下一代Linux文件系統(tǒng)前瞻：是BTRFS還是ext4
最近兩年，Linux文件系統(tǒng)得到了很大的發(fā)展。Sun有開源的ZFS以及收購的Lustre文件系統(tǒng)。Quantum、Panasas、IBM、惠普、NetApp和Red Hat也都增強了文件系統(tǒng)開發(fā)力度。NFS（網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)）正在經(jīng)歷大的變動，主要代表就是pNFS（并行網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)）。毫不奇怪的是，所有這些開發(fā)行動促使開源社區(qū)推出針對Linux的更高性能的文件系統(tǒng)。
現(xiàn)在我們看看Linux開發(fā)的兩個前沿：BTRFS文件系統(tǒng)--也被稱為Butter FS或B-tree FS--以及ext4。
Illuminata的分析師Gordon Haff表示："Ext4是對廣泛使用的ext3的升級，它從諸多方面提高了功能，并改善了性能。在相對近期，ext4將可能成為下一個在Linux上廣泛部署的新的文件系統(tǒng)。"
雖然ext4的開發(fā)時間始于2006年，但是ext4直到最近一年才開始真正穩(wěn)定，而且現(xiàn)在才剛剛開始看到有批量部署。例如，最近發(fā)布的ext4版本有Fedora。這種Linux文件系統(tǒng)提高了存儲容量上限（容量增加至1EB），同時還有其他各種性能上的調(diào)整。
Ext4很大程度上是對流行的ext3文件系統(tǒng)的演進。Ext3限制于16TB的存儲，而ext4的設(shè)計可以處理更大的存儲。Ext4增加了數(shù)據(jù)完整性功能，支持針對內(nèi)部日常事務(wù)的校驗和，這使得它在面臨存儲錯誤的時候擁有更強的穩(wěn)定性。
但是至少從潛能上來看，ext4的發(fā)展不如BTRFS那么顯著。BTRFS可能最終會給ZFS和其他文件系統(tǒng)帶來更大的威脅，不過該文件系統(tǒng)目前還尚未完成。該文件系統(tǒng)擁有在線碎片整理功能，針對固態(tài)驅(qū)動器（SSD）的運行模式，寫時復制日志，以及各種壓縮、鏡像、條帶和快照功能。
Haff表示："BTRFS是下一代文件系統(tǒng)，這意味著它使用的管理模式和傳統(tǒng)的文件系統(tǒng)有所不同。"
他的意思是BTRFS的管理和可用性模式不同于現(xiàn)有文件系統(tǒng)所使用的模式。他舉了一個例子：BTRFS基本上將卷管理--過去是單獨的產(chǎn)品--整合進了該文件系統(tǒng)本身。該文件系統(tǒng)還擁有各種可靠性和可用性功能，比如快照。
從數(shù)據(jù)存儲的角度來看，BTRFS前進的步伐要比ext4大。BTRFS的一些功能過去通常是由邏輯卷管理器（LVM）和RAID（獨立磁盤冗余陣列）硬件所執(zhí)行的。該系統(tǒng)可以同時為其內(nèi)部元數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)進行校驗和檢驗，而且該系統(tǒng)還內(nèi)置了對快照的支持（就像一個LVM）。Ext4也可擁有其中一些功能，但是需要文件系統(tǒng)和邏輯卷管理器之間的互動。
有趣的是，BTRFS最初是Oracle開發(fā)的--該公司正在收購Sun--但現(xiàn)在是以GPL（GUN通用公共許可證）的形式發(fā)放許可證，而且完全融入開源社區(qū)，接受任何人的代碼貢獻。在BTRFS項目主頁上對自己是這么描述的："一個新的針對Linux的寫時復制文件系統(tǒng)，致力于實施高級的功能，同時關(guān)注容錯、修復和管理方便性。"
BTRFS是否做好企業(yè)級應(yīng)用準備？
那么BTRFS是否可以成為Linux領(lǐng)域夢寐以求的企業(yè)級文件系統(tǒng)，并對ZFS形成競爭呢？一些人表示，比起Sun同等的文件系統(tǒng)，BTRFS包含了更多功能，擁有更好的性能。不過，這很大程度上還是假設(shè)。ZFS在許多企業(yè)都得到了成功的部署和運行，而BTRFS還沒有做好企業(yè)級應(yīng)用的準備。
Haff表示："BTRFS和ZFS是有一些類似的概念，但是BTRFS仍然還處于發(fā)展階段。有可能在幾年以后，BTRFS會做好企業(yè)級部署的準備。"
