ext4文件系统综述

        从本篇博客起，我们开始研究现代文件系统ext4，说其现代是因为其相比传统文件系统，有着更现代化的设计。这些先进的特性体现在本文所要叙述的以下方面。

        Ext4是Linux文件系统的一次革命。在很多方面，Ext4相对于Ext3的进步要远超过Ext3相对于Ext2的进步。Ext3相对于 Ext2的改进主要在于日志方面，但是Ext4相对于Ext3的的改进是更深层次的，是文件系统数据结构方面的优化。一个高效的、优秀的、可靠的和极具特点的文件系统就此诞生。Ext4相比ext3，有如下几个全新的特性：

•  兼容性：任何Ext3文件系统都可以轻松的迁移到Ext4文件系统，你只需要在只读模式下运行几条命令即可。这就意味着你完全可以不格式化硬盘、不重装操作系统、不重装软件环境，就能够顺利的升级到Ext4文件系统。这种升级方法不会损害到你硬盘上的数据和资料，因为Ext4仅会在新的数据上使用，而基本不会改动原有数据。
•  更大的文件系统/文件大小：Ext3支持最大16TB的文件系统，2TB的文件大小。Ext4将支持最大1EB（ ）的文件系统，16TB的文件大小。上述这个特性是由于Ext4采用了48位寻址。有人会问，为什么不采用64位呢？因为就目前的开发进展来看，实现64位寻址存在一些技术限制，但是Ext4已经在考虑这个问题了，在不久的将来，Ext4将实现完全的64位支持。
• 子目录可扩展性：目前的Ext3中，单个目录下的子目录数目的上限是32000个。而在Ext4中打破了这种限制，可以创建无限多个子目录。
•  Extents：传统的类UNIX文件系统，比如Ext3，都是使用一个间接数据块映射表来记录每一个数据块的分配情况的。但是这种机制对于超大文件的存储是有缺陷的，特别是当对超大文件进行删除和截断操作时。映射表会对每一个数据块进行记录，而一个超大文件将占有很多的数据块，因此造成映射表将变得无比臃肿，难于维护。Ext4引入了一个新的概念，叫做“Extents”。一个Extents是一个地址连续的数据块的集合。比如一个100MB的文件将被分配给一个单独的Extents，这样就不用像Ext3那样新增25600个数据块的记录（一个数据块是4KB）。而超大型文件会被分解在多个extents里。Extents的实现提高了文件系统的性能，减少了文件碎片。
•  多块分配：在Ext3中，“将新的数据写入磁盘的哪些空闲块”是由块分配器来控制的。但是Ext3的块分配器存在一定缺陷，那就是它一次只能够分配一个数据块（4KB），这就意味着，如果系统需要向磁盘中写入100MB的数据，那么需要调用块分配器25600次，而且由于块分配器无法获知总的分配块数，所以也无法对分配空间和分配位置进行优化。在Ext4中，使用了“多块分配器”，即一次调用可以分配多个数据块，这种机制提高了系统的性能，而且使得分配器有了充足的优化空间。
• 延迟分配：