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。

TFS是由于Redox OS需要现代文件系统来替代ZFS（由于其单体设计而证明实现缓慢）而创建的。

TFS受到了ZFS理念的启发，但同时也旨在实现模块化和易于实现。

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包含很少的锁，并旨在尽可能适合多线程系统。它使用多个真正并发的数据结构来管理数据，并按核心数量线性扩展。 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；磁盘的读写操作不需要阻塞。

• 全盘压缩

TFS是第一个采用我们称之为RACC（随机访问集群压缩）方案实现完整全盘压缩的文件系统。这意味着每个集群仅进行压缩，对性能的影响微乎其微。据估计，您可以得到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。这意味着您可以恢复任何文件到早期版本，自动备份系统，而无需复制带来的额外开销。

• 数据完整性

TFS，如ZFS一样，存储文件的完整校验和（而不仅仅是元数据），并且在父块上执行。这意味着几乎所有数据损坏都会在读取时被发现。

• 写时复制语义

类似于Btrfs和ZFS，TFS使用CoW（Copy on Write）语义，这意味着簇永远不会被直接覆盖，而是复制并写入一个新的簇。

• 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在变异后不会复制。如何实现？它单独维护文件的段，因此只需复制已更新的段。

• 保证原子性

系统永远不会进入不一致的状态（除非硬件出现故障），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还将内存缓存进行压缩，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了这一技术。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，内存不安全仅在标记为unsafe的代码中才可能发生，这些代码会额外仔细检查。

• 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的扇区来避免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）

为什么您将SPECK用作默认加密算法？

• SPECK是一种相对较新的加密算法，但它已经经历了大量的（无效的）密码分析，因此它相对安全。它具有非常好的性能和简单的实现。可移植性是TFS设计的一个重要部分，真正可移植的AES实现没有副作用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，因此可以以最少的努力安全地可移植地实现。

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，也从未打算仅限于Redox。

全盘压缩是如何工作的？

• 据我所知，全盘压缩是TFS独有的。它是通过收集尽可能多的“页面”（虚拟数据块）到一个“簇”（分配单元）来实现的。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如此慢？它会影响TFS的性能吗？

• ZMicro如此慢的原因是因为它在位级别上工作，以优异的压缩比牺牲了性能。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分配将只写入一个扇区，而相比之下，3个扇区。其次，无论你的磁盘有多快，它都无法达到ZMicro的性能，因为磁盘操作本质上就是慢的，从整体角度来看，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。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

我已撰写多篇关于TFS设计方面的文章

• SeaHash: 解释 - 本文介绍了为TFS设计的默认校验和算法。
• 关于随机访问压缩 - 本帖描述了用于随机访问压缩的算法。
• 三进制作为预测残差码 - 该技术的应用与创建良好的自适应（无头）熵压缩器有关。
• LZ4是如何工作的 - 本文描述了LZ4压缩算法的工作原理。
• 嵌套哈希表的冲突解决 - 本文介绍了我们用于目录结构的嵌套哈希表方法。
• 原子哈希表 - 本文描述了并发、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 或其他包含XeTeX的发行版，然后运行

xelatex --shell-escape specification.tex

然后打开名为 specification.pdf 的文件

lib.rs:

SPECK分组密码的实现。

SPECK是由美国国家安全局设计的一个非常简单的分组密码。它以结构简单和代码量小而闻名，可以只占用几行代码，同时仍然保持安全性。