Ext4文件系統簡介：功能列表與遷移注意事項
Linux 支持幾個不同的文件系統。這些文件系統中，一些是專用的網絡文件系統或為其他操作系統開發的文件系統，但絕大部分還是用作 Linux 本地文件系統 — 您可以將 Linux 根（/）和系統目錄放在這種文件系統里。目前（2008年），這一類文件系統包括 ext2、ext3、ReiserFS、XFS 和 Journaled File System （JFS）。但是文件系統一直在不斷設計和開發中，新的文件系統也將陸續問世。
目前正在開發的最重要的 Linux 文件系統是 ext4 — 它是專門為 Linux 開發的原始的擴展文件系統（ext 或 extfs）的第四版。由于繼承了以前版本，ext4 在不久的將來很可能會成為一個重要的 Linux 標準文件系統（51CTO編輯注：本文撰寫于2008年，當時ext4尚處于試驗階段。截至到2010年6月，ext4目前已在多種發行版中被接受為默認文件系統之一，紅帽的RHEL 6也將采用ext4作為默認文件系統，可以說ext4技術現在已經成熟）。
Ext4 與 ext3 的對比
擴展文件系統（ext 或 extfs）第四版產生的原因是開發人員在 ext3 中并入了新的高級功能。但在實現的過程出現了幾個問題：
- 一些新功能違背向后兼容性。
- Ext3 代碼變得更加復雜并難以維護。
- 這些更改使原本十分可靠的 ext3 變得不可靠。
由于這些原因，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 用戶和管理員都不怎么注意這件事情。隨著 2.6.19 內核在 2006 年 11 月的發布，ext4 ***次出現在主流內核里，但是它當時還處于試驗階段（現在還是），因此很多人都忽視了它。
由于還處于開發階段，從 2.6.24.4 內核開始，ext4 的功能列表就一直在變動。 Ext4 的當前和預期功能包括從 ext3 發展而來的功能，見下表：
◆大型文件系統
ext4文件系統可支持***1 Exbibyte的分區區與***16 Tebibyte的文件。
◆Extents
ext4引進了Extent文件存儲方式，以取代ext2/3使用的block mapping方式。Extent指的是一連串的連續物理block，這種方式可以增加大型文件的效率并減少分裂文件。ext4支持的單一Extent，在單一block為4KB的系統中***可達128MB[1]。單一inode中可存儲4筆Extent；超過四筆的Extent會以Htree方式被索引。
◆向下兼容
ext4向下兼容于ext3與ext2，因此可以將ext3和ext2的文件系統掛載為ext4分區區。由于某些ext4的新功能可以直接運用在ext3和ext2上，直接掛載即可提升少許效能。
ext3文件系統可以部分向上兼容于ext4（也就是說ext4文件系統可以被掛載為ext3分區區）。然而若是使用到Extent技術的ext4將無法被掛載為ext3。
◆預留空間
ext4允許對一文件預先保留軟盤空間。目前大多數文件系統做到這點的方式是直接產生一個填滿0的文件；ext4和XFS可以使用Linux內核中的一個新的系統調用“fallocate()”取得足夠的預留空間。
◆延遲取得空間
ext4使用一種稱為allocate-on-flush的方式，可以在數據將被寫入軟盤（sync）前才開始取得空間；大多數文件系統會在之前便取得需要的空間。這種方式可以增加效能并減少文件分散程度。
◆突破32000子目錄限制
ext3的一個目錄下最多只能有32000個子目錄。ext4的子目錄***可達64000，且使用“dir_nlink”功能后可以達到更高（雖然父目錄的link count會停止增加）。為了避免效能受到大量目錄的影響，ext4默認打開Htree（一種特殊的B-tree）索引功能。該功能已經實現于Linux內核2.6.23版。
◆日志校驗和
Ext4使用校驗和特性來提高文件系統可靠性，因為日志是磁盤上被讀取最頻繁的部分之一。這個特性還有一個好處就是可以安全地避免日志處理時磁盤I/O的等待，而稍微提高一些性能。日志校驗和的技術源于威斯康辛大學的一篇名為IRON File Systems的研究論文（見第六節 transaction checksums校驗和處理）[5]
◆在線磁盤整理
對于在線磁盤整理工具有許多草案，但是這些草案都沒有被包含在主流的內核當中。即使Ext4包含有許多避免磁盤碎片的技術，但是磁盤碎片還是難免會在一個長時間使用過的文件系統中存在。Ext4將會有一個具有磁盤整理功能的工具[來源請求].
