Linux分區類型EXT3與EXT4的主要區別是什么

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一、EXT2與EXT3

   Linux之前缺省情況下使用的文件系統為Ext2，ext2文件系統的確高效穩定。但是，隨著Linux系統在關鍵業務中的應用，Linux文件系統的弱點也漸漸顯露出來了:其中系統缺省使用的ext2文件系統是非日志文件系統。這在關鍵行業的應用是一個致命的弱點.Ext3文件系統是直接從Ext2文件系統發展而來，目前ext3文件系統已經非常穩定可靠。它完全兼容ext2文件系統。用戶可以平滑地過渡到一個日志功能健全的文件系統中來。這實際上了也是ext3日志文件系統初始設計的初衷。

二、EXT3日志文件系統的特點

1、高可用性

系統使用了ext3文件系統后，即使在非正常關機后，系統也不需要檢查文件系統。宕機發生后，恢復ext3文件系統的時間只要數十秒鐘。

2、數據的完整性

ext3文件系統能夠極大地提高文件系統的完整性，避免了意外宕機對文件系統的破壞。在保證數據完整性方面，ext3文件系統有2種模式可供選擇。其中之一就是“同時保持文件系統及數據的一致性”模式。采用這種方式，你永遠不再會看到由于非正常關機而存儲在磁盤上的垃圾文件。

3、文件系統的速度

盡管使用ext3文件系統時，有時在存儲數據時可能要多次寫數據，但是，從總體上看來，ext3比ext2的性能還要好一些。這是因為ext3的日志功能對磁盤的驅動器讀寫頭進行了優化。所以，文件系統的讀寫性能較之Ext2文件系統并來說，性能并沒有降低。

4、數據轉換

由ext2文件系統轉換成ext3文件系統非常容易，只要簡單地鍵入兩條命令即可完成整個轉換過程，用戶不用花時間備份、恢復、格式化分區等。用一個ext3文件系統提供的小工具tune2fs，它可以將ext2文件系統輕松轉換為ext3日志文件系統。另外，ext3文件系統可以不經任何更改，而直接加載成為ext2文件系統。

5、多種日志模式

Ext3有多種日志模式，一種工作模式是對所有的文件數據及metadata（定義文件系統中數據的數據,即數據的數據）進行日志記錄（data=journal模式）；另一種工作模式則是只對metadata記錄日志，而不對數據進行日志記錄，也即所謂data=ordered或data=writeback模式。系統管理人員可以根據系統的實際工作要求，在系統的工作速度與文件數據的一致性之間作出選擇。

三、EXT3的優點

為什么你需要從ext2遷移到ext3呢？以下有四個主要原因：可用性、數據完整性、速度、易于遷移。

1、可用性

   在非正常當機后（停電、系統崩潰），只有在通過e2fsck進行一致性校驗后，ext2文件系統才能被裝載使用。運行e2fsck的時間主要取決于 ext2文件系統的大小。校驗稍大一些的文件系統（幾十GB）需要很長時間。如果文件系統上的文件數量多，校驗的時間則更長。校驗幾百個GB的文件系統可能需要一個小時或更長。這極大地限制了可用性。相比之下，除非發生硬件故障，即使非正常關機，ext3也不需要文件系統校驗。這是因為數據是以文件系統始終保持一致方式寫入磁盤的。在非正常關機后，恢復ext3文件系統的時間不依賴于文件系統的大小或文件數量，而依賴于維護一致性所需“日志”的大小。使用缺省日志設置，恢復時間僅需一秒（依賴于硬件速度）。

2、數據完整性

   使用ext3文件系統，在非正常關機時，數據完整性能得到可靠的保障。你可以選擇數據保護的類型和級別。你可以選擇保證文件系統一致，但是允許文件系統上的數據在非正常關機時受損；這是可以在某些狀況下提高一些速度（但非所有狀況）。你也可以選擇保持數據的可靠性與文件系統一致；這意味著在當機后，你不會在新近寫入的文件中看到任何數據垃圾。這個保持數據的可靠性與文件系統一致的安全的選擇是缺省設置。

3、速度

   盡管ext3寫入數據的次數多于ext2，但是ext3常常快于ext2（高數據流）。這是因為ext3的日志功能優化硬盤磁頭的轉動。你可以從3種日志模式中選擇1種來優化速度，有選擇地犧牲一些數據完整性。

4、易于遷移

   你可以不重新格式化硬盤，并且很方便的從ext2遷移至ext3而享受可靠的日志文件系統的好處。對，不需要做長時間的、枯燥的、有可能失誤的“備份－重新格式化－恢復”操作，就可以體驗ext3的優點。有兩種遷移的方法：如果你升級你的系統，Red Hat Linux安裝程序會協助遷移。需要你做的工作 就是為每一個文件系統按一下選擇按鈕。使用tune2fs程序可以為現存的ext2文件系統增加日志功能。如果文件系統在轉換的過程已經被裝載了(mount)，那么在root目錄下會出現文件”.journal”；如果文件系統沒有被裝載，那么文件系統中不會出現該文件。轉換文件系統，只需要運行tune2fs –j /dev/hda1(或者你要轉換的文件系統所在的任何設備名稱)，同時把文件/etc/fstab中的ext2修改為ext3。如果你要轉換自己的根文件系統，你必須使用initrd引導啟動。參照mkinitrd的手冊描述運行程序，同時確認自己的LILO或GRUB配置中裝載了initrd（如果沒有成功，系統仍然能啟動，但是根文件系統會以ext2形式裝載，而不是ext3，你可以使用命令cat /proc/mounts 來確認這一點。）詳情可參看tune2fs命令的man page在線手冊（執行man tune2fs）。

