日志文件系统综述

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日志文件系统综述

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目录

摘要 ............................................................................................................................................... 3 1 引言 ........................................................................................................................................... 4 2 日志技术综述 ........................................................................................................................... 4 2.1 日志的分类 .................................................................................................................... 5 2.2 其他保障系统一致性的方法 ........................................................................................ 5 2.2.1 日志结构文件系统(log-structured file systems) ................................................. 5 2.2.2 软更新(soft updates) .................................................................................. 6 2.2.3 写时复制文件系统(copy-on-write file system) ............................................. 6 2.3 日志技术的优缺点 ........................................................................................................ 6 3 一种新日志文件系统:dualFS ................................................................................................ 7 3.1dualFS设计背景与基本思想 .......................................................................................... 7 3.2 dualFS的实现 ................................................................................................................. 8 3.2.1元数据设备结构 .................................................................................................. 8 3.2.2垃圾回收机制 .................................................................................................... 10 3.2.3 lfile与日志恢复 .................................................................................................. 11 3.2.4 元数据预取 ....................................................................................................... 12 3.2.5 动态元数据重置 ............................................................................................... 12 3.3 dualFS综合性能测试: ............................................................................................... 13 3.4 dualFS的优缺点 ........................................................................................................ 16 3.5 dualFS设计评价 ........................................................................................................ 16 4 日志文件系统展望 ................................................................................................................. 17 参考资料 ..................................................................................................................................... 17

2 摘要

日志文件系统是一个具有故障恢复能力的文件系统。在这个文件系统中,利用独立的日志文件跟踪

磁盘内容的变化,所以它保证了数据的完整性。当发生系统错误时,一个日志文件系统可以根据日志,

把磁盘上的数据恢复到发生系统崩溃前的状态。

本文将向介绍日志的基本技术原理,通用日志文件系统的发展状况,并对日志技术和其他的保障系

统一致性的技术做比较,。本文将重点介绍一种新型的日志文件系统:dualFS。我们将说明它的设计与

实现并分析其优缺点。最后将对dualFS的优缺点进行分析并简介一下其它可以提高日志文件系统性能

的方法。

关键字:日志,文件系统,一致性,dualFS

Abstract

Journaling file system is a file system with the ability to recover from system crash. It

maintain data consistence by the use of independent log files to track changes to disk. When the

system is under crash, journaling file system can roll the content of data in the disk back to the

state before the crash.

This essay will introduce the technique of Journaling, the development of several common

used journaling file system and make a comparison between journaling and other mechanisms of

maintaining system consistence. Then a new journaling file system: dualFS will be emphasized

on. Its design and implementation will be illustrated in detail. At last section,a discussion of the

advantage and disadvantage of this new file system dualFS will be included. We also give a

brief introduction about other ways to enhance the performance of journaling file system.

keyword: journaling, file system, consistence, dualFS

3 1 引言

日志文件系统指这样的一个文件系统:在文件系统数据被改动时,在数据变动被完全

提交给文件系统之前,能将文件系统上的变动以日志(通常是文件系统的某个特定的位置

上的循环日志记录)的形式保存下来。而当系统崩溃或是断电时,文件系统可以通过之前

的日志记录迅速地恢复先前的数据状态,避免数据损坏。

最早的日志文件系统是 IBM®Journaled File System(JFS)[1]。JFS 于 1990 年首

次发行,而当前 Linux 支持的版本是后期开发的 JFS2。1994 年,Silicon Graphics 为

IRIX 操作系统引进了高性能的 XFS。XFS 于 2001 年被植入 Linux 系统中。1998 年开

发的智能文件系统(SFS)起初是为 Amiga 开发的,但之后却在 GNU Lesser General Public

License(LGPL)下发行,并于 2005 年获得了 Linux 的支持。最常用的日志文件系统

ext3fs (third extended file system)是 ext2 的扩展,它增加了记录日志的功能。

从 2001 年起,Linux 系统中就开始支持 ext3fs。

第四扩展日志文件系统(fourth extended journaling file system,ext4fs)是由

ext3演化而来。Ext4是一种针对ext3系统的扩展日志式文件系统,是专门为 Linux 开发

的原始的扩展文件系统(ext 或 extfs)的第四版。 Linux kernel 自 2.6.28 开始正式

支持新的文件系统 Ext4。 Ext4 是 Ext3 的改进版,修改了 Ext3 中部分重要的数据结