深入认识Linux中的ext2与ext3文件系统

深入认识Linux中的ext2与ext3文件系统

概要：

在Red Hat Linux 7.2中，Red Hat首次支持日志文件系统ext3。ext3文件系统是对稳定的ext2文件系统的改进，有几项优点。本文概述这些优点，解释Red Hat公司对ext3进行了何种测试，略述性能调试（为高级用户）。

有数种基于Linux的日志文件系统正在开发之中。本文不言及这些日志文件系统，也不准备与这些日志文件系统进行比较。

ext3的优点

为什么你需要从ext2迁移到ext3呢？以下有四个主要原因：可用性、数据完整性、速度、易于迁移。

可用性

在非正常当机后（停电、系统崩溃），只有在通过e2fsck进行一致性校验后，ext2文件系统才能被装载使用。运行e2fsck的时间主要取决于 ext2文件系统的大小。校验稍大一些的文件系统（几十GB）需要很长时间。如果文件系统上的文件数量多，校验的时间则更长。校验几百个GB的文件系统可能需要一个小时或更长。这极大地限制了可用性。

相比之下，除非发生硬件故障，即使非正常关机，ext3也不需要文件系统校验。这是因为数据是以文件系统始终保持一致方式写入磁盘的。在非正常关机后，恢复ext3文件系统的时间不依赖于文件系统的大小或文件数量，而依赖于维护一致性所需“日志”的大小。使用缺省日志设置，恢复时间仅需一秒（依赖于硬件速度）。

数据完整性

使用ext3文件系统，在非正常关机时，数据完整性能得到可靠的保障。你可以选择数据保护的类型和级别。你可以选择保证文件系统一致，但是允许文件系统上的数据在非正常关机时受损；这是可以在某些状况下提高一些速度（但非所有状况）。你也可以选择保持数据的可靠性与文件系统一致；这意味着在当机后，你不会在新近写入的文件中看到任何数据垃圾。这个保持数据的可靠性与文件系统一致的安全的选择是缺省设置。

速度

尽管ext3写入数据的次数多于ext2，但是ext3常常快于ext2（高数据流）。这是因为ext3的日志功能优化硬盘磁头的转动。你可以从3种日志模式中选择1种来优化速度，有选择地牺牲一些数据完整性。

第一种模式，data=writeback，有限地保证数据完整，允许旧数据在当机后存在于文件当中。这种模式可以在某些情况下提高速度。（在多数日志文件系统中，这种模式是缺省设置。这种模式为ext2文件系统提供有限的数据完整性，更多的是为了避免系统启动时的长时间的文件系统校验）

第二种模式，data=orderd（缺省模式），保持数据的可靠性与文件系统一致；这意味着在当机后，你不会在新近写入的文件中看到任何垃圾数据。

第三种模式，data=journal，需要大一些的日志以保证在多数情况下获得适中的速度。在当机后需要恢复的时间也长一些。但是在某些数据库操作时速度会快一些。

在通常情况下，建议使用缺省模式。如果需要改变模式，请在/etc/fstab文件中，为相应的文件系统加上data=模式的选项。详情可参看mount命令的man page在线手册（执行man mount）。

易于迁移

你可以不重新格式化硬盘，并且很方便的从ext2迁移至ext3而享受可靠的日志文件系统的好处。对，不需要做长时间的、枯燥的、有可能失误的“备份－重新格式化－恢复”操作，就可以体验ext3的优点。有两种迁移的方法：

