Ext4 Internals

在理解了 journaling 的原理之後，我們將深入探討 Linux 上最廣泛使用的檔案系統 ext4 是如何將這些概念實作出來的。Ext4 將磁碟劃分為多個 block group，每個 group 包含各自的 inode table 與 data block，藉此提升資料的 locality。在 metadata 管理上，ext4 使用 extent tree 來高效地描述大型檔案的連續區塊配置，並透過 delayed allocation 策略將 block 分配延後到實際 writeback 時才執行，以獲得更好的連續配置效果。Journaling 的部分由獨立的 JBD2 層負責，它實作了 physical journaling，並支援 ordered mode 來保證 data 在 metadata commit 之前已經寫入磁碟。在這堂課中，我們也會介紹 ext4 superblock 中的 feature flags 機制，以及近年來 fast commit 等優化如何減少 journaling 的延遲開銷。

Key Concepts

我理解 ext4 的 block group layout，每個 group 包含各自的 inode table 與 data block，藉此提升資料存取的 locality

我理解 extent tree 如何高效地描述大型檔案的連續區塊配置，相比傳統 indirect block pointer 的優勢

我理解 delayed allocation 策略如何將 block 分配延後到 writeback 時執行，以獲得更好的連續配置效果

我理解 JBD2 journaling 層的運作方式，包括 ordered mode 如何保證 data 在 metadata commit 之前已寫入磁碟

我了解 fast commit 優化如何減少 journaling 的延遲開銷

我知道 ext4 superblock 中的 feature flags 機制，如何讓檔案系統在不同版本間保持向前與向後相容

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