關於ext3，ext4，xfs和btrfs文件系統性能對比

關於ext3，ext4，xfs和btrfs文件系統性能對比

應爲原文：http://www.ilsistemista.net/index.php/linux-a-unix/6-linux-filesystems-benchmarked-ext3-vs-ext4-vs-xfs-vs-btrfs.html?start=1

還有一篇相關介紹：http://www.phoronix.com/scan.php?page=article&item=ext4_benchmarks&num=2

另外一篇：http://tetralet.luna.com.tw/index.php?op=ViewArticle&articleId=214&blogId=1

我這裏只摘抄核心的圖例哈。

1：單字節寫入性能對比

A：因爲硬盤式塊設備因此對於這種測試硬盤式不擅長的

B：btrfs系統只有200K/SEC,xfs表現的性能比較平衡。

2：塊寫入性能對比（因爲硬盤是塊設備這種對比來的更有意義）

A：性能上差很少，可是效率上（CPU佔用率上）來講最好的是xfs接下來依次是EXT4，EXT3，BTRFS

3：直接塊順序讀寫（關掉任何的系統和文件緩存）

A：繞過系統和文件緩衝的話（例如：視頻錄製，一些虛擬機軟件，ECC），EXT3/ 4是最好的選擇，其次是BTRFS，最後是XFS。

B：沒有一種文件系統能夠適用於全部環境

4：隨機尋道

A：BTRFS系能最差，不到20 seeks/sec

B：EXT3性能最好，若是軟件大量的隨機尋址的話這個文件系統性能更好

5：建立和刪除大量文件（文件量必定）

BTRFS系統性能最差，下面是去掉該系統其它3種的對比

A：EXT4是更高效高性能的系統，接下來依次是XFS,EXT3

6：順序讀寫吞吐量【沒有fsync的是100 writes/one fsync()，有的是1 writes/one fsync()】

A：100 writes/one fsync()各個性能差很少

B：1 writes/one fsync()時EXT3性能最好，接下來依次是XFS,EXT4，BTRFS

C：write + fsync()在BTRFS下對讀性能產生影響

7：隨機讀寫吞吐量

A：100 seeks/sec每一個塊16 KB，咱們得出最大的讀取速度是1600 KB/sec，XFS，BTRFS大於了這個數值（可能數據不能隨機也可能緩衝影響告終果）

B：EXT3隨機寫入性能是最好的，適用於數據庫，高容量的記錄程序和虛擬機系統

8：向PostgreSQL 中寫入10萬行數據

A：BTRFS 性能是最好的，EXT4和XFS很低的cpu使用率可是性能太差

9：讀測試

A：10萬次的讀測試，性能差異不大

10：複雜的讀寫以及事務測試

A：EXT3性能最好

因此，數據庫最好是EXT3系統，除非EXT4解決了所謂的迴歸問題。

11：Linux kernel 2.6.36下的解包操做

A：該操做最好的文件系統是EXT4

此次操做會受到緩存和延時分配的影響，咱們強制同步看看效果

A：XFS是較慢的FS，EXT3慢於EXT4和BTRFS

12：cat操做

A：該操做比較有效率的系統是XFS

B：該執行最快CPU佔用最高的系統是BTRFS，，說明該系統有複雜的元數據操做

13：解壓linux核心（會產生32000 files）

A：EXT3這個惟一沒有延時分配能力的系統是最差的

14：順序建立128個文件，每一個長16 MB（共2 GB）各類系統產生的碎片狀況

A：BTRFS系統碎片是個嚴重的問題（這也解釋了先前的這種系統讀性能低下的緣由）

出去BTRFS系統後的圖

A：EXT4，XFS這種有延時分配機制的系統產生的碎片少於EXT3（即便one write/one fsync()）

15：隨機建立128個文件，每一個長16 MB（共2 GB）各類系統產生的碎片狀況

A：隨機寫入在任何系統下都會產生碎片，即便有延時分配也沒用

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，而不只僅像 Ext3 對Ext2 那樣，只是增長了一個日誌功能而已。Ext4 能夠提供更佳的性能和可靠性，還有更爲豐富的功能：1. 與 Ext3 兼容。執行若干條命令，就能從 Ext3 在線遷移到 Ext4，而無須從新格式化磁盤或從新安裝系統。原有 Ext3 數據結構照樣保留，Ext4 做用於新數據，固然，整個文件系統所以也就得到了 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 採用間接塊映射，當操做大文件時，效率極其低下。好比一個 100MB 大小的文件，在 Ext3 中要創建 25,600 個數據塊（每一個數據塊大小爲 4KB）的映射表。而 Ext4 引入了現代文件系統中流行的 extents 概念，每一個 extent爲一組連續的數據塊，上述文件則表示爲" 該文件數據保存在接下來的 25,600 個數據塊中"，提升了很多效率。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儘快分配，而 Ext4 和其它現代文件操做系統的策略是儘量地延遲分配，直到文件在 cache 中寫完纔開始分配數據塊並寫入磁盤，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能夠顯著提高性能。7. 快速 fsck。之前執行 fsck 第一步就會很慢，由於它要檢查全部的 inode，如今 Ext4 給每一個組的 inode 表中都添加了一份未使用 inode 的列表，從此 fsck Ext4 文件系統就能夠跳過它們而只去檢查那些在用的 inode 了。8. 日誌校驗。日誌是最經常使用的部分，也極易致使磁盤硬件故障，而從損壞的日誌中恢復數據會致使更多的數據損壞。Ext4 的日誌校驗功能能夠很方便地判斷日誌數據是否損壞，並且它將 Ext3 的兩階段日誌機制合併成一個階段，在增長安全性的同時提升了性能。9. "無日誌"（No Journaling）模式。日誌總歸有一些開銷，Ext4 容許關閉日誌，以便某些有特殊需求的用戶能夠藉此提高性能。10. 在線碎片整理。儘管延遲分配、多塊分配和 extents 能有效減小文件系統碎片，但碎片仍是不可避免會產生。Ext4 支持在線碎片整理，並將提供 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 爲了在 inode 中容納更多的擴展屬性（如納秒時間戳或 inode 版本），默認 inode 大小爲 256 字節。Ext4 還支持快速擴展屬性（fast extendedattributes） 和 inode 保留（inodes reservation）。12. 持久預分配（Persistent preallocation）。P2P 軟件爲了保證下載文件有足夠的空間存放，經常會預先建立一個與所下載文件大小相同的空文件，以避免將來的數小時或數天以內磁盤空間不足致使下載失 敗。Ext4 在文件系統層面實現了持久預分配並提供相應的 API（libc 中的 posix_fallocate()），比應用軟件本身實現更有效率。13. 默認啓用 barrier。磁盤 上配有內部緩存，以便從新調整批量數據的寫操做順序，優化寫入性能，所以文件系統必須在日誌數據寫入磁盤以後才能寫 commit 記錄， 若commit 記錄寫入在先，而日誌有可能損壞，那麼就會影響數據完整性。Ext4 默認啓用 barrier，只有當 barrier 以前的數據所有寫入磁盤，才能寫 barrier 以後的數據。（可經過 "mount -o barrier=0" 命令禁用該特性。）