◆快速文件系統檢查
Ext4將未使用的區塊標記在inode當中，這樣可以使諸如e2fsck之類的工具在磁盤檢查時將這些區塊完全跳過，而節約大量的文件系統檢查的時間。這個特性已經在2.6.24版本的Linux內核中實現。
（以上列表引用自維基百科）
功能列表的一些功能在實際使用中不具備與 ext3 的向后兼容性 — 即可能無法使用 ext3 文件系統類型的代碼掛載 ext4 文件系統。但是 ext4 保留了向前兼容性 — 您可以像掛載 ext4 文件系統一樣掛載 ext3 文件系統。
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ext4 的使用對象
Ext4 最為顯著的改進是文件和文件系統的大小。因此，最可能需要 ext4 的用戶是那些磁盤空間大小為幾個 TB 的用戶。然而表 1 中的功能列表還展示了其他一些吸引人的改進。例如，如果您的目錄帶有大量子目錄，或者要求時間戳的精確度小于一秒，您可能希望嘗試使用 ext4。
從2.6.28版本開始，Linux Kernel開始正式支持新的文件系統EXT4。
把 ext3 遷移到 ext4
當系統在 ext4 的支持下啟動到內核時，您就可以使用新的文件系統了。為此，必須準備一個分區、獨立磁盤的冗余陣列（RAID）設備或其他存儲空間。然后就可以把它用作 ext4 文件系統并調整文件系統選項。
準備一個設備
如果希望從簡單的入手，可以使用新版或舊版的 e2fsprogs 包（即 mkfs.ext3 或 mkfs.ext4）附帶的工具格式化分區或其他設備。例如， mkfs.ext4 -j /dev/sda6 準備了 /dev/sda6 分區以供使用。使用 mkfs.ext4 可以產生一個文件系統，并激活了很多特定于 ext4 的功能。
目前，e2fsprogs 程序還沒有完全跟上內核文件系統的步伐。幸運的是，大部分內核驅動程序的功能都不需要對 mkfs.ext4 或其他實用程序進行特殊準備。當掛載文件系統時，將激活 ext4 功能。如果要在大媒體上使用 ext4， 就必須進行大膽的探索，確保記錄和報告所遇到的問題！
如果想把現有的 ext2 或 ext3 文件系統用作 ext4 文件系統，也不難實現。只需要按照隨后描述的方法掛載設備即可。然而如果使用某些新的功能，如 extent，該文件系統就不能和 ext2 或 ext3 的驅動程序一起使用。
使用 ext4
要把一個設備用作 ext4 文件系統，就必須使用 ext4dev 文件系統類型代碼掛載它（當 ext4 變得穩定時，文件系統類型代碼將變為 ext4）。例如，mount -t ext4dev /dev/sda6 /mnt/point 在 /mnt/point 中把 /dev/sda6 掛載為 ext4 文件系統。這些都是 ext4 的基本用法。注意，默認的掛載選項啟用了 extent，這會導致文件系統在作為 ext3 文件系統使用時變得不可用。如果您想嘗試一下 ext4 同時可以返回到 ext3，則使用 -o noextents 選項禁用 extent 功能。
一旦掛載以后，可以像其他任何文件系統一樣使用 ext4：復制文件、直接創建文件等等。 除了遇到 bug 或執行基準測試以外，您不會覺察到任何差別。
調整 ext4 性能選項
可以使用 tune2fs 程序調優 ext4 文件系統，與調優 ext2 或 ext3 文件系統的方式一樣。目前， tune2fs 不提供任何特定于 ext4 的選項，但是可以使用標準的 -O 參數設置 ext4 選項，例如 extent。
當把文件系統掛載為 ext4 時，內核開始使用特定于文件系統的功能，如 extent。這樣做的結果是不能再把文件系統掛載為 ext3 文件系統，至少會變得非常困難。
盡管把 ext3 文件系統掛載為 ext4 能夠實現特定于 ext4 的功能，掛載本身并不把舊數據結構轉換為新的格式。例如，現有文件保持塊狀方式分配， 而不是使用 extent 進行分配。因此，舊文件沒有從新功能獲得好處。然而，ext4 的開發人員已經考慮到這種情況并且提供了一種解決辦法：可以使用（正處于 試驗階段的）e4defrag 工具（隨后將介紹）轉換分配方式來利用 extent 功能。另一個新工具（尚不可用）將改變 inode 的大小，使它變為新的格式。
維護 ext4 文件系統
可以使用標準的 e2fsprogs 工具來維護 ext4 文件系統，例如使用 tune2fs 在創建文件系統之后調整選項，使用 fsck.ext4 執行文件系統檢查等等。這些程序在 ext4 與 ext3 之間沒有很大的差別。但是，如前面提到的一樣，ext4 包含一些能夠提升 fsck 性能的增強功能。
除了這些工具以外，有一個新工具特別值得注意：e4defrag。該程序能夠對已掛載的 ext4 文件系統進行磁盤碎片整理。這能夠提高性能，尤其是文件系統空間快要用完的時候。同時，這也有利于將 ext2/3 樣式的分配轉換為基于 extent 的 ext4 樣式的分配，因此能夠提高曾經作為 ext3 文件系統的文件系統的性能。不幸的是，e4defrag 還不是標準的 e2fsprogs 包的一部分，因此需要單獨下載。
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