xiàn)壞塊或者發(fā)生邏輯錯誤時保護數(shù)據(jù)。對于這種情況，用戶可以采用廉價磁盤冗余陣列的方案。

為什么要切換文件系統(tǒng)？

ext4 文件系統(tǒng)由 ext3 文件系統(tǒng)改進而來，而后者又是從 ext2 文件系統(tǒng)改進而來。雖然 ext4 文件系統(tǒng)已經(jīng)非常穩(wěn)定，是過去幾年中絕大部分發(fā)行版的默認選擇，但它是基于陳舊的代碼開發(fā)而來。另外， Linux 操作系統(tǒng)用戶也需要很多 ext4 文件系統(tǒng)本身不提供的新功能。雖然通過某些軟件能滿足這種需求，但性能會受到影響，在文件系統(tǒng)層次做到這些能獲得更好的性能。

Ext4 文件系統(tǒng)

ext4 還有一些明顯的限制。最大文件大小是 16 tebibytes（大概是 17.6 terabytes），這比普通用戶當前能買到的硬盤還要大的多。使用 ext4 能創(chuàng)建的最大卷/分區(qū)是 1 exbibyte（大概是 1,152,921.5 terabytes）。通過使用多種技巧， ext4 比 ext3 有很大的速度提升。類似一些最先進的文件系統(tǒng)，它是一個日志文件系統(tǒng)，意味著它會對文件在磁盤中的位置以及任何其它對磁盤的更改做記錄?？v觀它的所有功能，它還不支持透明壓縮、重復(fù)數(shù)據(jù)刪除或者透明加密。技術(shù)上支持了快照，但該功能還處于實驗性階段。

Btrfs

btrfs 有很多不同的叫法，例如 Better FS、Butter FS 或者 B-Tree FS。它是一個幾乎完全從頭開發(fā)的文件系統(tǒng)。btrfs 出現(xiàn)的原因是它的開發(fā)者起初希望擴展文件系統(tǒng)的功能使得它包括快照、池化、校驗以及其它一些功能。雖然和 ext4 無關(guān)，它也希望能保留 ext4 中能使消費者和企業(yè)受益的功能，并整合額外的能使每個人，尤其是企業(yè)受益的功能。對于使用大型軟件以及大規(guī)模數(shù)據(jù)庫的企業(yè)，讓多種不同的硬盤看起來一致的文件系統(tǒng)能使他們受益并且使數(shù)據(jù)整合變得更加簡單。刪除重復(fù)數(shù)據(jù)能降低數(shù)據(jù)實際使用的空間，當需要鏡像一個單一而巨大的文件系統(tǒng)時使用 btrfs 也能使數(shù)據(jù)鏡像變得簡單。

用戶當然可以繼續(xù)選擇創(chuàng)建多個分區(qū)從而無需鏡像任何東西?？紤]到這種情況，btrfs 能橫跨多種硬盤，和 ext4 相比，它能支持 16 倍以上的磁盤空間。btrfs 文件系統(tǒng)一個分區(qū)最大是 16 exabyte，最大的文件大小也是 16 exabyte。

XFS 文件系統(tǒng)

XFS 文件系統(tǒng)是擴展文件系統(tǒng)的一個擴展。XFS 是 64 位高性能日志文件系統(tǒng)。對 XFS 的支持大概在 2002 年合并到了 Linux 內(nèi)核，到了 2009 年，紅帽企業(yè)版 Linux 5.4 也支持了 XFS 文件系統(tǒng)。對于 64 位文件系統(tǒng)，XFS 支持最大文件系統(tǒng)大小為 8 exabytes。XFS 文件系統(tǒng)有一些缺陷，例如它不能壓縮，刪除大量文件時性能低下。目前RHEL 7.0 文件系統(tǒng)默認使用 XFS。

總結(jié)

不幸的是，還不知道 btrfs 什么時候能到來。官方說，其下一代文件系統(tǒng)仍然被歸類為“不穩(wěn)定”，但是如果用戶下載最新版本的 Ubuntu，就可以選擇安裝到 btrfs 分區(qū)上。什么時候 btrfs 會被歸類到 “穩(wěn)定” 仍然是個謎， 直到真的認為它“穩(wěn)定”之前，用戶也不應(yīng)該期望 Ubuntu 會默認采用 btrfs。有報道說 Fedora 18 會用 btrfs 作為它的默認文件系統(tǒng)，因為到了發(fā)布它的時候，應(yīng)該有了 btrfs 文件系統(tǒng)校驗器。由于還沒有實現(xiàn)所有的功能，另外和 ext4 相比性能上也比較緩慢，btrfs 還有很多的工作要做。

那么，究竟使用哪個更好呢？盡管性能幾乎相同，但 ext4 還是贏家。為什么呢？答案在于易用性以及廣泛性。對于桌面或者工作站， ext4 仍然是一個很好的文件系統(tǒng)。由于它是默認提供的文件系統(tǒng)，用戶可以在上面安裝操作系統(tǒng)。同時， ext4 支持最大 1 exabytes 的卷和 16 terabytes 的文件，因此考慮到大小，它也還有很大的進步空間。

btrfs 能提供更大的高達 16 exabytes 的卷以及更好的容錯，但是，到現(xiàn)在為止，它感覺更像是一個附加的文件系統(tǒng)，而部署一個集成到 Linux 操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)。比如，盡管 btrfs 支持不同的發(fā)行版，使用 btrfs 格式化硬盤之前先要有 btrfs-tools 工具，這意味著安裝 Linux 操作系統(tǒng)的時候它并不是一個可選項，即便不同發(fā)行版之間會有所不同。

盡管傳輸速率非常重要，評價一個文件系統(tǒng)除了文件傳輸速度之外還有很多因素。btrfs 有很多好用的功能，例如寫復(fù)制、擴展校驗、快照、清洗、自修復(fù)數(shù)據(jù)、冗余刪除以及其它保證數(shù)據(jù)完整性的功能。和 ZFS 相比 btrfs 缺少 RAID-Z 功能，因此對于 btrfs， RAID 還處于實驗性階段。對于單純的數(shù)據(jù)存儲，和 ext4 相比 btrfs 似乎更加優(yōu)秀，但時間會驗證一切。

迄今為止，對于桌面系統(tǒng)而言，ext4 似乎是一個更好的選擇，因為它是默認的文件系統(tǒng)，傳輸文件時也比 btrfs 更快。btrfs 當然值得嘗試、但要在桌面 Linux 上完全取代 ext4 可能還需要一些時間。數(shù)據(jù)場和大存儲池會揭示關(guān)于 ext4、XCF 以及 btrfs 不同的場景和差異。

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