總而言之

   ext3日志文件系統是目前linux系統由ext2文件系統過度到日志文件系統最為簡單的一種選擇，實現方式也最為簡潔。由于是直接從ext2文件系統發展而來，系統由ext2文件系統過渡到ext3日志文件系統升級過程平滑，可以最大限度地保證系統數據的安全性。目前linux系統要使用日志文件系統，最保險的方式就是選擇ext3文件系統。

四、EXT3與EXT4的主要區別 

Linux kernel自2.6.28開始正式支持新的文件系統 Ext4。 Ext4是Ext3的改進版，修改了Ext3中部分重要的數據結構，而不僅僅像Ext3對Ext2那樣，只是增加了一個日志功能而已。Ext4 可以提供更佳的性能和可靠性，還有更為豐富的功能： 

1.與Ext3兼容

   執行若干條命令，就能從Ext3在線遷移到Ext4，而無須重新格式化磁盤或重新安裝系統。原有Ext3數據結構照樣保留，Ext4作用于新數據，當然，整個文件系統因此也就獲得了Ext4所支持的更大容量。 

2.更大的文件系統和更大的文件

   較之Ext3目前所支持的最大16TB文件系統和最大2TB文件，Ext4分別支持1EB（1,048,576TB，1EB=1024PB，1PB=1024TB）的文件系統，以及16TB 的文件。

3.無限數量的子目錄

   Ext3目前只支持32,000個子目錄，而Ext4支持無限數量的子目錄。 

4.Extents

   Ext3采用間接塊映射，當操作大文件時，效率極其低下。比如一個 100MB 大小的文件，在Ext3中要建立25,600個數據塊（每個數據塊大小為 4KB）的映射表。而Ext4引入了現代文件系統中流行的extents概念，每個 extent 為一組連續的數據塊，上述文件則表示為“該文件數據保存在接下來的25,600個數據塊中”，提高了不少效率。 

5.多塊分配

   當寫入數據到 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，寫一個 100MB 文件就要調用 25,600 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。 

6.延遲分配

   Ext3的數據塊分配策略是盡快分配，而 Ext4 和其它現代文件操作系統的策略是盡可能地延遲分配，直到文件在 cache 中寫完才開始分配數據塊并寫入磁盤，這樣就能優化整個文件的數據塊分配，與前兩種特性搭配起來可以顯著提升性能。 

7.快速 fsck

   以前執行 fsck 第一步就會很慢，因為它要檢查所有的 inode，現在 Ext4 給每個組的 inode 表中都添加了一份未使用 inode 的列表，今后 fsck Ext4 文件系統就可以跳過它們而只去檢查那些在用的 inode 了。 

8.日志校驗

   日志是最常用的部分，也極易導致磁盤硬件故障，而從損壞的日志中恢復數據會導致更多的數據損壞。Ext4的日志校驗功能可以很方便地判斷日志數據是否損壞，而且它將Ext3 的兩階段日志機制合并成一個階段，在增加安全性的同時提高了性能。 

9.“無日志”（No Journaling）模式

   日志總歸有一些開銷，Ext4允許關閉日志，以便某些有特殊需求的用戶可以借此提升性能。 

10.在線碎片整理

   盡管延遲分配、多塊分配和extents能有效減少文件系統碎片，但碎片還是不可避免會產生。Ext4支持在線碎片整理，并將提供e4defrag工具進行個別文件或整個文件系統的碎片整理。 

11.inode 相關特性

   Ext4支持更大的inode，較之Ext3默認的inode大小128字節，Ext4為了在 inode 中容納更多的擴展屬性（如納秒時間戳或inode版本），默認inode大小為256字節。Ext4 還支持快速擴展屬性（fast extended attributes）和inode保留（inodes reservation）。 

12.持久預分配（Persistent preallocation）

   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。 Ext4在文件系統層面實現了持久預分配并提供相應的API（libc 中的 posix_fallocate()），比應用軟件自己實現更有效率。 

13.默認啟用 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志數據寫入磁盤之后才能寫commit記錄，若commit 記錄寫入在先，而日志有可能損壞，那么就會影響數據完整性。Ext4默認啟用barrier，只有當barrier之前的數據全部寫入磁盤，才能寫barrier之后的數據。（可通過“mount -o barrier=0″命令禁用該特性。） 

五、EXT2轉EXT3

編輯/etc/fstab。把每一個你想轉換成ext3的分區的條目改成類似的內容:

　　/dev/hdXX /mnt_point ext3 defaults 1 0

在上面的一行中，將 /dev/hdXX 替換成分區，例如 /dev/hda2，把 /mnt_point 替換成你想掛載的位置，例如:/home。最后的 0 保證在啟動的時候這個分區不會被chechfs腳本進行一致性檢查。若想這個分區肯定可以被掛載然后又不太肯定內核支持ext3的話，可以把ext3換成auto。啟動每一個你在 /etc/fstab中改為ext3的分區的日志，運行:tune2fs -j /dev/hdXX 重新掛載分區或者重起系統(如果你重新編譯了內核)。

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