TFS 已被 RedoxFS 替换，并且不再维护，TFS 的大多数功能已集成到 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，采用现代技术以实现高性能、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，因此 TFS 是为了满足 Redox OS 现代文件系统的需求而创建的，作为 ZFS 的替代品。

TFS 受 ZFS 灵感的启发，但同时也旨在模块化且易于实现。

TFS 与 terminalcloud 的同名文件系统无关。

尽管许多组件已经完成，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 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，并通过核心数线性扩展。 这可能是 TFS 的最重要特性。

• 异步

TFS 是异步的：操作可以独立发生；对磁盘的写和读不需要阻塞。

• 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压缩，只会稍微影响性能。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恢复到早期版本，自动备份系统，而不需要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），并且在父块中完成。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语义，这意味着集群永远不会被直接覆盖，而是复制到新的集群并写入。

• 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：即使在发生变异后，TFS也不会复制。如何做到这一点？它对文件的各个部分分别进行维护，这样只需复制更新的部分。

• 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，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，但不幸的是，只有少数文件系统采用了这种技术。TFS就是其中之一。

• 全部内存安全

TFS只使用用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，这会经过额外的仔细检查。

• 全面测试

TFS旨在全面测试。这通过立即揭示大量错误类别，提供了相对强大的正确性保证。

• 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

为什么您将SPECK作为默认加密算法？

• SPECK是一种相对较新的加密算法，但已经经历了许多（无效的）密码分析，因此相对安全。它具有真正良好的性能和简单的实现。可移植性是TFS设计的一个重要组成部分，真正可移植的AES实现且没有侧信道攻击比许多人想象的要难（尤其是，大多数可移植实现中都有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，它们基本上是无关的。但是，ZFS的设计在很大程度上影响了TFS。

TFS仅限于Redox吗？

• 不是，它从未打算仅限于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“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，以牺牲性能为代价获得出色的压缩比率。这种令人难以置信的慢速性能通过减少写入次数来补偿。事实上，超过50%的带有ZMicro的分配只会写入一个扇区，而不是3个。其次，无论您的磁盘有多快，它都不会接近ZMicro的性能，因为磁盘操作本质上很慢，从长远来看，压缩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，而不是重新分配，在桶中创建一个新的子表。

设计资源

我写了一些关于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。
• 随机访问压缩算法 - 本文章介绍了用于随机访问压缩的算法。
• 三进制预测余码 - 该方法的使用与创建一个优秀的自适应（无头）熵压缩器有关。
• LZ4的工作原理 - 这篇描述了LZ4压缩算法的工作原理。
• 嵌套哈希表的冲突解决 - 这篇描述了我们用于目录结构的嵌套哈希表方法。
• 原子哈希表 - 这篇描述了并发、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

lib.rs:

LZ4压缩的纯Rust实现。

有关算法的详细说明请见 此处。