第十八章 文件系统实例
FAT文件系统
FAT文件系统的结构如下：
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EXT4文件系统
支持大容量存储，可快速恢复异常状态。
大容量存储
索引块采用”段机制”，对于大文件(一般连续)，只需要一次访问。
异常恢复
EXT4文件系统框架示意图如下：
其中Group的结构如下图：
其中，Bitmaps标志每个文件数据块是否被占用，文件数据块有两种——索引数据块与存储数据块；
当系统出现断电或者系统崩溃，有些在缓存中的数据还未写入文件，这时就出现缓存与文件的数据不一致。EXT4文件系统使用日志来恢复异常(现代的文件系统都是日志文件系统)。日志的组成如下：
其中，TxB与TxE分配标志一个日志的开始与结束，中间是日志的内容：
- I[v2]：对更改的存储数据块对应的索引数据块的改变；
- B[v2]：对更改的存储数据块对应的Bitmaps位的改变；
- Db：更改的存储数据块；
日志文件系统先将对应日志写入日志数据块，再将缓存数据写入文件。为保证TxE的正确性，先写入TxB、I[v2]、B[v2]，再写入TxE。
为提高数据写入文件的速度，可采用批处理；此外，通过循环日志的方式，缩小日志数据的规模。
为了进一步提高数据写入文件的速度，metadata日志省略了在日志数据块中写入Db，但此时要调整数据写入顺序：Db写入文件->metadata写入日志数据块->metadata写入文件系统。通过强制首先写入数据，保证指针永远不会指向垃圾数据。
ZFS文件系统
概述
ZFS是一种新型的文件系统，它提供了简单的管理、事务语义、端到端数据完整性与极大的可扩展性。ZFS文件系统框架如下图：
- ZPL：封装的处理文件的接口；
- DMU：数据管理单元，提供基于对象的事务操作的支持；
- ARC：(类似内存的)缓存与替换算法；
- ZIO：对实际的I/O处理做抽象，向ARC层提供支持；
- VDEV：虚拟设备，内置了各种RAID；
ZFS文件系统使用存储池作为存储设备。取消了文件卷，采用分配与回收机制，分配的空间易于调整；
数据完整性
写时复制：对数据进行修改时，先复制数据的一个副本，在副本上修改完再写回数据的位置(提交)。
读数据时，采用分层校验，即ZFS校验树，每级目录都有校验和；
在读数据时，如果数据未能通过校验，则读取数据副本，并将副本写入数据位置。
ZFS采用动态条带宽，不同对象校验数据块的的个数也不同，根据所需安全性来选择合适的校验数据块个数；
