Linux日志文件系统及性能分析(组图)

应用中非常重要。ReiserFS 是根据面向对象的思想设计的，由语义层(semantic layer)和存储层(storage layer)组成。语义层主要是对对象命名空间的管理及对象接口的定义，以确定对象的功能。存储层主要是对磁盘空间的管理。语义层与存储层是通过键(key)联系的。语义层通过对对象名进行解析生成键，存储层通过键找到对象在磁盘上存储空间，键值是全局唯一的。

3.1 语义层主要接口

1) 文件接口 每个文件拥有一个接口ID，此ID标识一个方法集，此方法集包含访问ReiserFS 文件的所有接口。

2) 属性接口 ReiserFS实现了一种新接口，把文件的每一种属性当做一个文件，属性的值就是此文件的内容，以实现对文件属性的目录式访问。

3) hash接口 目录是文件名到文件的映射表，ReiserFS是通过B+树来实现这张映射表。由于文件名是变长的，而且有时文件名会很长，所以文件名不适合作为键值，故引入了Hash函数来产生键值。

4) 安全接口 安全接口处理所有的安全性检查，通常是由文件接口触发的。下面以读文件为例：文件接口的read 方法在读入文件数据之前会调用安全接口的read chech 方法来来进行安全性检查,而后者又会调用属性文件的read方法把文件属性读入以便检查。

5) 项(Item)接口 项接口主要是一些对项进行平衡处理的方法，包括：项的拆分，项的评估，项的覆写，项的追加，项的删除，插入及查找。

6) 键分配(key Assignment)接口 当把一个键分配给一个项时，键分配接口就会被触发。每一种项都有一个与其对应的键分配方法。

3.2 存储层

ReiserFS是以B+树来存储数据的,其结构如图：

图1：ReiserFS B+ 树

[upload=1]

在B+树中的各个结点中有一个称为项(Item)的数据结构。项是一个数据容器，一个项只属于一个结点，是结点管理空间的基本单位。如图所示，一个项包括以下内容：

1) Item_body：项的数据域

2) Item_key： 项的键值

3) Item_offset：数据域的起点在结点中的偏移量

4) Item_length： 数据域的长度

5) Item_Plugin_id：项接口ID。

图2： ReiserFS 项结构

[upload=2]

ReiserFS设计了多种不同的项以存储不同的数据，主要有以下几种：

1) static_stat_data： 静态统计数据，包括文件的所有者，访问权限，创建时间，最近修改时间，链接数等

2) cmpnd_dir_item： 包含各个目录项

3) extend_pointers： 指向一个盘区(extend)

4) node_pointers： 指向一个结点

5) bodies： 包含的是文件的小部分数据

3.3 ReiserFS日志

与ext3 一样，ReiserFS也有三种日志模式，即journal,ordered,writeback。同时，ReiserFS引入了两种日志优化方法： copy-on-capture和steal-on-capture。copy-on-capture:当一个事务要修改的块在另一个未提交的事务中时，就把这个块复制一份，这样这两个事务就可以并发进行了。steal-on-capture：当一个块被多个事务修改时，只有最晚提交的那个事务才把这个块实际写入文件系统，其他事务都不写这个块。

四、XFS

XFS 是一种高性能的64 位文件系统，由SGI 公司为了替代原有的EFS 文件系统而开发的。XFS 通过保持cache 的一致性、定位数据和分布处理磁盘请求来提供对文件系统数据的低延迟、高带宽的访问。目前SGI已经将XFS文件系统从IRIX移植到Linux。

4.1 分配组(allocation groups)

当创建 XFS 文件系统时，底层块设备被分割成八个或更多个大小相等的线性区域(region)，用户可以将它们想象成块(chunk)或者线性范围(range)，在 XFS 中，每个区域称为一个分配组。分配组是唯一的，因为每个分配组管理自己的索引节点(inode)和空闲空间，实际上是将这些分配组转化为一种文件子系统，这些子系统透明地存在于 XFS 文件系统内。有了分配组，XFS 代码将允许多个线程和进程持续以并行方式运行，即使它们中的许多线程和进程正在同一文件系统上执行大规模 IO 操作。因此，将 XFS 与某些高端硬件相结合，将获得高性能而不会使文件系统成为瓶颈。分配组在内部使用高效的 B+树来跟踪主要数据，具有优越性能和极大的可扩展性。

4.2 日志记录

XFS 也是一种日志记录文件系统，它允许意外重新引导后的快速恢复。象 ReiserFS 一样，XFS 使用逻辑日志;它不象 ext3 那样将文字文件系统块记录到日志，而是使用一种高效的磁盘格式来记录元数据的变动。就 XFS 而言，逻辑日志记录是很适合的;在高端硬件上，日志经常是整个文件系统中争用