8、Ext4文件系统：原理、结构与优化策略

Ext4文件系统：原理、结构与优化策略

1. 扩展文件系统概述

扩展文件系统（Ext）自Linux内核诞生以来就是其可靠的助手，几乎与Linux内核一样古老，最早在0.96c内核中引入。多年来，它经历了重大变革，产生了多个版本：
- 第一代扩展文件系统 ：运行Linux的首个文件系统是Minix，最大支持64MB文件系统。扩展文件系统旨在克服Minix的缺点，通常被视为Minix文件系统的扩展，最大支持2GB文件系统，也是首个使用虚拟文件系统（VFS）的文件系统，每个文件仅允许一个时间戳。
- 第二代扩展文件系统（Ext2） ：在第一代扩展文件系统发布约一年后推出。它解决了前代的诸多限制，如分区大小、碎片、文件名长度、时间戳和最大文件大小等问题，还引入了文件系统块的概念，设计灵感源自BSD的伯克利快速文件系统，支持高达数TB的更大文件系统。
- 第三代扩展文件系统（Ext3） ：Ext2虽被广泛采用，但崩溃时的碎片和文件系统损坏仍是重大问题。Ext3为此引入了日志功能，通过日志记录未提交的更改，降低了因硬件或电源故障导致系统崩溃时的数据丢失风险。
- 第四代扩展文件系统（Ext4） ：是扩展文件系统家族的最新版本，在性能、碎片处理和可扩展性方面对Ext2和Ext3进行了改进，同时保持了与它们的向后兼容性，是Linux发行版中最常用的文件系统。

2. 文件系统的基础：块

硬盘的最低寻址单位是扇区，扇区是磁盘驱动器的物理属性，通常大小为512字节，如今也有使用4KB扇区大小的驱动器，扇区大小