專家指點，解析Linux文件系統

Linux是一類Unix計算機操作系統的統稱。Linux操作系統的內核的名字也是“Linux”。Linux操作系統也是自由軟件和開放源代碼發展中最著名的例子。嚴格來講，Linux這個詞本身只表示Linux內核，但在實際上人們已經習慣了用Linux來形容整個基于Linux內核，并且使用GNU 工程各種工具和數據庫的操作系統。Linux得名于計算機業余愛好者Linus Torvalds。經常有一些用戶詢問關于高性能I/O的需求——如果他們可以使用Linux系統而不是AIX或者Solaris操作系統。但是從來沒有人詢問Windows或者NTFS中的高性能I/O(高IOPS或者高流式I/O)。

Windows和NTFS文件系統自從10年前出現到現在幾乎沒有太大的改變，由于它們自身結構限制的原因它們是不大可能拓展的。NTFS文件系同層、分配策略以及架構組織使得NTFS文件系統不能有效地支持多TB文件系統，更不用說PB級文件系統了，因為NTFS沒有成為微軟的目標市場也就不足為奇了。

那么Linux系統最初的目標市場是什么呢?當然是取代微軟桌面了。Linux已經從在桌面上運行逐漸轉移到在Sun、IBM和SGI的大型SMP服務器上運行。Linux 操作系統是UNIX 操作系統的一種克隆系統。它誕生于1991 年的10 月5 日(這是第一次正式向外公布的時間)。以后借助于Internet 網絡，并經過全世界各地計算機愛好者的共同努力下，現已成為今天世界上使用最多的一種UNIX 類操作系統，并且使用人數還在迅猛增長。

你也許會認為你不需要高性能I/O，但是每臺服務器都需要這種I/O性能來滿足備份和恢復等簡單需要?，F有的LTO-4磁帶驅動器可以以每面120MB的速度運行，支持每面240MB的無壓縮數據速率。對于多磁帶驅動器的大型環境來說，磁帶驅動器不能以完全的數據速率進行工作的話，這就需要更多的磁帶驅動器來滿足備份時間窗口。

有些人可能會就這個問題詢問SGI，但是SGI有一款名為ProPack的軟件，這款軟件具有針對Linux的高速I/O優化功能，另外SGI還有一個名為CxFS的開放特有Linux文件系統，它并不是標準Linux套件的一部分。因為SGI的ProPack和CxFS不屬于標準Linux套件，所以我們在這里就不談它們了。SGI現在已成為一個具有IRIX、LINUX平臺的工作站、服務器和存儲系統以及媒體商務解決方案的公司。采用SGI服務器， 你就可利用其非凡的計算能力幫助你解決最為棘手的問題。 SGI的圖形工作站可以用更形象化的方式觀看、操作和使用數據。 在電信、媒體、政府、科學技術、制造、能源等市場領域， SGI一直占據領先地位， 是技術計算和可視化計算的佼佼者。

我們將主要來看兩點：

1、Linux操作系統

2、Linux文件系統

Linux操作系統

Linux擁有一系列可以滿足AIX以及Solaris系統I/O性能的特性，但是說到底Linux不是基于高性能多線程I/O進行設計的。

有很多方面對Linux的性能造成了限制，例如與其他操作系統相比的頁面大小、Linux在直接I/O和頁面調整方面的限制、以及Linux不允許通過I/O請求的大小來自動直連I/O——我曾經發現Linux內核將較大的(大于512MB)的I/O請求分解成128KB的請求。因為最初Linux I/O性能和文件系統的設計目標是為了取代Windows操作系統。

Linux還存在其他一些問題，對初用者來說缺少專門的人來負責。如果你發現有問題，許多人都表示會來對它進行修復，編寫Linux程序的人也許不會對你的問題做出回應。如果一家Linux廠商答應對你發現的故障進行修復，這并不意味著Linux部門將接受他們的許諾，或者馬上接受。

Linux文件系統和Linux內核設計的目標應該是解決一些完全不同于AIX或者Solaris的故障問題，如果你發現有故障問題的話，應該直接找Linux部門而不是IBM或者Sun。如果你使用的是AIX或者Solaris，向IBM或者Sun求助的話，他們不會說沒有辦法解決的。

Linux文件系統

記住，大多數Linux文件系統的設計目標都是為了取代NTFS，而不是為了取代像GPFS(IBM)、STorNext(昆騰)或者QFS(Sun)這些高性能文件系統的。這些文件系統主要是針對流式I/O進行設計的，我們現在知道流式I/O對高速IPOS和數據庫讀取都是十分重要的。

目前常用的Linux文件系統(EXT3、EXT4以及XFS)在很長一段時間內都沒有發生過結構上重大的變化。EXT2和EXT3在某些方面改進之后升級到了EXT4，但是像RAID條帶的超級塊以及首個元數據分配等簡單特性都沒有發生改變。

另外，像RAID條帶值的附件文件系統元數據區和間接分配，RAID是一種把多塊獨立的硬盤(物理硬盤)按不同的方式組合起來形成一個硬盤組(邏輯硬盤)，從而提供比單個硬盤更高的存儲性能和提供數據備份技術。根據磁盤陳列的不同組合方式，可以將RAID分為不同的級別。 拿一個200TB的系統來說，它使用EXT3支持的4KB分區來實現537億個分區組成的200TB系統。XFS文件系統與EXT3有著類似的特點，如果Linux頁面大小是64KB的話分區也可以達到64KB，但是仍然存在超級塊的調整、元數據區和其他一些問題。

Linux占據一席之地

這并不是說我是Linux的反對者，這只因為我不是AIX或者Solaris的支持者。我甚至不是反對Windows，因為我在我的電腦上就使用的是Windows界面。但是我相信現在Linux文件系統還不足以取代高性能、高可擴展性的SMP文件系統。計算機是工具，操作系統和文件系統也是工具。沒有人會用鏈鋸替代豎鋸，這種類比同樣也適用于操作系統、文件系統以及它們運行在的硬件設備。

我知道有很多人每天都會用到微軟的Word、Excel、PowerPoint和Visio。如果所有這些應用都不能在Windows類似的操作系統中運行的話，我可能會使用其中一些，但是我發現其中存在一些不兼容性，很久之前有人向我證明了可以兼容之后我才決定采用Windows系統。Linux不支持大型文件系統的單實例以及為滿足高性能需求從小型文件系統向大型文件系統的拓展。