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 extendedattributes） 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。）