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 extended
attributes） 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。）