华为EROFS文件系统介绍及性能压力测试（多图实测）

EROFS文件系统简介

2018年5月31日，华为工程师Gao Xiang在 开源社区 分享了一套新的Linux只读文件系统EROFS （Extendable Read-Only File System，暂译为扩展的只读文件系统）。

EROFS仅仅处于比较早期的开发阶段，设计目标区别于现存只读系统的点在于， 采用了改进的压缩算法，保证了节省空间的同时还提高了性能和速度。

工程师对比了一套Linux服务器和麒麟970平台在使用EROFS和EXT4（ext4）两套文件系统执行压缩操作时的连续/随机读取数据，服务器平台的连续读取并不是很优秀， 但是随机数据一直对ext4有非常明显的优势，最高超过了500%。

在麒麟970的安卓平台上，则是EROFS在随机和顺序读取数据始终占据明显优势。

2019年4月正式发布

华为除了发布了方舟编译器之外，还发布了超级文件系统，根据华为的说法，EROFS超级文件系统同样已经开源，并已经并入Linux内核主线，将会在4.19版本发布，根据华为的说明EROFS超级文件系统会将随机读性能增加20%，采用了先进的压缩算法，可用空间多2GB，系统采用只读设计，系统更加安全。

官方介绍称，2016年搭载EMUI 4.1的华为P9，首次在业界规模商用F2FS文件系统，替代了传统的EXT4文件系统，令用户分区的文件读写流畅度提升20%；而超级文件系统(EROFS)采用专利压缩算法加持，使得系统分区随机读性能平均提升20%，并减少14%系统空间占用。以华为P30 Pro 128G为例，系统初始空间相比Ext4节省2GB，相当于用户可以多存1000张照片或500首歌曲。

HiAI开放能力不断增强，支持算子数量增加至147算子，API上线数量增加33个API，接入原子化服务超3200项，已经有很多合作伙伴利用HiAI开放平台给消费者提供了很多创新体验，通过开放的全球生态系统，1400+生态合作伙伴和560000+的开发者，用户将会获得更多更丰富的智慧场景体验。

最后，华为表示EMUI目前已经支持77种语言，服务216个国家/地区，拥有庞大的4.7亿日活用户，

EMUI 9.1被定义为质享生活，AI 再进化，引领智慧生活；性能革新，诠释畅快体验，EMUI 9.1 全新主题，以瞬间美学为设计灵感，将颜色碰撞和丝带飘舞的刹那之美镌刻成永恒画面。系统图标也焕发新生命，以微写实的方式，融入自然生活元素，将关键信息直接展示，简约明晰，神形兼备，带给你更统一、舒适的视觉观感。

EMUI 9.1使用了独创的方舟编译器使得系统流畅度提升24%，系统响应性能提升44%。此外第三方应用使用方舟编译器后，操作流畅度提升高达60%，超级文件系统EROFS，随机读取速度平均提升 20%，让你额外拥有可存储 1000+ 张图片或 500+ 首音乐的私人空间；天然只读设计，隔绝第三方改写，让你的系统更安全。

目前项目进展

目前已经并入内核主线4.19分支，代码可以在driver/staging/erofs目录上获取

https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/stable/linux.git/tree/drivers/staging/erofs?h=v4.19.8

支持xattr，支持LZ4文件压缩节约存储空间。目标针对的是android手机文件系统中的只读分区，当然也可以用于其他对存储和性能都有要求的嵌入式系统领域。

目前开放出来的mkfs tools可以在github上下载到

https://github.com/hsiangkao/erofs_mkfs_binary

下面对EROFS做一个简单的剖析

1. EROFS on-disk layout

由于是只读文件系统，因此省略掉了inode bitmap和block bitmap这种区域节省空间。inode table是变长的，里面包含了inode结构体体和少量的内联文件数据。xattr和压缩特性都是可选的，未选择的情况下inode table空间将进一步缩小。

EROFS目前基本以4K大小为block，一个文件4K不对齐的结尾的部分会作为内联文件数据和inode head连接在一起，以提高page cache的利用和命中率。

2. EROFS 目录项结构

EROFS的目录项每项12字节，文件名被联合在一起放在目录项的后面节约存储空间，inode number用64字节大小保存。紫色部分是一个inode结构体的启始，可以简单的通过inode number * 32 + super block offset = paddr来得到inode结构体的分区物理存放位置，缩小了dirent结构体的大小，因为不用保存inode结构体的位置。

3. 文件压缩

EROFS支持LZ4压缩，节约空间的同时能保证性能。按maintainer的说法，EROFS支持的是一种叫做fixed output文件压缩形式，与之对应的是fixed-sized input文件压缩形式。

fixed output压缩据说可以提高压缩率，提高缓存利用率，节省内存消耗。

fixed-sized input压缩例子

fixed-size input就是总是以固定大小，如4K作为压缩输入，压缩输出是变长的。这样每4K的文件逻辑块对应的压缩后的文件块会小于或等于4K。如果文件随机访问block 2的话，物理块block 1和block 2的灰色部分的读取会造成写放大。

fixed-sized outpu压缩例子

fixed-sized output就是压缩后的物理块的大小总是4K。压缩率要比fixed-sized input高些。

部分内容参考来源：https://blog.csdn.net/scnutiger/article/details/84929104

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