Linux文件系统的演变

说起文件系统的演变与发展，不得不从最早期的 Minix *** 作系统开始说起。

Minix(MINI-UNIX) 是早期的一个迷你版本的 「类UNIX *** 作系统」 ，由荷兰阿姆斯特丹自由大学计算机科学系的塔能鲍姆教授自行开发的可以与UNIX *** 作系统兼容的一个 *** 作系统，因其小型，该 *** 作系统被命名为 MINIX 。

MINIX 系统在设计之初，采用程序模块化的思想，将一众程序放在用户空间运行，而不是在 *** 作系统的内核中运行。如 「文件系统」 和 「存储器管理」 等程序均是如此。

受 MINIX *** 作系统的影响，早期的Linux *** 作系统也曾采用由塔能鲍姆教授开发的MINIX的文件系统。

然而，不只因为早期的 MINIX *** 作系统并为真正意义上的开源软件(在保护著作的前提下进行收费)，而且基于 MINIX 的内部使用16位的偏移量，使文件系统能够支持的最大空间只有64MB，支持的最大文件名为14字符，导致后来 Linux *** 作系统转而开发出了 ext(Extended File System) 第一代可扩展文件系统。

ext(Extended File System) 为Linux系统最早的扩展文件系统，采用 「UNIX文件系统」 的元数据结构，克服了 「MINIX」 *** 作系统性能不佳的问题。

ext 文件系统采用 虚拟文件系统(VFS) ，最大可支持2GB的文件系统。与 MINIX 文件系统不同的是， ext 可以使用最高2GB的存储空间并同时处理255个字符的文件名。

但，在 ext 文件系统中，文件创建时生成的 inode 信息是不变的，这导致文件发生修改后 inode 中储存的文件时间戳并不会发生变化；而且 ext 并不会为文件妥善分配空间，磁盘上的多个文件四散分布，严重制约了文件系统的性能。

ext 文件系统推出后不久，其开发者便意识到 ext 文件系统中存在很大缺陷( inode不变性 和 文件空间碎片化 )，并在一年后推出了 ext2 (Second Extened File System) 第二代扩展文件系统，用来代替 ext 文件系统。

ext2 吸取了 「UNIX文件系统」 的众多优点，并且因其良好的可扩展性( 为系统在磁盘上存储的数据结构预留了很多空间提供给开发者使用 )，在20世纪90年代众多文件系统中脱颖而出。

众多新的特性， POSIX(可移植 *** 作系统接口) 、 访问控制表 等都是在这一代扩展文件系统上实现的。直至今天， POSIX 仍被众多 *** 作系统所沿用。

不仅如此， ext2 还在 ext 的基础上进行了完善，能够最大支持的单个文件达到 2TB。

ext2 文件系统与20世纪90年代的众多文件系统一样，将数据写入到磁盘的过程中如果发生系统奔溃或断电，极容易导致文件损坏或丢失。

正是因为类似 ext2 等同时期的一众文件系统，在遭遇系统奔溃或断电时会出现文件损坏或丢失。尽管 ext2 文件系统拥有开机后对文件系统中文件的一致性校验，但校验的过程极为耗时，且校验的过程中， *** 作系统上的任何卷组都是不可访问的。

然而 ext2 遗留的问题在 ext3(Third Extended File System) 中得到了解决。

ext3 文件系统采用日志记录的方式，记录下了 *** 作系统运行中的所有事件，这意味着即便遇到 *** 作系统非正常关机后也无须对文件系统进行校验，从而防止了文件系统中数据丢失的可能。

尽管 ext3 使用日志系统进行记录文件系统的变化，但这并没有影响 ext3 文件系统处理数据的速度。基于日志系统在磁盘上的优化，在 ext3 中数据的传输效率是高于 ext2 的，并且可以通过重新设置日志的级别来提升文件系统的性能。

其次， ext3 在设计之初就吸收了 ext2 的很多思想，这使得 ext2 文件系统迁移到 ext3 变得极为便利。事实上， ext3 可以在从 ext2 迁移 ext3 的过程中，无须进行文件系统资料的备份，且无须担心升级后的数据恢复问题。

也正是因为 ext3 设计之初沿用了众多 ext2 的功能，这使得 ext3 缺乏变通。例如， 「inode的动态分配」 和 「可变块大小」 等问题并没有得到解决。不仅如此， ext3 文件系统在被挂载为写入时，无法对文件系统进行完整性校验。

第四代扩展文件系统( Fourth Extended File System, ext4 ) 是继 ext3 文件系统的后续版本，不仅支持 ext3 的日志文件体系 ，同样支持 大文件系统 ，不仅提高了文件系统对于存储碎片化的抵抗，而且改进了 inode固一化 的问题。

同时， ext4 文件系统在开发之初就考虑到很多问题，对众多问题的优化和改进也使得 ext4 拥有了众多新的特性。例如， 大文件系统 、 使用Extent文件存储的方式 、 预分配空间 、 延迟文件获取空间的时间 、 突破原有子目录限制 、 增加日志校验和 、 在线整理磁盘 、 文件系统快速检查 、 向下兼容其他ext文件系统`。

时至今天， ext4 文件系统已经成为Linux发行版默认使用的文件系统。

与 ext2 文件系统同一时期出现的，还有 xfs 文件系统。 xfs 文件系统是高性能的文件系统，最早在 IRIX *** 作系统上开发，后期被移植到 Linux *** 作系统上。现在所有的 Linux发行版 都支持 xfs 的使用。

相比 32位 Linux 的 *** 作系统来说，64位 xfs 的文件系统能够支持的单个文件系统要远远超出 32位 *** 作系统。

xfs 对文件系统元数据提供了日志支持，当文件系统发生变化后，总是会保证源数据在数据块写入磁盘之前被写入日志中，磁盘中有一处缓冲区专门用来存放日志，从而不会影响正常的文件系统。

xfs 同样支持 「条带化分配」 。在条带化RAID阵列上创建 xfs 文件系统时，可以指定 条带化数据单元。通过配置条带化单元，使 数据分配、inode分配、日志等与RAID条带单元对齐，来提高文件系统的性能。

与 ext4 文件系统不同的是， xfs 文件系统还支持在线恢复。 xfs 文件系统提供了 xfsdump 和 xfsrestore 工具协助备份 xfs 文件系统中的数据。

以下为各文件系统的出现时间及特性：

参考自: https://zh.wikipedia.org/wiki/Ext4

1、df -h 查看文件系统  

     找到需要削减磁盘空间的分区，挂载的文件系统  

    本文以如下挂载为例：

    /opt是 /dev/mapper/systemvg-optlv    

    /home是 /dev/mapper/systemvg-homelv

2、卸载需要减小的分区

      umount /opt

      如遇到 umount: /opt: device is busy 报错，可使用 fuser -m /opt 查看占用的用户进程，使用kill -9 杀死相关进程

3、对/opt的分区进行文件系统检查

      e2fsck -f /dev/mapper/systemvg-optlv

4、将/opt的分区缩容至目标大小

      resize2fs /dev/mapper/systemvg-optlv 15G

5、重新挂载/opt

      mount /opt

6、缩小逻辑卷

      lvreduce -L 15G /dev/mapper/systemvg-optlv

7、扩展 /home挂载文件系统逻辑卷大小

      lvextend -l +100%FREE /dev/mapper/systemvg-homelv

8、重新计算/home的文件系统

      resize2fs -p /dev/mapper/systemvg-homelv

9、df -h 验证结果

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