Squashfs 4.0 檔案系統¶
Squashfs 是一個用於 Linux 的壓縮只讀檔案系統。
它使用 zlib、lz4、lzo、xz 或 zstd 壓縮來壓縮檔案、inode 和目錄。系統中的 inode 非常小，並且所有塊都被打包以最大限度地減少資料開銷。支援大於 4K 的塊大小，最大可達 1M 位元組（預設塊大小為 128K）。
Squashfs 適用於通用的只讀檔案系統用途，適用於歸檔用途（即在可以使用 .tar.gz 檔案的情況下），以及在受限的塊裝置/記憶體系統（例如，嵌入式系統）中，需要低開銷。
郵件列表（核心程式碼）：linux-fsdevel@vger.kernel.org 網站：github.com/plougher/squashfs-tools
1. 檔案系統特性¶
Squashfs 檔案系統特性與 Cramfs 比較
最大檔案系統大小 |
2^64 |
256 MiB |
最大檔案大小 |
~ 2 TiB |
16 MiB |
最大檔案數 |
無限制 |
無限制 |
最大目錄數 |
無限制 |
無限制 |
每個目錄的最大條目數 |
無限制 |
無限制 |
最大塊大小 |
1 MiB |
4 KiB |
元資料壓縮 |
是 |
否 |
目錄索引 |
是 |
否 |
稀疏檔案支援 |
是 |
否 |
尾端打包（片段） |
是 |
否 |
可匯出（NFS 等） |
是 |
否 |
硬連結支援 |
是 |
否 |
readdir 中的“.”和“..” |
是 |
否 |
真實的 inode 編號 |
是 |
否 |
32 位 uids/gids |
是 |
否 |
檔案建立時間 |
是 |
否 |
Xattr 支援 |
是 |
否 |
ACL 支援 |
否 |
否 |
Squashfs 壓縮資料、inode 和目錄。此外，inode 和目錄資料高度壓縮，並在位元組邊界上打包。每個壓縮 inode 的平均長度為 8 位元組（確切長度隨檔案型別而變化，即常規檔案、目錄、符號連結和塊/字元裝置 inode 具有不同的大小）。
2. 使用 Squashfs¶
由於 squashfs 是隻讀檔案系統，因此必須使用 mksquashfs 程式來建立填充的 squashfs 檔案系統。這個和其他 squashfs 實用程式很可能由您的 linux 發行版打包（稱為 squashfs-tools）。原始碼可以從 github.com/plougher/squashfs-tools 獲取。使用說明也可以從該站點獲取。
2.1 掛載選項¶
errors=%s |
指定 squashfs 錯誤是否觸發核心 panic
|
||||||||||
threads=%s |
選擇解壓縮模式或執行緒數 如果設定了 SQUASHFS_CHOICE_DECOMP_BY_MOUNT
如果 SQUASHFS_CHOICE_DECOMP_BY_MOUNT 未設定，並且 SQUASHFS_DECOMP_MULTI 和 SQUASHFS_MOUNT_DECOMP_THREADS 都已設定
|
3. Squashfs 檔案系統設計¶
一個 squashfs 檔案系統最多由九個部分組成，這些部分按位元組對齊打包在一起
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| superblock |
|---------------|
| compression |
| options |
|---------------|
| datablocks |
| & fragments |
|---------------|
| inode table |
|---------------|
| directory |
| table |
|---------------|
| fragment |
| table |
|---------------|
| export |
| table |
|---------------|
| uid/gid |
| lookup table |
|---------------|
| xattr |
| table |
---------------
壓縮資料塊在從源目錄讀取檔案時寫入檔案系統，並檢查重複項。一旦寫入所有檔案資料，就會寫入已完成的 inode、目錄、片段、匯出、uid/gid 查詢和 xattr 表。
3.1 壓縮選項¶
壓縮器可以選擇支援壓縮特定選項（例如字典大小）。如果使用了非預設壓縮選項，則將這些選項儲存在此處。
3.2 Inode¶
元資料（inode 和目錄）在 8K 位元組的塊中壓縮。每個壓縮塊都以兩個位元組的長度為字首，如果該塊未壓縮，則設定最高位。如果設定了 -noI 選項，或者如果壓縮塊大於未壓縮塊，則該塊將未壓縮。
Inode 被打包到元資料塊中，並且不對齊到塊邊界，因此 inode 重疊壓縮塊。Inode 由一個 48 位數字標識，該數字對包含 inode 的壓縮元資料塊的位置以及 inode 放置在該塊中的位元組偏移量進行編碼 (<塊, 偏移量>)。
為了最大化壓縮，每種檔案型別（常規檔案、目錄、裝置等）都有不同的 inode，inode 內容和長度隨型別而變化。
