TFS已被RedoxFS取代，不再维护，TFS的大部分功能已集成到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，采用现代技术以实现高性能、高空间效率和高度可扩展性。

由于ZFS的单一设计导致其实施速度慢，因此TFS是为了满足Redox OS对现代文件系统的需求而创建的，作为ZFS的替代品。

TFS受到了ZFS理念的启发，但同时也旨在实现模块化，并更容易实现。

TFS与terminalcloud的文件系统同名无关。

尽管许多组件已完成，但TFS本身尚未准备好使用。

设计目标

TFS的设计考虑了以下目标

• 并发

TFS包含非常少的锁，并力求尽可能适用于多线程系统。它使用多个真正的并发结构来管理数据，并按核心数量线性扩展。 这可能是TFS最重要的特性。

• 异步

TFS是异步的：操作可以独立进行；从磁盘的写入和读取不需要阻塞。

• 全盘压缩

TFS是第一个通过我们称为RACC（随机访问集群压缩）的方案实现完整全盘压缩的文件系统。这意味着每个集群都进行了压缩，只会略微影响性能。估计您可以获得60-120%的更多可用空间。

• 修订历史

TFS存储了每个文件的修订历史，而不增加额外开销。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

与ZFS一样，TFS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。这意味着几乎所有的数据损坏都会在读取时被检测到。

• 写时复制语义

类似于Btrfs和ZFS，TFS使用写时复制语义，这意味着集群永远不会被直接覆盖，而是复制并写入到新的集群。

• O(1)递归复制

与其他一些文件系统一样，TFS可以在常数时间内进行递归复制，但有一个独特的附加功能：TFS在修改后也不会复制。如何做到？它单独维护文件的各个部分，因此只需要复制更新的部分。

• 保证原子性

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

• 改进的缓存

版本控制系统TFS在缓存磁盘方面投入了大量精力以提高磁盘访问速度。它利用机器学习来学习模式和预测未来使用，以减少缓存未命中次数。TFS还压缩内存缓存，减少所需的内存量。

• 更好的文件监控

写时复制（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了这一特性。TFS就是其中之一。

• 全部内存安全

TFS仅使用用Rust编写的组件。因此，只有在标记为unsafe的代码中才可能出现内存不安全，这将受到额外的仔细检查。

• 全面测试覆盖

TFS的目标是在测试方面实现全面覆盖。这通过立即揭示大量错误类别，为正确性提供了相对较强的保证。

• SSD友好

TFS通过重新定位已死亡扇区来避免SSD的写限制。

• 改进的垃圾回收

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

常见问题解答（FAQ）

为什么将SPECK作为默认加密算法？

• SPECK是一种相对较新的加密算法，但它已经遭受了很多（无效的）密码分析，因此它相对安全。它具有真正良好的性能和简单的实现。可移植性是TFS设计的重要部分，而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得多（特别是，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且可移植地实现。

TFS和ZFS有多相似？

• 实际上并不相似。它们共享许多基本思想，但除此之外，它们基本上是无关的。但ZFS的设计在很大程度上塑造了TFS。

TFS仅限于Redox吗？

• 不是，它从未计划仅限于Redox。

整盘压缩是如何工作的？

• 据我所知，整盘压缩是TFS独有的。它通过将尽可能多的“页面”（虚拟数据块）收集到一个“簇”（分配单元）中来实现。通过这样做，可以简单地通过解压缩相应的簇来读取页面。

为什么ZMicro如此慢？这会影响TFS的性能吗？

• ZMicro如此慢的原因是因为它在位级别上工作，以牺牲性能的代价提供了优秀的压缩比。这种可怕的慢速性能通过减少写入次数得到了回报。实际上，使用ZMicro的超过50%的分配只需要写入一个扇区，而不用3个扇区。其次，无论你的磁盘有多快，它都无法接近ZMicro的性能，因为磁盘操作本质上是慢的，而且从整体来看，压缩的性能实际上并不重要。

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。其想法是在桶中创建一个新的子表，而不是重新分配。

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。
• 三进制作为预测残留码 - 这种使用与创建良好的自适应（无头）熵压缩器有关。
• LZ4是如何工作的 - 这描述了LZ4压缩算法的工作原理。
• 嵌套哈希表中的碰撞解决方法 - 这描述了我们在目录结构中使用的嵌套哈希表方法。
• 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，要渲染它请安装 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