TFS 已被 RedoxFS 取代，不再维护，TFS 的许多功能已集成到 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伸缩性。

由于 ZFS 的单体设计导致实现缓慢，TFS 是出于对 Redox OS 现代文件系统需求而创建的，作为 ZFS 的替代品。

TFS 受 ZFS 思想的启发，同时旨在模块化且易于实现。

TFS 与 terminalcloud 的同名文件系统无关。

虽然许多组件已完成，但 TFS 本身尚未准备就绪。

设计目标

TFS 的设计考虑以下目标

• 并发

TFS 锁定很少，旨在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：操作可以独立发生；磁盘的读写不必阻塞。

• 全盘压缩

TFS 是第一个采用我们称之为 RACC（随机访问簇压缩）方案进行完整全盘压缩的文件系统。这意味着每个簇都进行压缩，只会略微影响性能。估计可以获得 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，而不增加额外的开销。这意味着您可以恢复任何文件的早期版本，自动备份系统而无需额外的复制开销。

• 数据完整性

与 ZFS 一样，TFS 存储文件的完整校验和（而不仅仅是元数据），并且在父块中执行此操作。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

与Btrfs和ZFS类似，TFS使用CoW（Copy-on-Write）语义，这意味着永远不会直接覆盖集群，而是将其复制并写入一个新的集群。

• 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，但有一个独特的补充：TFS在发生变异后不会进行复制。如何？它单独维护文件的各个段，这样只需要复制更新的段。

• 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在缓存磁盘以加快磁盘访问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，以减少缓存未命中次数。TFS还压缩内存缓存，减少了所需的内存量。

• 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了这一特性。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的代码中才可能出现内存不安全，这些代码会进行额外的仔细检查。

• 全面测试覆盖

TFS旨在在测试方面实现全面覆盖。这通过立即揭示大量错误类别，提供了相对较强的正确性保证。

• SSD友好

TFS通过重新定位已死亡扇区来避免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

为什么您使用SPECK作为默认加密算法？

• SPECK是一种相对较新的加密算法，但已经经历了很多（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，真正可移植且没有侧通道攻击的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地实现可移植性。

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，它们基本上没有联系。但ZFS的设计在很大程度上影响了TFS。

TFS是仅限Redox的吗？

• 不是的，它从未打算仅限于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。它通过将尽可能多的“页面”（虚拟数据块）收集到一个“集群”（分配单元）中来实现。通过这样做，可以通过简单地解压缩相应的集群来读取页面。

为什么ZMicro这么慢？它会影响到TFS的性能吗？

• ZMicro之所以如此慢，是因为它在位级别上工作，以牺牲性能为代价提供了优秀的压缩比。这种可怕的低性能通过减少写入次数得到了补偿。事实上，超过50%的ZMicro分配将仅写入一个扇区，而相比之下，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缓慢的，而且从整体来看，压缩性能真的不重要。

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。其思想是在桶中创建一个新的子表，而不是重新分配。

关于设计的资源

我已撰写多篇关于TFS设计的文章。

• SeaHash: Explained - 这描述了为TFS设计的默认校验和算法。
• 关于随机访问压缩 - 本文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优秀的自适应（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。
• 嵌套哈希表冲突解决 - 这描述了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

完整规范可在 specification.tex 文件中找到，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

lib.rs:

小端格式编码和解码。

这是出于对 byteorder 包的挫败感而创建的，我觉得它的API很重，因此我创建了此包。