那么BTRFS現(xiàn)在的表現(xiàn)如何？早期標桿顯示該文件系統(tǒng)還需要提高性能，不過現(xiàn)在該系統(tǒng)已經(jīng)可以在讀取和寫入上提供和ext4同樣水準的性能。人們希望BTRFS可以在快照和校驗和功能上與ZFS一較長短。ZFS在每次數(shù)據(jù)發(fā)生變化時進行寫時復制快照，新的數(shù)據(jù)還要進行校驗和操作以檢驗有效性并防止數(shù)據(jù)損壞。BTRFS擁有所有這些功能，而且已經(jīng)整合進Linux內(nèi)核。
但是Sun不會因此而感到擔憂。BTRFS可能還要幾年以后才能從開發(fā)階段進入主流部署。
Haff表示："鑒于文件系統(tǒng)推出的速度一般比較慢，即使到2011年或2012年BTRFS才得以生產(chǎn)部署，那也是樂觀的估計了。雖然ZFS名義上已經(jīng)做好了準備，Sun還是有兩年時間可以認真地推廣ZFS。"
Red Hat已完成整合
Red Hat已經(jīng)將這些新的文件系統(tǒng)整合進自己的產(chǎn)品。Fedora就是Red Hat支持的開源Linux系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以免費下載。Red Hat上個月發(fā)布了Fedora 11。Fedora 11是Red Hat Red Hat Enterprise Linux（RHEL）的技術(shù)基礎(chǔ)。BTRFS和ext4都包含在Fedora 11內(nèi)。
Red Hat文件系統(tǒng)內(nèi)核經(jīng)理Ric Wheeler表示："ext4是Fedora 11缺省的文件系統(tǒng)，所有新用戶都會自動成為ext4用戶，除非他們選擇非缺省的文件系統(tǒng)。雖然Fedora 11也內(nèi)置了BTRFS，但是由于BTRFS目前很大程度上還是實驗性質(zhì)的文件系統(tǒng)，因此需要專門的啟動時間選項才能啟用，而且該系統(tǒng)不用于用戶的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。"
Red Hat看起來樂意嘗試實驗性的文件系統(tǒng)，但是不會將賭注都押在一個文件系統(tǒng)上。雖然Fedora 11以ext4為基礎(chǔ)，但是Red Hat Enterprise Linux缺省使用的是ext3。此外，F(xiàn)edora還支持其他的文件系統(tǒng)，比如XFS--Wheeler稱這個文件系統(tǒng)擁有豐富的功能而且經(jīng)歷了嚴格的測試。RHEL目前的技術(shù)預(yù)演是ext4，而現(xiàn)在則根本不支持BTRFS。
Wheeler表示："RHEL采用了更為謹慎的步驟。Fedora的用戶或許希望獲得最新最前沿的功能，但是我們的RHEL客戶群則要求更為成熟的技術(shù)。"
他同時指出ext4和BTRFS這兩種新的Linux文件系統(tǒng)都不是Red Hat的Global File System（GFS：全局文件系統(tǒng)）的直接競爭對手。GFS為高可用性集群提供了構(gòu)建基石，以便讓多個服務(wù)器可以并行地讀取和寫入同一個文件系統(tǒng)。這樣的并行操作通常是直接在共享的存儲光纖架構(gòu)上進行，比如光纖通道。BTRFS和ext4，甚至ZFS都不支持集群功能。因此RHEL將ext3用于非集群工作負荷，將GFS用于集群用戶的工作負荷。
Wheeler表示："選擇哪種文件系統(tǒng)要根據(jù)不同情況而定。隨著ext4和BTRFS的成熟，我們將逐步掌握這兩種文件系統(tǒng)最適合哪種企業(yè)工作負荷。文件系統(tǒng)的用戶都可以測試文件系統(tǒng)，并根據(jù)專門的工作負荷來調(diào)整文件系統(tǒng)，他們還可以參與文件系統(tǒng)的開發(fā)流程。"
他對BTRFS尤其熱心，認為明年開始BTRFS就可以被一些專門用戶用于生產(chǎn)用途。
Wheeler表示："BTRFS的亮點在于這些新功能使得文件系統(tǒng)可以動態(tài)地自我調(diào)整，以適應(yīng)各種類型的存儲設(shè)備，比如SSD設(shè)備或大型RAID陣列。"
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