王波
雖然絕大多數(shù)人都知道FreeBSD的優(yōu)勢在于穩(wěn)定性高，網(wǎng)絡(luò)性能好，但對于FreeBSD其他
的一些技術(shù)特性，在認(rèn)識(shí)上仍然存在著一些偏差 。
1.FreeBSD不具備日志文件系統(tǒng)，因此不適合用作高要求的應(yīng)用目的
首先需要指出的是，日志文件系統(tǒng)最早也是在BSD上開發(fā)的，稱為LFS 。在FreeBSD中本來
是支持它的，但后來由于版本升級的原因，它的代碼由于缺乏維護(hù)而被暫時(shí)拋棄，至今
還可以在FreeBSD的源代碼中可以找到LFS的一些遺跡 。目前，LFS還存在于NetBSD中繼續(xù)
開發(fā)，如果有特別的需求，它完全可以再回到FreeBSD系統(tǒng)中 。
然而，F(xiàn)reeBSD開發(fā)者沒有急于將LFS移植回FreeBSD是有道理的，因?yàn)镕reeBSD系統(tǒng)中已
經(jīng)增加了一些新的特性，足以提供LFS能提供的最重要的特性 。為了解釋FreeBSD的這些
特性的本質(zhì)，我們需要討論一下文件系統(tǒng) 。
由于文件系統(tǒng)的讀寫性能對于整個(gè)系統(tǒng)的性能來講，是一個(gè)非常重要的指標(biāo)，因此系統(tǒng)
設(shè)計(jì)者就設(shè)法盡可能的提高文件系統(tǒng)的性能 。這樣，人們就設(shè)計(jì)了磁盤訪問緩沖來達(dá)到
這個(gè)目的，這樣，使用緩沖的讀寫方法就稱為異步（async）訪問方法，相應(yīng)的不采用緩
沖的磁盤讀寫方法就稱為同步（sync）訪問方法 。
顯然，異步方法具有更高的讀寫性能，但是一旦發(fā)生故障的時(shí)候，由于有很多數(shù)據(jù)還保
存在緩沖區(qū)中，就導(dǎo)致這一部分?jǐn)?shù)據(jù)丟失 。然而，如果是簡單的部分?jǐn)?shù)據(jù)丟失倒還罷了
，但是某些重要的數(shù)據(jù)丟失，就導(dǎo)致整個(gè)文件系統(tǒng)遭到破壞 。為什么會(huì)發(fā)生這樣的情況
呢？
因?yàn)?，在文件系統(tǒng)中，有兩種不同的數(shù)據(jù)，一種為簡單的文件內(nèi)容數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)丟失
僅僅導(dǎo)致某個(gè)文件出現(xiàn)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，不會(huì)影響其他文件的內(nèi)容 。另一種數(shù)據(jù)則比較重要，
例如文件系統(tǒng)本身的I節(jié)點(diǎn)或者目錄數(shù)據(jù)，假如I節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)塊出現(xiàn)錯(cuò)誤，就會(huì)導(dǎo)致大量
文件丟失，甚至導(dǎo)致文件系統(tǒng)整個(gè)受到破壞 。這些對文件系統(tǒng)完整性非常重要的數(shù)據(jù)被
稱為元數(shù)據(jù)（metadata） 。
對于普通的文件系統(tǒng)來講，并不能在緩沖區(qū)中區(qū)分出普通數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)，這樣就會(huì)發(fā)生
普通數(shù)據(jù)的更新比它對應(yīng)的元數(shù)據(jù)更新的時(shí)間要早，這樣一旦發(fā)生故障，文件系統(tǒng)的破
壞是不可避免的 。對于日志文件系統(tǒng)來講，由于日志是順序發(fā)生的，因而緩沖區(qū)向磁盤
寫的順序也是順序的，這樣，元數(shù)據(jù)的更新總是順序的在數(shù)據(jù)更新之前被保存，這樣就
使得即使發(fā)生故障，元數(shù)據(jù)也不會(huì)發(fā)生特別嚴(yán)重的錯(cuò)誤，某些元數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤只能導(dǎo)致部
分文件丟失，而不會(huì)影響整個(gè)文件系統(tǒng) 。
由于日志文件系統(tǒng)的這個(gè)順序特性，使得系統(tǒng)不會(huì)因?yàn)楣收铣霈F(xiàn)嚴(yán)重的錯(cuò)誤，而且在出
現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，還具備更短的文件系統(tǒng)修復(fù)時(shí)間（fsck），系統(tǒng)修復(fù)時(shí)間對于存儲(chǔ)量非常大
的文件系統(tǒng)非常重要 。這樣一旦出現(xiàn)錯(cuò)誤，系統(tǒng)重新啟動(dòng)并恢復(fù)提供服務(wù)的時(shí)間也很短
暫 。
對于FreeBSD系統(tǒng)來講，則沿著另一個(gè)類似的方式來解決這個(gè)問題 。由于FreeBSD更關(guān)心
系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性，F(xiàn)reeBSD系統(tǒng)并不推薦使用異步的方法來訪問磁盤，但是這樣磁
盤性能就比較差 。為了解決這個(gè)問題，F(xiàn)reeBSD改善了文件系統(tǒng)，將普通數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)分
開，這樣就可以對普通數(shù)據(jù)進(jìn)行緩沖，而對元數(shù)據(jù)不進(jìn)行緩沖，這樣的方法就可以大大
改善文件系統(tǒng)性能，并且對文件系統(tǒng)的安全性也沒有太大的影響 。
然而即使如此，文件系統(tǒng)的性能比起全部異步的方法還有一些差距，如何達(dá)到全部異步
訪問的目的呢？FreeBSD研究者提出了softupdate的方法，softupdate的主要目的是將元
數(shù)據(jù)的改變按照它們之間的依賴關(guān)系，元數(shù)據(jù)對普通數(shù)據(jù)的依賴關(guān)系進(jìn)行重新排序，保
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