TFS 已被 RedoxFS 替代，并且不再维护，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 需要一个现代文件系统而创建的，作为对 ZFS 的替代，ZFS 由于其单体设计而证明实现缓慢。

TFS 受 ZFS 理念的启发，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。

虽然许多组件已完整，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；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之为 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。据估计，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，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，而不需要从复制中产生额外开销。

• 数据完整性

TFS，类似于 ZFS，存储文件的完整校验和（不仅仅是元数据），并且在父块上完成。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，这意味着永远不会直接覆盖任何集群，而是复制到新集群并写入。

• O(1) 递归复制

像其他一些文件系统一样，TFS 可以以常数时间进行递归复制，但有一个独特的补充：TFS 即使在修改后也不会复制。如何？它独立维护文件的各个部分，这样只需复制已更新的部分。

• 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速度方面投入了大量努力。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种技术。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，这些代码会被额外仔细检查。

• 全面覆盖测试

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，为正确性提供了相对强大的保证。

• SSD友好

TFS试图通过重新定位已死扇区来避免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，尽管它已经经历了大量的（无效的）密码分析，但相对较为安全。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，而真正可移植的AES实现（没有副作用通道攻击）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，它们基本上是无关的。但ZFS的设计对TFS的设计产生了很大影响。

TFS仅限于Redox系统吗？

• 不，它从未计划仅限于Redox系统。

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。通过这种方式，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出色的压缩比。这种可怕的性能是通过减少写入次数来弥补的。实际上，使用ZMicro的分配中有超过50%只会写入一个扇区，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，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，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

我写了一些关于TFS设计的文章。

• SeaHash: 解释 - 这篇博客解释了为TFS设计的默认校验和算法。
• 关于随机访问压缩 - 这篇博客描述了用于随机访问压缩的算法。
• LZ4工作原理 - 这篇博客描述了LZ4压缩算法的工作原理。
• How LZ4 works - 这篇博客描述了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:

对 type_name API 的安全包装。