· 如果你升级你的系统，Red Hat Linux安装程序会协助迁移。需要你做的工作 就是为每一个文件系统按一下选择按钮。

· 使用tune2fs程序可以为现存的ext2文件系统增加日志功能。如果文件系统在转换的过程已经被装载了(mount)，那么在root目录下会出现文件”.journal”；如果文件系统没有被装载，那么文件系统中不会出现该文件。转换文件系统，只需要运行tune2fs –j /dev/hda1(或者你要转换的文件系统所在的任何设备名称)，同时把文件/etc/fstab中的ext2修改为ext3。如果你要转换自己的根文件系统，你必须使用initrd引导启动。参照mkinitrd的手册描述运行程序，同时确认自己的LILO或GRUB配置中装载了initrd（如果没有成功，系统仍然能启动，但是根文件系统会以ext2形式装载，而不是ext3，你可以使用命令cat /proc/mounts 来确认这一点。）详情可参看tune2fs命令的man page在线手册（执行man tune2fs）。

为什么使用ext3？

为什么Red Hat选择ext3作为我们第一个正式支持的日志文件系统？这是因为ext3具有以下优点。注意这些优点每一个都不是ext3所独有的（其它的日志文件系统同样具有以下的某些优点），但是只有ext3同时具有所有的这些优点。

· ext3全面兼容ext2，允许用户在增加日志功能时，保留现存的文件系统。任何想要去除文件系统的日志功能的用户也不需要做很多工作（我们没期望很多人这么做）。而且，只要安装了最新版的e2fsprogs程序（例如Red Hat Linux 7.2中自带的），一个ext3文件系统不需要去掉日志功能，也能以ext2形式装载。

· ext3从ext2不断增强和改进自身功能的历史中获益，并且以后还将吸收ext2的优秀特性。也就是说ext3继承了ext2许多已有的优点，同时 ext2新增加的一些特性，也会很容易的转移到ext3中。例如当扩展属性或者Htree增加到ext2中时，把这些特性加到ext3中也是很容易的（扩展属性实现访问控制列表，Htree可以提高目录操作的速度和改进大目录的可伸缩性）。

· ext3和ext2一样是由来自多家厂商的开发人员联合开发的，它的开发不依赖于任何个人或组织。

· ext3提供并使用了一个通用日志层（jbd），该层可以在其它环境中使用。Ext3不但能在文件系统中使用日志功能，而且能够应用到其它设备中，例如目前Linux开始支持的NVRAM设备，ext3就能够支持。

· ext3有多种日志模式。它可以记录所有的文件数据和（metadata）元数据（data=journal），也可以只记录元数据（data= ordered或data=writeback）。当你不记录文件数据时，你可以选择在记录元数据前修改文件系统数据（data=ordered；这样所有的元数据记录都指向了有效数据），或不特殊地处理文件数据（data=writeback；文件系统保持一致性，但是非正常关机后，文件中会有旧数据存在）。这样，管理员可以在速度和文件数据一致性两方面权衡利弊，并且可以为某些特殊的应用调整速度。

· ext3有很强的平台兼容性，它可以在little-endian和big-endian系统上，支持32和64位体系结构，。任何能够访问ext2文件系统的操作系统，都能访问ext3文件系统，目前包括各种Unix版本及其变种，BeOS，Windows。

· ext3不要求内核做大的修改，也不需要增加新的系统调用，因此目前没有什么难题能够阻止Linux Torvalds把ext3加入他正式的Linux内核版本中。Ext3已经集成到了Alan Cox的 –ac内核中，很快就会进入到Linus的正式内核中。

· 当由于软件或硬件错误导致文件系统崩溃时，文件修复程序e2fsck在修复数据方面有很好的成功记录。ext3使用了和e2fsck相同的代码来修复崩溃的文件系统，因此在出现数据崩溃错误时，ext3和ext2同样具有防止数据丢失的优点。

我们要再次声明这些优点中的每一点都不是ext3所独有的。它们中的大部分是别的文件系统也有的。我们不过是声明这些所有的优点真的是只有ext3才全具备。我们是根据用户的要求，来决定我们目前应该支持哪些特性。根据我们的测试，ext3是目前最能满足我们用户需要的。我们将继续评估其它的文件系统，以便于在以后的Red Hat Linux版本中加入这些文件系统。

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