下一代 Linux 文件系统：NiLFS(2) 和 exofs

下一代 Linux 文件系统：NiLFS(2) 和 exofs

Linux? 在文件系统领域不断创新。它支持任何操作系统上的众多不同文件系统。它还提供尖端文件系统技术。Linux 最近又引入两种新的文件系统，它们是 NiLFS(2) 日志结构文件系统和 exofs 基于对象的存储系统。探索这两种文件系统背后的动机和它们的优点。

一种新的 Linux 文件系统的公布总是令人既兴奋又恐惧。兴奋是因为文件系统意味着新的发展空间。恐惧是因为文件系统在早期还是试验性的，尚未迎来黄金时期。但是有时候，新文件系统的公布也意味着对 Linux 未来的投资，而最近 2.6.30-rc1 的公布确实标示着令人感兴趣的前景。在过去几个季度，Linux 主要公布了三种文件系统。2008 年底引入了 B-Tree File System（Btrf），最近又引入了两种独特的文件系统：NiLFS(2) 和 exofs。

文件系统背景知识

我们首先了解这些非传统文件系统，然后探索 NiLFS(2) 和 exofs 的细节。

日志结构文件系统

日志结构文件系统和 SSDs 日志结构文件系统是用于由 NAND 闪存组成的固态硬盘（solid-state disks，SSD）的理想格式。闪存的基本问题是写擦周期数量有限。日志可以写到整个设备上，尽量写满设备，从而最大程度地减少擦的周期。由于这个原因，日志结构文件系统在 SSD 上（连续写）表现非常好，并且提供更好的损耗均衡。

日志结构文件系统在现代计算系统中有丰富的历史。第一个日志结构文件系统由 John Ousterhout 和 Fred Douglis 在 1988 年提出，随后由 Sprite 操作系统在 1992 年实现。顾名思义，日志结构文件系统将文件系统视为一个循环日志，将新的数据和文件系统元数据写到日志的头部，并且从尾部回收空闲空间（如图 1 所示）。这意味着数据可能在日志中出现两次或更多次，但是由于日志是按时间先后顺序发展的，最近的数据被视作活动数据。日志中保留数据的多个副本可以带来一些有趣的优点，后面将详细谈到这些优点。

图 1. 日志结构文件系统的示意图

与其说日志结构方法是一个卖点，不如说它是体系结构上的一个细节，不过这种方法确实有一些独特的优点。一个关键的优点在于系统崩溃后的数据恢复，当使用日志结构方法时，这种恢复更简单。

另一个优点是利用底层存储系统挖掘性能。您也许还记得，连续写到硬盘比随机 I/O 要快得多。如果所有的写都是连续的，那么查找的开销随之减少，从而可以获得更快的硬盘 I/O，进而得到更快的文件系统。

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