為了進一步最大化壓縮，定義了兩種型別的常規檔案 inode 和目錄 inode：為頻繁出現的常規檔案和目錄最佳化的 inode，以及必須儲存額外資訊的擴充套件型別。
3.3 目錄¶
與 inode 一樣，目錄被打包到壓縮的元資料塊中，儲存在目錄表中。使用包含目錄的元塊的起始地址和解壓縮塊的偏移量 (<塊, 偏移量>) 訪問目錄。
目錄以稍微複雜的方式組織，而不僅僅是檔名列表。該組織利用了這樣一個事實：檔案的 inode（在大多數情況下）將位於同一個壓縮元資料塊中，因此可以共享起始塊。因此，目錄以兩級列表組織，目錄標頭包含共享起始塊值，以及一系列目錄條目，每個條目共享共享起始塊。一旦/如果 inode 起始塊發生變化，就會寫入新的目錄標頭。目錄標頭/目錄條目列表會重複多次，直到需要為止。
目錄已排序，並且可以包含目錄索引以加快檔案查詢速度。目錄索引儲存每個元塊一個條目，每個條目儲存索引/檔名對映到每個元資料塊中的第一個目錄標頭。目錄按字母順序排序，在查詢時，索引會線性掃描，查詢按字母順序大於正在查詢的檔名的第一個檔名。此時，已經找到了檔名所在的元資料塊的位置。索引的總體思路是確保只需要解壓縮一個元資料塊即可進行查詢，而不管目錄的長度如何。該方案的優點是不需要額外的記憶體開銷，並且不需要磁碟上的額外儲存空間。
3.4 檔案資料¶
常規檔案由一系列連續的壓縮塊和/或壓縮片段塊（尾端打包塊）組成。每個資料塊的壓縮大小儲存在檔案 inode 中包含的塊列表中。
為了加快讀取“大”檔案（256 Mbytes 或更大）時對資料塊的訪問速度，程式碼實現了一個索引快取，該快取快取從塊索引到磁碟上的資料塊位置的對映。
索引快取允許 Squashfs 處理大檔案（高達 1.75 TiB），同時在磁碟上保留一個簡單且節省空間的塊列表。快取被分成多個槽，最多快取八個 224 GiB 檔案（128 KiB 塊）。更大的檔案使用多個槽，1.75 TiB 檔案使用所有 8 個槽。索引快取旨在節省記憶體，預設使用 16 KiB。
3.5 片段查詢表¶
常規檔案可以包含一個片段索引，該索引使用片段查詢表對映到磁碟上的片段位置和壓縮大小。此片段查詢表本身以壓縮形式儲存到元資料塊中。第二個索引表用於定位這些。為了加快訪問速度（並且因為它很小），此第二個索引表在掛載時讀取並快取在記憶體中。
3.6 Uid/gid 查詢表¶
為了提高空間效率，常規檔案儲存 uid 和 gid 索引，這些索引使用 id 查詢錶轉換為 32 位 uids/gids。此表以壓縮形式儲存到元資料塊中。第二個索引表用於定位這些。為了加快訪問速度（並且因為它很小），此第二個索引表在掛載時讀取並快取在記憶體中。
3.7 匯出表¶
為了使 Squashfs 檔案系統可匯出（透過 NFS 等），檔案系統可以選擇性地（使用 -no-exports Mksquashfs 選項停用）包含一個 inode 編號到 inode 磁碟位置查詢表。這是必需的，以便 Squashfs 將檔案控制代碼中傳遞的 inode 編號對映到磁碟上的 inode 位置，這在匯出程式碼重新例項化過期的/重新整理的 inode 時是必需的。
此表以壓縮形式儲存到元資料塊中。第二個索引表用於定位這些。為了加快訪問速度（並且因為它很小），此第二個索引表在掛載時讀取並快取在記憶體中。
3.8 Xattr 表¶
xattr 表包含每個 inode 的擴充套件屬性。每個 inode 的 xattr 儲存在一個列表中，每個列表條目包含一個型別、名稱和值欄位。型別欄位對 xattr 字首（“user.”、“trusted.” 等）進行編碼，並且還對應該如何解釋名稱/值欄位進行編碼。當前，該型別指示值是內聯儲存（在這種情況下，值欄位包含 xattr 值）還是離線儲存（在這種情況下，值欄位儲存對實際值的儲存位置的引用）。這允許離線儲存大值，從而提高掃描和查詢效能，並且還允許對值進行去重，該值儲存一次，所有其他出現都儲存對該值的離線引用。
xattr 列表被打包到壓縮的 8K 元資料塊中。為了減少 inode 中的開銷，而不是將 xattr 列表的磁碟上位置儲存在每個 inode 中，而是儲存一個 32 位 xattr id。此 xattr id 使用第二個 xattr id 查詢表對映到 xattr 列表的位置。
4. TODO 和未解決的問題¶
4.1 TODO 列表¶
實現 ACL 支援。
4.2 Squashfs 內部快取¶
Squashfs 中的塊是壓縮的。為了避免重複解壓縮最近訪問的資料，Squashfs 使用兩個小的元資料和片段快取。
該快取不用於檔案資料塊，這些資料塊以正常方式在頁面快取中解壓縮和快取。該快取用於臨時快取由於元資料（即 inode 或目錄）或片段訪問而讀取的片段和元資料塊。由於元資料和片段被打包到塊中（以獲得更大的壓縮），因此讀取特定的元資料或片段將檢索已與其打包的其他元資料/片段，由於引用區域性性，這些元資料/片段可能在不久的將來被讀取。臨時快取它們可確保它們可用於不久的將來的訪問，而無需額外的讀取和解壓縮。
將來，此內部快取可能會被使用核心頁面快取的實現所取代。由於頁面快取以頁面大小的單元執行，這可能會在鎖定和相關的競爭條件方面引入額外的複雜性。