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Ext4

Ext4

EXT4是第四代扩展文件系统（英语：Fourth extended filesystem，缩写为 ext4）是Linux系统下的日志文件系统，是ext3文件系统的后继版本。

Ext4文件系统的特点
更大的文件系统和更大的文件
Ext3文件系统最多只能支持32TB的文件系统和2TB的文件，根据使用的具体架构和系统设置，实际容量上限可能比这个数字还要低，即只能容纳2TB的文件系统和16GB的文件。而Ext4的文件系统容量达到1EB，而文件容量则达到16TB，这是一个非常大的数字了。对一般的台式机和服务器而言，这可能并不重要，但对于大型磁盘阵列的用户而言，这就非常重要了。
更多的子目录数量
Ext3目前只支持32000个子目录，而Ext4取消了这一限制，理论上支持无限数量的子目录。
更多的块和i-节点数量
Ext3文件系统使用32位空间记录块数量和i-节点数量，而Ext4文件系统将它们扩充到64位。
多块分配
当数据写入到Ext3文件系统中时，Ext3的数据块分配器每次只能分配一个4KB的块，如果写一个100MB的文件就要调用25600次数据块分配器，而Ext4的多块分配器“Multiblock Allocator（MBAlloc）”支持一次调用分配多个数据块。
持久性预分配
如果一个应用程序需要在实际使用磁盘空间之前对它进行分配，大部分文件系统都是通过向未使用的磁盘空间写入0来实现分配，比如P2P软件。为了保证下载文件有足够的空间存放，常常会预先创建一个与所下载文件大小相同的空文件，以免未来的数小时或数天之内磁盘空间不足导致下载失败。而Ext4在文件系统层面实现了持久预分配并提供相应的API，比应用软件自己实现更有效率。
延迟分配
Ext3的数据块分配策略是尽快分配，而Ext4的策略是尽可能地延迟分配，直到文件在缓冲中写完才开始分配数据块并写入磁盘，这样就能优化整个文件的数据块分配，显著提升性能。
盘区结构
Ext3文件系统采用间接映射地址，当操作大文件时，效率极其低下。例如，一个100MB大小的文件，在Ext3中要建立25600个数据块（以每个数据块大小为4KB为例）的映射表；而Ext4引入了盘区概念，每个盘区为一组连续的数据块，上述文件可以通过盘区的方式表示为“该文件数据保存在接下来的25600个数据块中”，提高了访问效率。
新的i-节点结构
Ext4支持更大的i-节点。之前的Ext3默认的i-节点大小128字节，Ext4为了在i-节点中容纳更多的扩展属性，默认i-节点大小为256字节。另外，Ext4还支持快速扩展属性和i-节点保留。
日志校验功能
日志是文件系统最常用的结构，日志也很容易损坏，而从损坏的日志中恢复数据会导致更多的数据损坏。Ext4给日志数据添加了校验功能，日志校验功能可以很方便地判断日志数据是否损坏。而且Ext4将Ext3的两阶段日志机制合并成一个阶段，在增加安全性的同时提高了性能。
支持“无日志”模式
日志总归会占用一些开销。Ext4允许关闭日志，以便某些有特殊需求的用户可以借此提升性能。
默认启用Barrier
磁盘上配有内部缓存，以便重新调整批量数据的写操作顺序，优化写入性能，因此文件系统必须在日志数据写入磁盘之后才能写Commit记录。若Commit记录写入在先，而日志有可能损坏，那么就会影响数据完整性。Ext4文件系统默认启用Barrier，只有当Barrier之前的数据全部写入磁盘，才能写Barrier之后的数据。
在线碎片整理
尽管延迟分配、多块分配和盘区功能可以有效减少文件的碎片，但碎片还是不可避免会产生。Ext4支持在线碎片整理，并将提供e4defrag工具进行个别文件或整个文件系统的碎片整理。
支持快速fsck
