Linux日志文件系统剖析

    在近代历史上，日志文件系统被认为十分奇特，主要是处于研究阶段。而如今，日志文件系统（ext3）已经成为 Linux 的缺省文件系统。本文向大家揭示了日志文件系统背后的一些思想，以及在电源故障或系统崩溃时，如何提供更好的完整性。此外本文还介绍了现行的几种日志文件系统和下一代日志文件系统。
    定义日志文件系统的方法有很多种，但是让我们抓住要点。日志文件系统就是专为那些厌倦了一直盯着启动时 fsck（即文件系统一致性检查）的人而设计的（日志文件系统同样适用于希望文件系统具有故障恢复能力的群体）。如果系统采用传统的未提供日志功能的文件系统，那么操作系统在检测到系统为非正常关机时，会使用 fsck 应用程序执行一致性检验。该应用程序会扫描文件系统（这要花费很长的时间），并修复任何可安全修复的问题。而在某些情况下，当文件系统损坏严重时，操作系统会启动到单用户模式，由用户进行进一步的修复。

     fsck 问题

    更麻烦的是，为了确保文件系统元数据的正确性（即使未检测到损坏），操作系统会自动启动 fsck 进程。因此，避免对文件系统进行一致性检验正是需要改进的地方。

    那么现在您应该清楚日志文件系统针对的是哪类人群了，但是他们是如何取缔 fsck 的呢？笼统地说，日志文件系统就是通过维护一份日志来防止文件系统崩溃。所谓日志就是一种特殊的文件，它会在一个循环的缓冲区内记录文件系统的修改，然后将其定期提交到文件系统。一旦系统发生崩溃，日志文件就会起到一个检查点的作用，用于恢复未保存的信息，防止损坏文件系统元数据。

    总之，日志文件系统就是一种具有故障恢复能力的文件系统，它利用日志来记录尚未提交到文件系统的修改，以防止元数据破坏（请参见图 1）。但是如众多其他 Linux 解决方案一样，日志文件系统有多种方案供您选择。下面就让我们一起简短回顾一下日志文件系统的历史，然后再看一看现行的几种文件系统，看看它们之间有什么区别。

     什么是元数据？

    元数据 指磁盘上的数据的管理结构。它表示文件的创建与删除、目录的创建与删除、扩充文件、截取文件等。

    图 1. 典型的日志文件系统

 
    Linux 日志文件系统的历史

    最早的日志文件系统是 IBM? Journaled File System（JFS）。JFS 于 1990 年首次发行，而当前 Linux 支持的版本是后期开发的 JFS2。1994 年，Silicon Graphics 为 IRIX 操作系统引进了高性能的 XFS。XFS 于 2001 年被植入 Linux 系统中。1998 年开发的智能文件系统（SFS）起初是为 Amiga 开发的，但之后却在 GNU Lesser General Public License（LGPL）下发行，并于 2005 年获得了 Linux 的支持。最常用的日志文件系统 ext3fs （third extended file system）是 ext2 的扩展，它增加了记录日志的功能。从 2001 年起，Linux 系统中就开始支持 ext3fs。最终，ReiserFS 日志文件系统在其被引入之后，力压群雄，被广泛使用。但由于其原开发者的一些法律纠纷，ReiserFS 日志文件系统未能得到进一步的发展。

    日志的几种变体

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