一、概述
f2fs(Flash-friendly File System)是专门为闪存设备设计的一种文件系统。它由三星公司在2012年推出,旨在满足闪存设备上高速、持久性、功耗等特殊要求,并取代现有的EXT4等文件系统实现更好的文件管理和性能提升。
与传统的文件系统不同,f2fs在文件组织和管理上采用了以下策略:
1.采用STL(Segmented Translation Layer)映射表来管理闪存块地址与文件地址的关系,提高了随机写入的效率,同时也降低序列写入的成本。
2.采用多级节点B+树来管理文件,缩短了访问路径,提高了随机访问的性能,同时也提高了目录项的查找效率。
3.采用SSR(Segment Summary Record)记录文件属于哪个区域,为GC提供支持。
二、与EXT4的对比
f2fs与EXT4在设计理念及特点上有很大不同。相比于EXT4,f2fs的优点有:
1.在SSD上有着极高的性能表现。它主要通过多种方式来优化闪存的写入和查找时间,如采用多级节点B+树来加速文件的定位和查找;采用STL映射表来用块地址与文件地址之间进行映射,提高了I/O操作的效率。
2.与其他文件系统相比,f2fs减小了碎片的产生,因为在进行写入操作时它会尽可能地使用未被使用的空间。
3.f2fs兼具原子性和可靠性。简单来说,即使其中一个操作失败,在数据恢复时这个文件系统也不会遭受数据丢失。
4.f2fs具有高度的可扩展性,因此其最大的盘空间可以更大。
三、与BTRFS的对比
f2fs也可以与Btrfs文件系统进行概念上的对比。
1.两种文件系统都允许子卷(volume)的创建。
2.Btrfs通过COW(Copy On Write)技术来处理文件写入,而f2fs将文件数据存放在闪存的预留块上。
与Btrfs不同,f2fs的新数据是写入隐藏的块中的,然后将新块在一定时间内复制到闪存的保留块,由STL映射表来管理闪存块和文件地址之间的映射关系。
四、使用示例
/* 在Linux下需要安装f2fs-utils软件包 */ /* 创建32M大小的f2fs文件系统 */ mkfs.f2fs -a -g 4096 -l mydisk /dev/sda1 /* 更改文件系统标签 */ f2fs-tools/f2fs-tools/src/mkfs.f2fs/f2fs_utils.c:F2FS_VOLNAME_MAX /* 激活f2fs文件系统 */ mount /dev/sda1 /mnt/f2fs /* 卸载文件系统 */ umount /mnt/f2fs
五、总结
随着闪存设备的进一步发展,在嵌入式领域,需要满足高性能、高可靠性、低功耗等多种特殊要求的文件系统将会越来越重要。f2fs是一个基于闪存设备设计的新型文件系统。它具有先进而实用的特性,如得益于块删除策略等减少了碎片和写入层数的优势。鉴于诸多优点,f2fs在未来有望被更多的嵌入式开发者使用。