ext3,ext4,xfs和btrfs文件系统性能对比

应为原文:http://www.ilsistemista.net/index.php/linux-a-unix/6-linux-filesystems-benchmarked-ext3-vs-ext4-vs-xfs-vs-btrfs.html?start=1

还有一篇相关介绍:http://www.phoronix.com/scan.php?page=article&item=ext4_benchmarks&num=2

另一篇:http://tetralet.luna.com.tw/index.php?op=ViewArticle&articleId=214&blogId=1

我这里只摘抄核心的图例哈。

1:单字节写入性能对比

A:由于硬盘式块设备所以对于这种测试硬盘式不擅长的

B:btrfs系统只有200K/SEC,xfs表现的性能比较平衡。

2:块写入性能对比(由于硬盘是块设备这种对比来的更有意义)

A:性能上差不多,但是效率上(CPU占用率上)来说最好的是xfs接下来依次是EXT4,EXT3,BTRFS

3:直接块顺序读写(关掉任何的系统和文件缓存)

A:绕过系统和文件缓冲的话(例如:视频录制,一些虚拟机软件,ECC),EXT3/ 4是最好的选择,其次是BTRFS,最后是XFS。

B:没有一种文件系统可以适用于所有环境

4:随机寻道

A:BTRFS系能最差,不到20 seeks/sec

B:EXT3性能最好,如果软件大量的随机寻址的话这个文件系统性能更好

5:创建和删除大量文件(文件量一定)

BTRFS系统性能最差,下面是去掉该系统其它3种的对比

A:EXT4是更高效高性能的系统,接下来依次是XFS,EXT3

6:顺序读写吞吐量【没有fsync的是100 writes/one fsync(),有的是1 writes/one fsync()】

A:100 writes/one fsync()各个性能差不多

B:1 writes/one fsync()时EXT3性能最好,接下来依次是XFS,EXT4,BTRFS

C:write + fsync()在BTRFS下对读性能产生影响

7:随机读写吞吐量

 

A:100 seeks/sec每个块16 KB,我们得出最大的读取速度是1600 KB/sec,XFS,BTRFS大于了这个数值(可能数据不能随机也可能缓冲影响了结果)

B:EXT3随机写入性能是最好的,适用于数据库,高容量的记录程序和虚拟机系统

8:向PostgreSQL 中写入10万行数据

 

A:BTRFS 性能是最好的,EXT4和XFS很低的cpu使用率但是性能太差

9:读测试

 

A:10万次的读测试,性能差别不大

10:复杂的读写以及事务测试

A:EXT3性能最好

所以,数据库最好是EXT3系统,除非EXT4解决了所谓的回归问题。

11:Linux kernel 2.6.36下的解包操作

 

A:该操作最好的文件系统是EXT4

这次操作会受到缓存和延时分配的影响,我们强制同步看看效果

A:XFS是较慢的FS,EXT3慢于EXT4和BTRFS

12:cat操作

A:该操作比较有效率的系统是XFS

B:该执行最快CPU占用最高的系统是BTRFS,,说明该系统有复杂的元数据操作

13:解压linux核心(会产生32000 files

A:EXT3这个唯一没有延时分配能力的系统是最差的

14:顺序创建128个文件,每个长16 MB(共2 GB)各种系统产生的碎片情况

A:BTRFS系统碎片是个严重的问题(这也解释了先前的这种系统读性能低下的原因)

出去BTRFS系统后的图

A:EXT4,XFS这种有延时分配机制的系统产生的碎片少于EXT3(即使one write/one fsync()

15:随机创建128个文件,每个长16 MB(共2 GB)各种系统产生的碎片情况

A:随机写入在任何系统下都会产生碎片,即使有延时分配也没用

 

 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构,而不仅仅像 Ext3 对
Ext2 那样,只是增加了一个日志功能而已。Ext4 可以提供更佳的性能和可靠性,还有更为丰富的功能:

