ext4
開発者Mingming Cao, Andreas Dilger, Alex Zhuravlev (Tomas), Dave Kleikamp, セオドア・ツォー, Eric Sandeen, Sam Naghshineh 他
正式名Fourth extended file system
導入2006年10月10日 (Linux 2.6.19)
パーティション識別子0x83 (MBR)
EBD0A0A2-B9E5-4433-
87C0-68B6B72699C7 (GPT)
構造
ディレクトリテーブル, ツリー
領域管理ビットマップ, テーブル
不良ブロックテーブル
限度
最大ファイル サイズ16TiB
最大ボリューム サイズ1EiB
ファイル名の文字NULL('\0')と/以外使用可能
特徴
タイムスタンプ変更, 属性変更, アクセス, 作成, 削除
日付範囲1901年12月14日から2514年4月25日
日付分解能ナノ秒
フォーク可能
属性No-atime, append-only, synchronous-write, no-dump, h-tree (directory), immutable, journal, secure-delete, top (directory), allow-undelete
パーミッションPOSIX
透過的圧縮できない
透過的暗号化可能（Linux4.1から）
重複排除無し
対応OSLinux
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ext4（fourth extended file system）は、Linuxのファイルシステムで、ジャーナリングファイルシステムの一つである。ext3の後継のファイルシステムで、拡張機能を使っていない場合に限りext3としてマウントできる。1EiBまでのストレージをサポートし、ファイルの断片化を防ぐextent file writingと呼ばれるシステムが導入される。ファイルのタイムスタンプは、ナノ秒単位で西暦1901年から2514年までの範囲をサポートする（ext3では秒単位で2038年まで）。Linuxカーネル 2.6.19より開発版が利用が可能になり、2.6.28[1]より安定版のファイルシステムとなった。
経緯

ext3に対して後方互換性を保ちつつ、64ビットストレージの制限を除き、パフォーマンスを向上させるために開発が始められた[2]。しかしLinuxカーネルの開発者たちは、安定性に対する懸念から、ext3に拡張を加えることに反対した[3]。その代わり、ext3のソースコードから分岐してext4と改名し、現行のext3ユーザーに影響を及ぼすことなく開発を進めることを提案した。この提案は受け入れられ、2006年6月28日、ext3のメンテナであるセオドア・ツォー (Theodore Ts'o) は新しいプロジェクトとしてext4の開発を発表した[4]。

最初の開発スナップショットはLinux 2.6.19に導入された。2008年10月11日には、ext4を安定コードとしたパッチがLinux 2.6.28のソースコードリポジトリに結合された[5]。これは開発段階の終了を意味し、ext4の採用を推奨するものであった。ext4ファイルシステムを含むLinux 2.6.28は、2008年12月25日にリリースされた[6]。
特徴
大きなボリュームサイズとファイルサイズ
ext4ファイルシステムは、最大1EiBまでのボリュームサイズ[7]と、最大16TiBまでのファイルサイズをサポートする。
エクステント
エクステントは、ext2およびext3で使われてきた伝統的なブロックマッピング方式を置き換える概念である。エクステントは連続した物理ブロックの集合であり、大きなファイルに対するパフォーマンスを改善し、フラグメンテーションの発生を減らすことができる。ext4におけるエクステントは、4KiBのブロックサイズで最大128MiBまでの連続した領域をマッピングすることができる[2]。inodeごとに4つのエクステントを格納することができる。ひとつのファイルに5つ以上のエクステントがあるとき、残りのエクステントはHtreeで構造化される。
後方互換性
ext4ファイルシステムはext3およびext2に対する後方互換性を持つ。すなわち、ext3およびext2ファイルシステムをext4ファイルシステムとしてマウントすることができる。その場合でも、わずかにパフォーマンスの向上が見られる。なぜなら、ブロック確保アルゴリズムなどの新しい機能はext3やext2でも使用できるからである。ext3ファイルシステムは部分的にext4に対する前方互換性を持つ。すなわち、ext4ファイルシステムをext3パーティションとしてマウントできる（マウントするときは「ext3」をファイルシステムタイプとして指定する）。しかし、もしext4パーティションがエクステント（ext4の重要な新機能である）を使用しているなら、ext3としてマウントすることはできなくなる。
永続的な事前確保
ext4ファイルシステムはファイルのためのディスク空き領域の事前確保を可能にする。ほとんどのファイルシステムにおけるこれまでの方法論では、ファイルが作成されたときに予約されたスペースを0で埋める形で書き込まれる。ext4においてはこの方法で要求されることはもはやない。そのかわり、新しくfallocate()システムコールがLinuxカーネルにファイルシステム用に追加され、ext4やXFSにおいて使われている。これにより互換性が維持されている。ファイルのために確保されたスペースはディスクフルによる書き込み失敗はしないことが保証され、連続していることが期待される。この機能はメディアストリーミングやデータベースで使われる。
遅延確保
ext4ファイルシステムのパフォーマンス向上のテクニックとして、allocate-on-flushと呼ばれるものがある。これは遅延確保としても知られている。つまりext4では、データがディスクにフラッシュされるまでブロックの確保が遅延される(対して一部のファイルシステムでは、データが書き込みキャッシュに入れられる場合でも、ブロックは直ちに確保される)。より大きなデータを一度に効率的に確保することにより、遅延確保はパフォーマンスを向上させ、フラグメント化を減少させる。
サブディレクトリの32000個制限の撤廃
ext3ファイルシステムにおいては、1つのディレクトリに入れられるサブディレクトリ数が32,000個に制限されている。この制限がext4ファイルシステムでは65,000個まで引き上げられ、"dir_nlink"機能を使うとそれを超える事が可能となる（親ディレクトリのリンクカウント増加は止まるだろうが）。一つのディレクトリ内のファイル数が増えた場合における性能を上げる為、Htreeインデックス（B-treeの発展版）は、ext4でデフォルトでオンになった。この機能はLinux kernel 2.6.23 から導入されている。Htreeはext3でもdir_index機能が有効であれば利用可能であった。
ジャーナルのチェックサム
ext4は信頼性を向上するため、ジャーナルにチェックサムを使用する。なぜならばジャーナルはディスクで最も使用されるファイルの一つだからである。この機能によってジャーナル過程の間ディスクI/Oの待機を安全に避ける事ができるという利点を持つ。これによりパフォーマンスが若干向上する。ジャーナルのチェックサムのテクニックは『IRON File Systems』というウィスコンシン州立大学の研究論文にインスパイアされたものである。（とりわけ6章の『トランザクション・チェックサム』の部分）[8]
オンラインのデフラグメンテーション
e4defrag により、マウント中（オンライン）でのデフラグが可能になった。ファイルシステムのフラグメンテーションを避けるための様々なテクニックによってフラグメントしにくくなっているが、それでもなお、長期間運用されたファイルシステムは時間経過によってフラグメントが発生する場合がある[9]。