不久前，Apple 的文件系统 (Apple File System) 新推出，然后各方便一起挤身向前对APFS “评头品足”,我是不了解 APFS ,所以也没有什么发言权嘛，不过话分两头；

对Linux的文件系统，我还是有了解过的，所以可以聊聊Linux 的文件系统；与Windows 和Apple 两家商业公司不同，Linux 是开源的，因此，只要你有足够的时间和能力，你就可以自己写一个文件系统，这个也是Linux 文件系统众多的主要原因。

那么有众多的Linux 文件系统，它们的差异,优缺点又是什么呢？

1 File System

在开始 “大话” 各种文件系统的时候，我先想谈谈什么是文件系统。

一般用户平时都会有上百G 的数据，那么多的数据，应该怎么保存呢？

不知道怎么回答，可以先类比一下，想象一下你有很多书，你会怎么放置你的书籍呢？直接丢在客厅中间？或者是按书内容分类 放到书架上？如果分类的话，是按怎么划分呢？你买回来的书架一次可以放置多少书籍呢？怎么才能更快地找到你要找的书呢？

其实文件系统处理，检索文件和你放置，查找书籍是类似的！此外,在Windows 下常见到的格式化，其实就是在不同的文件系统之间切换，那么为什么数据会丢失呢？

你可以类比成你家里装修，想换新的书架，但是如果不把原来书架上的书籍搬出准备装修的屋子，装修时肯定会损坏书籍嘛！

2 Journaling

在比较文件系统之前，先聊聊文件系统中的日志 (Journaling), 而有些文件系统是有日志功能的，而有些是没有日志功能的；

为了了解它们之间的差异，就需要先了解一下什么是日志。日志的出现本质而言都是为了更好地保存数据。

假设你正在向磁盘里写入文件，突然间断电了，但是你的文件是没有完成写入磁盘的，而你的电脑是不知道是否已经完成写入，所以下次重新来电启动电脑的时候，是没有“人”告知电脑是否要重新写数据的？这样数据就丢失了。

能不能在文件还没有完成写回磁盘又中途出现错误的时候，告诉系统你的 目标文件还有数据没有写回磁盘，你要记得完成这项工作阿？

当然可以，这就是文件系统中日志的功能，在日志的协助下，你的电脑会在日志中记着，“我要把某某文件写入到磁盘”，如果顺利完成写入磁盘工作，日志的这项记录就会被删除，如果中途出现异常，例 如断电了，重新启动的时候，你的系统就会发现，我要写入某某文件的工作还没完成，它就会继续未了的事业，这样就可以保障数据不会丢失。

(而你日常工作生活中，数据的丢失是因为你没有保存数据，即没有把数据写入到磁盘). 如图：

因为写入日志需要额外的工作，所以需要额外的资源，但是这样的消耗是相当值得地。

3 Comparison

下面对比一下 各种文件系统的特性

Figure 1: 图来自archwiki

Figure 1: 图来自archwiki

如果你想了解你的Linux 内核所支持的文件系统，你可以

cat /proc/filesystems

现在就来比较一下各种常见的Linux文件系统

3.1 Ext

Ext 是指"Extended file system(扩展文件系统)",应该算是Linux 文件系统里面的老大爷了，它是从经典的 Minix 的文件系统衍生过来的，为Linux 专门设计的，但是它缺乏很多重要的特性，比如上面提到的日志功能，所以大部份的Linux 发行版本都是不支持 Ext 了

3.2 Ext2

Ext2 也是不支持日志的，但是它是第一个支持扩展文件属性和2T 容量的Linux 文件系统，但是正由于Ext2 不支持日志功能，它可以更少地写磁盘，所以它适合像USB 这种闪存，但是Ext2 无法被Windows 识别的，所以它的闪存功能更多地被FAT32和exFAT所代替，换言之，Ext2 用的也不多

3.3 Ext3

Ext3 就是Ext2 带有日志功能的扩展，并且Ext3 也向后兼容Ext2,所以你在Ext2 和Ext3 之间切换也是不需要重新格式化滴，但是最常用的还不是Ext3,而是Ext4 :)

