关于ext3，ext4，xfs和btrfs文件系统性能对比

关于ext3，ext4，xfs和btrfs文件系统性能对比

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

还有一篇相关介绍：http://www.phoronix.com/scan.php?page=article&item=ext4_benchmarks&num=2

另一篇：http://tetralet.luna.com.tw/index.php?op=ViewArticle&articleId=214&blogId=1

我这里只摘抄核心的图例哈。

1：单字节写入性能对比

A：由于硬盘式块设备所以对于这种测试硬盘式不擅长的

B：btrfs系统只有200K/SEC,xfs表现的性能比较平衡。

2：块写入性能对比（由于硬盘是块设备这种对比来的更有意义）

A：性能上差不多，但是效率上（CPU占用率上）来说最好的是xfs接下来依次是EXT4，EXT3，BTRFS

3：直接块顺序读写（关掉任何的系统和文件缓存）

A：绕过系统和文件缓冲的话（例如：视频录制，一些虚拟机软件，ECC），EXT3/ 4是最好的选择，其次是BTRFS，最后是XFS。

B：没有一种文件系统可以适用于所有环境

4：随机寻道

A：BTRFS系能最差，不到20 seeks/sec

B：EXT3性能最好，如果软件大量的随机寻址的话这个文件系统性能更好

5：创建和删除大量文件（文件量一定）

BTRFS系统性能最差，下面是去掉该系统其它3种的对比

A：EXT4是更高效高性能的系统，接下来依次是XFS,EXT3

6：顺序读写吞吐量【没有fsync的是100 writes/one fsync()，有的是1 writes/one fsync()】

A：100 writes/one fsync()各个性能差不多

B：1 writes/one fsync()时EXT3性能最好，接下来依次是XFS,EXT4，BTRFS

C：write + fsync()在BTRFS下对读性能产生影响

7：随机读写吞吐量

A：100 seeks/sec每个块16 KB，我们得出最大的读取速度是1600 KB/sec，XFS，BTRFS大于了这个数值（可能数据不能随机也可能缓冲影响了结果）

B：EXT3随机写入性能是最好的，适用于数据库，高容量的记录程序和虚拟机系统

8：向PostgreSQL 中写入10万行数据

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

9：读测试

A：10万次的读测试，性能差别不大

10：复杂的读写以及事务测试

A：EXT3性能最好

所以，数据库最好是EXT3系统，除非EXT4解决了所谓的回归问题。

11：Linux kernel 2.6.36下的解包操作

A：该操作最好的文件系统是EXT4

这次操作会受到缓存和延时分配的影响，我们强制同步看看效果

A：XFS是较慢的FS，EXT3慢于EXT4和BTRFS

12：cat操作

A：该操作比较有效率的系统是XFS

B：该执行最快CPU占用最高的系统是BTRFS，，说明该系统有复杂的元数据操作

13：解压linux核心（会产生32000 files）

A：EXT3这个唯一没有延时分配能力的系统是最差的

14：顺序创建128个文件，每个长16 MB（共2 GB）各种系统产生的碎片情况

A：BTRFS系统碎片是个严重的问题（这也解释了先前的这种系统读性能低下的原因）

出去BTRFS系统后的图

A：EXT4，XFS这种有延时分配机制的系统产生的碎片少于EXT3（即使one write/one fsync()）

15：随机创建128个文件，每个长16 MB（共2 GB）各种系统产生的碎片情况

A：随机写入在任何系统下都会产生碎片，即使有延时分配也没用

Linux kernel 自 2.6.28
开 始正式支持新的文件系统 Ext4。 Ext4 是 Ext3 的改进版，修改了 Ext3 中部分重要的数据结构，而不仅仅像 Ext3 对
Ext2 那样，只是增加了一个日志功能而已。Ext4 可以提供更佳的性能和可靠性，还有更为丰富的功能：

1. 与 Ext3 兼容。执行若干条命令，就能从 Ext3 在线迁移到 Ext4，而无须重新格式化磁盘或重新安装系统。原有 Ext3 数据结构照样保留，Ext4 作用于新数据，当然，整个文件系统因此也就获得了 Ext4 所支持的更大容量。
2. 更大的文件系统和更大的文件。较之 Ext3 目前所支持的最大 16TB 文件系统和最大 2TB 文件，Ext4 分别支持 1EB（1,048,576TB， 1EB=1024PB， 1PB=1024TB）的文件系统，以及 16TB 的文件。
3. 无限数量的子目录。Ext3 目前只支持 32,000 个子目录，而 Ext4 支持无限数量的子目录。
4. Extents。Ext3 采
用间接块映射，当操作大文件时，效率极其低下。比如一个 100MB 大小的文件，在 Ext3 中要建立 25,600 个数据块（每个数据块大小
为 4KB）的映射表。而 Ext4 引入了现代文件系统中流行的 extents 概念，每个 extent
为一组连续的数据块，上述文件则表示为" 该文件数据保存在接下来的 25,600 个数据块中"，提高了不少效率。
5. 多块分配。当
写 入数据到 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，写一个 100MB 文件就要调用 25,600
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。
6. 延迟分配。Ext3 的数据块分配策略是尽快分配，而 Ext4 和其它现代文件操作系统的策略是尽可能地延迟分配，直到文件在 cache 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，与前两种特性搭配起来可以显著提升性能。
7. 快速 fsck。以前执行 fsck 第一步就会很慢，因为它要检查所有的 inode，现在 Ext4 给每个组的 inode 表中都添加了一份未使用 inode 的列表，今后 fsck Ext4 文件系统就可以跳过它们而只去检查那些在用的 inode 了。
8. 日志校验。日志是最常用的部分，也极易导致磁盘硬件故障，而从损坏的日志中恢复数据会导致更多的数据损坏。Ext4 的日志校验功能可以很方便地判断日志数据是否损坏，而且它将 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。
9. "无日志"（No Journaling）模式。日志总归有一些开销，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。
10. 在线碎片整理。尽管延迟分配、多块分配和 extents 能有效减少文件系统碎片，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。
11. inode 相关特性。Ext4 支
持更大的 inode，较之 Ext3 默认的 inode 大小 128 字节，Ext4 为了在 inode 中容纳更多的扩展属性（如纳秒时间戳
或 inode 版本），默认 inode 大小为 256 字节。Ext4 还支持快速扩展属性（fast extended
attributes） 和 inode 保留（inodes reservation）。
12. 持久预分配（Persistent preallocation）。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。
Ext4 在文件系统层面实现了持久预分配并提供相应的 API（libc 中的 posix_fallocate()），比应用软件自己实现更有
效率。
13. 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 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。（可通过 "mount -o barrier=0" 命令禁用该特性。）