TFS 已被 RedoxFS 替换，不再维护，TFS 的多数功能已集成到 RedoxFS 中

TFS：下一代文件系统

TFS 是一个模块化、快速且功能丰富的下一代文件系统，采用现代技术实现高性能、高空间效率和高度可扩展性。

TFS 的创建是为了满足 Redox OS 对现代文件系统的需求，作为对 ZFS 的替代，因为其单体设计导致实现缓慢。

TFS 受 ZFS 灵感的启发，但同时也旨在模块化和易于实现。

TFS 与 terminalcloud 的同名文件系统无关。

虽然许多组件已完善，但 TFS 本身尚未准备好使用。

设计目标

TFS 的设计考虑以下目标

• 并发

TFS 具有非常少的锁，并力求尽可能适合多线程系统。它使用多个真正的并发结构来管理数据，并通过核心数量进行线性扩展。 这也许是 TFS 最重要的特性。

• 异步

TFS 是异步的：操作可以独立进行；对磁盘的读写不需要阻塞。

• 全盘压缩

TFS 是第一个通过我们称之为 RACC（随机访问簇压缩）的方案实现完整全盘压缩的文件系统。这意味着每个簇都进行压缩，只会对性能产生轻微影响。估计您将获得 60-120% 的更多可用空间。

• 修订历史

TFS 存储每个文件的修订历史记录，而不增加额外的开销。这意味着您可以将任何文件回滚到早期版本，自动备份系统，而无需从复制中产生额外开销。

• 数据完整性

TFS 与 ZFS 一样，存储文件的完整校验和（不仅仅是元数据），而且是在父块上完成的。这意味着在读取时几乎可以检测到所有数据损坏。

• 写时复制语义

类似于 Btrfs 和 ZFS，TFS 使用 CoW（写时复制）语义，这意味着永远不会直接覆盖任何簇，而是将其复制并写入新簇。

• O(1) 递归复制

与其他文件系统类似，TFS 可以以常数时间进行递归复制，但有一个独特的特点：即使在它被修改后，TFS 也不会复制。如何实现？它单独维护文件的各个段，这样只需复制更新的段。

• 保证原子性

系统永远不会进入不一致的状态（除非硬件故障），这意味着意外断电永远不会损坏系统。

• 改进的缓存

TFS 在缓存磁盘以提高磁盘访问速度方面投入了大量精力。它使用机器学习来学习模式并预测未来的使用情况，以减少缓存未命中次数。TFS 还压缩内存中的缓存，减少所需的内存量。

• 更好的文件监控

CoW非常适合高性能、可扩展的文件监控，但遗憾的是，只有少数文件系统采用这种方式。TFS就是其中之一。

• 所有内存安全

TFS仅使用用Rust编写的组件。因此，只有在标记为unsafe的代码中才可能发生内存不安全，而这些代码会被额外仔细检查。

• 全面测试

TFS旨在实现全面的测试。这通过立即揭示大量错误类别，为正确性提供了相对强大的保证。

• SSD友好

TFS通过重新定位已死扇区来避免SSD的写入限制。

• 改进的垃圾收集

TFS使用Bloom过滤器进行高效且快速的垃圾收集。TFS允许文件系统垃圾收集器在后台运行，而不会阻塞文件系统的其余部分。

常见问题解答（FAQ）

为什么使用SPECK作为默认加密算法？

• SPECK是一种相对较新的加密算法，但已经经历了大量的（无效的）密码分析，因此相对安全。它具有非常好的性能和简单的实现。可移植性是TFS设计的重要部分，真正没有侧信道攻击的可移植AES实现比许多人想象的要困难（尤其是，大多数可移植实现中存在SubBytes的问题）。SPECK没有这个问题，因此可以以最小的努力安全地实现可移植性。

TFS与ZFS有多相似？

• 实际上并不相似。它们有很多基本想法，但除此之外，它们基本上是无关的。但ZFS的设计对TFS产生了很大影响。

是TFS只用于Redox吗？

• 不是，它从未打算只用于Redox。

整个磁盘压缩是如何工作的？

• 据我所知，整个磁盘压缩是TFS独有的。它是通过将尽可能多的“页面”（虚拟数据块）收集到“簇”（分配单元）中实现的。通过这样做，可以通过简单地解压缩相应的簇来读取页面。

为什么ZMicro这么慢？它会影响TFS的性能吗？

• ZMicro之所以这么慢，是因为它是在位级别上工作的，以极好的压缩比牺牲了性能。这种极慢的性能通过减少写入次数得到了补偿。实际上，超过50%的ZMicro分配只写一个扇区，而相比之下，写3个扇区。其次，无论你的磁盘有多快，它都不会达到ZMicro的性能，因为磁盘操作本质上就是慢的，从长远来看，压缩的性能并不重要。

可扩展哈希或B+树？

• 都不是。TFS使用树和哈希表的组合：嵌套哈希表，这是一种哈希树的形式。其想法是，而不是重新分配，可以在桶中创建一个新的子表。

设计资源

我写过一些关于TFS设计的文章。

• SeaHash: 解释 - 这描述了为TFS设计的默认校验和算法。
• 关于随机访问压缩 - 这篇文章描述了用于随机访问压缩的算法。
• 三元作为预测残差码 - 该技术的应用与创建良好的自适应（无头）熵压缩器相关。
• LZ4是如何工作的 - 这描述了LZ4压缩算法的工作原理。
• 嵌套哈希表中的冲突解决 - 这描述了我们用于目录结构的嵌套哈希表方法。
• 原子哈希表 - 这描述了并发、内存中的哈希表/键值存储。

规范

完整的规范可以在 specification.tex 中找到，要渲染它需要安装 texlive 或其他带有XeTeX的发行版，并运行

xelatex --shell-escape specification.tex

然后打开名为 specification.pdf 的文件