3.4 Ext4

Ext4 也是向后兼容 Ext3 和Ext2 的，所以你是可以在Ext4,Ext3,Ext2 之间切换而无需格式化文件系统。

Ext4 包含很多新的特性，例如支持存储更大的文件，支持延迟分配以 改进对闪存的支持，还能有效地减少文件的碎片化，提高利用效率。

显而易见，Ext4 是最先进的 Ext 系列的文件系统，也是大部分Linux 发行版本的默认文件系统

3.5 ZFS

ZFS 最初是给Sun 的Solaris 设计的，Sun 被收购后，现在是属于Oracle 的，ZFS 支持 大量非常先进的特性，比如说 快照 (snapshot),动态存储 (dynamic disk striping), 驱动池等 (drive pool);

此外ZFS 文件的每个文件都是有校验和的，所以通过检查校验和，就能确定文件的完整性。但是，虽说ZFS 非常强大，却因为ZFS license 的缘故， ZFS 无法添加到 Linux 内核的。如果你非常想要尝试ZFS 的话，你可以自行添加对Linux 发行版本上面添加ZFS 的支持

3.6 BrtFS

Brtfs 是由Oracle 设计的一个支持写时复制 (copy on write) 的现代文件系统;

而Btrfs 的意思是 B 树文件系统 (B-Tree File System),它支持大量非常先进的特性，例如 动态inode 分配，数据校验和，有效的增量备份，驱动池，最大支持 2^64 byte 容量即16 Eib 大的文件。

BtrFS 是被设计成取代Ext 系列的文件系统的，只不过因为现在的BtrFS 还没有足够成熟，所以还没有大公司在生产环境使用 BtrFS,但是BtrFS 的未来可期

3.7 JFS

JFS 是IBM 为IBM 自家的AIX 操作系统设计的日志文件系统 (Journaled File System), 后来迁移到了Linux 系统上 (HP-UX 也有一个叫做JFS 的文件系统).

在AIX 系统上是存在过两代的JFS文件系统的，分别是 JFS1和JFS2,而Linux 上就只有JFS2了(Linux 上的JFS都是指JFS2)。

JFS 无论在处理大文件还是小文件都有非常不错的表现，并且CPU 占用也是比较低的；JFS 也是支持非常多的特性的，例如 B+ 树，动态Inode 分配，并发IO等。

JFS 也是一个设计优秀的文件系统并且支持大部分的Linux 发行版本，但是因为它最初是为AIX 设计，所以在处于生产环境上的Linux服务器的测试就不如Ext :(.

3.8 ReiserFS

ReiserFs 是第一个被引进Linux 标准内核的日志文件系统(在内核版本为2.4.1的时候引进),也是Linux 文件系统的一次飞跃，那时的ReiserFS 包含了很多Ext 没有的新特性。

虽说 ReiserFS 在Linux 有一个非常华丽的开头，但是后来ReiserFS 的开发就陷入了停滞，因为ReiserFS 的核心开发者Hans Reiser(ReiserFS 名字的来由)因为谋杀妻子而被收监 :(。

而后来的ReiserFS 也没有出现在主要的Linux 内核版本里面，虽说ReiserFS是非常好的文件系统，但是它前景如何，我们也只能拭目以待了

3.9 XFS

XFS 最初是Silicon Graphics 为SGI IRX 操作系统设计的64位高性能文件系统，在2001 年迁移到了Linux.

得益于XFS 基于 allocation groups 的设计，XFS 拥有非常优秀的并行IO 能力，并支持延迟分配 (delayed allocation) 以改进文件碎片化，在某种程度上，XFS 和Ext 有一定的相似；

此外，虽说XFS 是高性能的文件系统，但是那只是针对大文件而言的，对于小文件XFS 就有点力所不能及 (当然，这是相对而言).

所以如果是需要 经常处理大文件的服务器，XFS 会是一个很好的选择

4 小结

如果将Linux 的文件系统进行分类的话，还可以分成 FUSE (Filesystem in Userspace, 让用户在没有权限的情况下，创建自己的文件系统), Stackable file System (先进的多层次统一文件系统), Read-only file systems (只读文件系统), Clustered file systems (集群文件系统)等等。

Linux 的文件系统还有很多，每一种都有自己的特点；但是如果你想问：“Linux 最好的文件系统是什么？";这个问题就跟 “最好的Linux 发行版本是什么？”, “最好的文本编辑器是什么？” 一样，是没有标准答案，一千个人都有一千个哈姆雷特了，你的哈姆雷特是什么样子，只有你自己清楚。

不同的文件系统对应不同的场景，只有针对特定场景的最优解决方案！如果还不知道怎么选择，那就选择Ext4 吧，无法做出选 择时，默认的就是最好 :)

5 参考