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常见的文件系统有FAT、duNTFS、ExtFAT、ext2、ext3、reiserFS、VFAT、APFS。
1、FAT文件系统。(FAT16、FAT32)
FAT文件系统诞生dao于1977年,它最初是为软盘设计的文件系统,但是后来随着微软推出dos和win 9x系统,FAT文件系统经过适配被逐渐用到了硬盘上,并且在那时的20年中,一直是主流的文件系统。
(1)同FAT16相比FAT32最大的优点是可以支持的磁盘大小达到32GB,但是不能支持小于512MB的分区。基于FAT32的Win 2000可以支持分区最大为32GB;而基于 FAT16的Win 2000支持的分区最大为4GB。
(2)由于采用了更小的簇,FAT32文件系统可以更有效率地保存信息。如两个分区大小都为2GB,一个分区采用了FAT16文件系统,另一个分区采用了FAT32文件系统。采用FAT16的分区的簇大小为32KB,而FAT32分区的簇只有4KB的大小。这样FAT32就比FAT16的存储效率要高很多,通常情况下可以提高15%。
(3)FAT32文件系统可以重新定位根目录和使用FAT的备份副本。另外FAT32分区的启动记录被包含在一个含有关键数据的结构中,减少了计算机 系统崩溃的可能性。
2、NTFS文件系统。
它是一种比FAT32功能更加强大的文件系统,从windows 2000之后的windows系统的默认文件系统都是NTFS,而且这些windows系统只能够安装在NTFS格式的磁盘上。NTFS系统是一个日志性的文件系统,系统中对文件的操作都可以被记录下来,当系统崩溃之后,利用日志功能可以修复数据。
3、ExtFAT文件系统。
ExFAT也是微软开发的文件系统,它是专门为闪存盘设计的文件系统,单个文件突破了4G的限制,而且分区的最大容量可达64ZB,建议512TB。 ExFAT在windows,Linux以及Mac系统上,都可以读写,作为U盘或者是移动硬盘的格式还是比较合适的。
4、ext2文件系统。
ext2是为解决ext文件系统的缺陷而设计的可扩展的、高性能的文件系统,又被称为二级扩展文件系统。它是Linux文件系统中使用最多的类型,并且在速度和CPU利用率上较为突出。ext2存取文件的性能极好,并可以支持256字节的长文件名,是GNU/Linux系统中标准的文件系统。
5、ext3文件系统。
ext3是ext2文件系统的日志版本,它在ext2文件系统中增加了日志的功能。ext3提供了3种日志模式:日志(journal)、顺序(ordered)和回写(writeback)。与ext2相比,ext3提供了更好的安全性以及向上向下的兼容性能。
6.ext4文件系统。
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:
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
“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。
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。
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)。
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。
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。)
7、reiserFS文件系统。
reiserFS是Linux环境下的日志文件系统之一,使用快速的平衡二叉树(binary tree)算法来查找磁盘上的自由空间和已有的文件,其搜索速度高于ext2,reiserFS能够像其他大多数文件系统一样,可动态的分配索引节,而无须在文件系统中创建固定的索引节。
8、VFAT文件系统。
VFAT主要用于处理长文件的一种文件名系统,它运行在保护模式下并使用VCACHE进行缓存,并具有和Windows系列文件系统和Linux文件系统兼容的特性。因此VFAT可以作为Windows和Linux交换文件的分区。
9、APFS文件系统。
APFS是苹果公司发布的新的文件格式,替代目前所使用的HFS+格式。这一全新文件系统专门针对闪存/SSD进行优化,提供了更强大的加密、写入时复制元数据、空间分享、文件和目录克隆、快照、目录大小快速调整、原子级安全存储基元,以及改进的文件系统底层技术。