以前的文件系统版本执行fsck时很慢，因为它要检查所有的i-节点，而Ext4给每个块组的i-节点表中都添加了一份未使用i-节点的列表，所以Ext4文件系统做一致性检查时就可以跳过它们而只去检查哪些在使用的i-节点，从而提高了速度。
支持纳秒级时间戳
Ext4之前的扩展文件系统的时间戳都是以秒为单位的，这已经能够应付大多数设置，但随着处理器的速度和集成程度（多核处理器）不断提升，以及Linux开始向其他应用领域发展，它将时间戳的单位提升到纳秒。
Ext4给时间范围增加了两个位，从而让时间寿命在延长500年，Ext4的时间戳支持的日期到2514年4月25日，而Ext3只达到2038年1月18日。
Ext4文件系统的向前和向后兼容
Ext4文件系统在Ext3的基础之上做了很多改进，引入了大量新功能，这些改进主要是为了提高未来的Linux系统的性能。
虽然Ext4做了很多改进，但依然能够与Ext3实现向后和向前的兼容性，这一点的确很难得。
因为Ext3文件系统是Linux操作系统上最受欢迎的文件系统之一，所以Ext4的研发人员考虑到应该让Ext3用户能够轻松迁移到Ext4，为此，Ext4被设计为在盘区结构方面具有向后和向前的兼容性。
首先Ext4是可以向前兼容的，也就是说Ext3文件系统可以挂载为Ext4文件系统使用，不过为了充分利用Ext4的优势，必须实现文件系统的迁移，以转换和利用新的Ext4格式。
Ext3文件系统可以在线转换为Ext4，但这样并不能用到Ext4的全部新特性，只有将文件系统重新创建为Ext4才比较彻底。
Ext4的向后兼容，向后兼容就是指可以将Ext4文件系统挂载为Ext3文件系统使用，但是前提是Ext4文件系统不能使用盘区功能。
如何使用Ext4
目前的Ext4文件系统是第一个稳定版本，整个的开发进度和发布计划都被放缓了，就是为了保证用户可以享受到“和使用Ext3同等级”的稳定。
一个非常重要的事情是，目前还没有Ext4 Grub。更准确的说，就是目前没有grub支持ext4。换句话说，就是你目前的发行版本的grub不支持ext4。目前我们的Grub2正在开发之中，在ubuntu和debian发行版中已经有了grub2的grub-pc软件包了，但是目前官方仍没有宣布正式支持。在Google SoC中也包含了一个开发版本，且发布了相关补丁。你可以试用一下，你自己选择喽。
在你的发行版本的下一个新版本之中，可能会有相关的支持出现。所以安全起见，尽量保持你的/boot目录为Ext3文件系统类型。
警告归警告，转换到Ext4其实是件很容易的事情，如下方法均可：
1 建立Ext4文件系统。
这是最简单的方法，你只需要升级你的e2fsprogs到Ext4，并且使用mkfs.ext4命令创建文件系统即可。
2 从Ext3迁移到Ext4。
你需要使用tune2fs命令和fsck命令，并且当前文件系统需要被卸载才可以。运行命令
tune2fs -O extents,uninit_bg,dir_index /dev/yourfilesystem
此后，你务必运行fsck命令，否则Ext4将无法挂载你的新文件系统。在fsck过程中，可能会有一些error需要你的确认。你可以考虑使用 -p选项，来告诉fsck你想要的是“automatic repair”，即fsck -pf /dev/yourfilesystem
3 用Ext4挂载Ext3文件系统。
你可以使用mount -t ext4 /dev/yourpartition /mnt来将一个Ext3文件系统用Ext4来挂载，但你将享受不到那些需要改变磁盘格式才可以享受得到的特性，比如Extents。你可以享受到的只有 那些不需要改变磁盘格式即可享受得到的特性，比如多块分配、延迟分配等。我们当然不建议您这么做，因为Ext4的优秀特性，您将无法体会。
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