1. 与 Ext3 兼容。执行若干条命令,就能从 Ext3 在线迁移到 Ext4,而无须重新格式化磁盘或重新安装系统。原有 Ext3 数据结构照样保留,Ext4 作用于新数据,当然,整个文件系统因此也就获得了 Ext4 所支持的更大容量。
2. 更大的文件系统和更大的文件。较之 Ext3 目前所支持的最大 16TB 文件系统和最大 2TB 文件,Ext4 分别支持 1EB(1,048,576TB, 1EB=1024PB, 1PB=1024TB)的文件系统,以及 16TB 的文件。
3. 无限数量的子目录。Ext3 目前只支持 32,000 个子目录,而 Ext4 支持无限数量的子目录。
4. Extents。Ext3 采
用间接块映射,当操作大文件时,效率极其低下。比如一个 100MB 大小的文件,在 Ext3 中要建立 25,600 个数据块(每个数据块大小
为 4KB)的映射表。而 Ext4 引入了现代文件系统中流行的 extents 概念,每个 extent
为一组连续的数据块,上述文件则表示为“ 该文件数据保存在接下来的 25,600 个数据块中”,提高了不少效率。
5. 多块分配。当
写 入数据到 Ext3 文件系统中时,Ext3 的数据块分配器每次只能分配一个 4KB 的块,写一个 100MB 文件就要调用 25,600
次数据 块分配器,而 Ext4 的多块分配器“multiblock allocator”(mballoc) 支持一次调用分配多个数据块。
6. 延迟分配。Ext3 的数据块分配策略是尽快分配,而 Ext4 和其它现代文件操作系统的策略是尽可能地延迟分配,直到文件在 cache 中写完才开始分配数据块并写入磁盘,这样就能优化整个文件的数据块分配,与前两种特性搭配起来可以显著提升性能。
7. 快速 fsck。以前执行 fsck 第一步就会很慢,因为它要检查所有的 inode,现在 Ext4 给每个组的 inode 表中都添加了一份未使用 inode 的列表,今后 fsck Ext4 文件系统就可以跳过它们而只去检查那些在用的 inode 了。
8. 日志校验。日志是最常用的部分,也极易导致磁盘硬件故障,而从损坏的日志中恢复数据会导致更多的数据损坏。Ext4 的日志校验功能可以很方便地判断日志数据是否损坏,而且它将 Ext3 的两阶段日志机制合并成一个阶段,在增加安全性的同时提高了性能。
9. “无日志”(No Journaling)模式。日志总归有一些开销,Ext4 允许关闭日志,以便某些有特殊需求的用户可以借此提升性能。
10. 在线碎片整理。尽管延迟分配、多块分配和 extents 能有效减少文件系统碎片,但碎片还是不可避免会产生。Ext4 支持在线碎片整理,并将提供 e4defrag 工具进行个别文件或整个文件系统的碎片整理。
11. inode 相关特性。Ext4 支
持更大的 inode,较之 Ext3 默认的 inode 大小 128 字节,Ext4 为了在 inode 中容纳更多的扩展属性(如纳秒时间戳
或 inode 版本),默认 inode 大小为 256 字节。Ext4 还支持快速扩展属性(fast extended
attributes) 和 inode 保留(inodes reservation)。
12. 持久预分配(Persistent preallocation)。P2P 软
件为了保证下载文件有足够的空间存放,常常会预先创建一个与所下载文件大小相同的空文件,以免未来的数小时或数天之内磁盘空间不足导致下载失 败。
Ext4 在文件系统层面实现了持久预分配并提供相应的 API(libc 中的 posix_fallocate()),比应用软件自己实现更有
效率。
13. 默认启用 barrier。磁
盘 上配有内部缓存,以便重新调整批量数据的写操作顺序,优化写入性能,因此文件系统必须在日志数据写入磁盘之后才能写 commit 记录, 若
commit 记录写入在先,而日志有可能损坏,那么就会影响数据完整性。Ext4 默认启用 barrier,只有当 barrier 之前的数据
全部写入磁盘,才能写 barrier 之后的数据。(可通过 "mount -o barrier=0" 命令禁用该特性。)

posted @ 2013-07-19 17:53 李占卫 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