关于linux下EXT3文件系统的日志是必须的吗

2025-03-27 23:17:08

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回答1：

一、简介
日志文件系统就是在传统文件系统的基础上，加入文件系统更改的日志记录，它的设计思想是：跟踪记录文件系统的变化，并将变化内容记录入日志。日志文件系统在磁盘分区中保存有日志记录，写操作首先是对记录文件进行操作，若整个写操作由于某种原因(如系统掉电)而中断，系统重启时，会根据日志记录来恢复中断前的写操作。在日志文件系统中，所有的文件系统的变化都被记录到日志，每隔一定时间，文件系统会将更新后的元数据及文件内容写入磁盘。在对元数据做任何改变以前，文件系统驱动程序会向日志中写入一个条目，这个条目描述了它将要做些什么，然后它修改元数据。
二、Ext3
Ext3文件系统是直接从Ext2文件系统发展而来，目前Ext3文件系统已经非常稳定可靠，它完全兼容Ext2文件系统，用户可以平滑地过渡到一个日志功能健全的文件系统。Ext3日志文件系统的思想就是对文件系统进行的任何高级修改都分两步进行。首先，把待写块的一个副本存放在日志中；其次，当发往日志的I/O 数据传送完成时（即数据提交到日志），块就写入文件系统。当发往文件系统的I/O 数据传送终止时（即数据提交给文件系统），日志中的块副本就被丢弃。
2.1 Ext3日志模式
Ext3既可以只对元数据做日志，也可以同时对文件数据块做日志。具体来说，Ext3提供以下三种日志模式：
日志（Journal ）
文件系统所有数据和元数据的改变都记入日志。这种模式减少了丢失每个文件所作修改的机会，但是它需要很多额外的磁盘访问。日志机制面临“写两遍”问题。例如，当一个新文件被创建时，它的所有数据块都必须复制一份作为日志记录。这是最安全和最慢的Ext3日志模式。
写回（Writeback ）
只有对文件系统元数据的改变才记入日志，是最快的模式。可以极大减少“写两遍”带来的开销，从而提高写速度，但只能保证元数据一致性。例如，数据尚未写入文件系统而元数据已经写入设备，系统宕机后这部分元数据可以从日志中恢复但是数据已经丢失无法恢复，这就可能造成元数据引用到垃圾数据，因此无法保证文件系统数据一致性。
预定（Ordered ）
只有对文件系统元数据的改变才记入日志，但与写回模式不同的是，预定模式严格控制写顺序，即在将元数据写入日志之前必须保证数据已经写入文件系统。这样对于追加写而言，即便写数据中断时元数据尚未写入，由于这部分数据还没有被元数据引用，因此重启后看不到任何垃圾数据。若在写数据过程中断，则直接用元数据日志记录恢复即可。然而，如果是覆盖写，宕机后被覆盖的部分无法恢复，不能保证版本一致性。故预定模式只能保证文件系统数据一致性。这是缺省的Ext3 日志模式。
2.2 日志块设备（JBD）
Ext3文件系统本身不处理日志，而是利用JBD（Journaling Block Device，块设备日志）。Ext3文件系统调用JDB例程以确保在系统万一出现故障时它的后续操作不会损坏磁盘数据结构。Ext3与JDB之间的交互本质上基于三个基本单元：日志记录，原子操作和事务。
Ext3将正在执行的更新操作通知给JBD，JBD接管更新操作涉及的缓冲区（buffer）。这些缓冲区将JBD接管的缓冲区称为日志缓冲区（journal buffer），由JBD在缓冲区头结构（buffer head）之上增加一个日志头结构（journal head）进行管理。所有的日志流程均由JBD控制。
JBD的数据流包含两个部分：写日志和写文件系统。
ps：
文件系统一致性的层次：
1.元数据一致
2.数据一致：不仅要求元数据一致，还要求元数据中引用的数据块必须属于该文件。
3.版本一致：要求元数据中引用的数据块不但属于该文件，还要跟元数据中所标明的版本保持一致。

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