Ext4 和 Btrfs 是两种常见的 Linux 文件系统。虽然它们都用于存储和管理数据，但在设计目标、功能和使用场景上有很大的差异。下面是它们的详细对比：
1. 基本概述
Ext4（Fourth Extended File System）：
- Ext4 是 Ext 系列文件系统的第四代，是目前大多数 Linux 发行版的默认文件系统。它是 Ext3 的改进版，专注于稳定性和性能。
- Ext4 被广泛使用，因其稳定、成熟、可靠，适合桌面和服务器环境，尤其是在不需要高级功能的场合。
Btrfs（B-tree File System）：
- Btrfs 是一个更现代的文件系统，设计之初就考虑了更多的功能，例如快照、子卷、内置 RAID、透明压缩和数据校验等。它旨在替代 Ext 系列，成为下一代的默认 Linux 文件系统。
- Btrfs 更适合复杂存储环境，尤其是在需要高级存储功能的服务器、虚拟化或容器化应用中。
2. 数据完整性与校验
Ext4：Ext4 文件系统没有内置的数据完整性校验功能，无法主动检测和修复数据损坏。如果磁盘或文件系统出现故障，数据可能会遭到破坏而不会被立即发现。
Btrfs：Btrfs 具有内置的数据完整性校验功能，它为所有数据和元数据计算并存储校验和。当读取数据时，Btrfs 会验证数据的完整性，如果发现错误，并且系统配置了冗余机制（如 RAID 1），Btrfs 可以自动修复损坏的数据。
3. 快照与备份
Ext4：Ext4 没有原生支持快照功能。如果需要快照功能，通常需要借助 LVM（逻辑卷管理器）等外部工具来创建卷级快照。
Btrfs：Btrfs 原生支持快照功能，用户可以快速创建只读或可写的快照。快照是高效的备份方式，因为它不会复制整个文件系统，而是通过写时复制（COW）技术仅在数据发生更改时才占用额外的存储空间。
4. 子卷管理
Ext4：Ext4 不支持子卷功能，它的分区和卷管理相对简单，每个分区独立管理，没有子卷的概念。
Btrfs：Btrfs 支持子卷，子卷类似于独立的文件系统，但它们共享同一存储空间。子卷可以单独挂载、备份和管理，适合复杂的多用途系统或分区需求。
5. 性能
Ext4：在普通桌面和服务器环境中，Ext4 通常表现出良好的性能，特别是在处理小文件和元数据操作时。它经过多年优化，非常适合传统文件系统的使用场景。
Btrfs：Btrfs 在处理大文件和复杂存储需求时表现较好，尤其是使用快照、子卷和压缩功能时。但在某些情况下（例如对元数据频繁进行小规模读写操作），Btrfs 的性能可能不如 Ext4 稳定。
6. 压缩支持
Ext4：Ext4 不支持文件系统级别的透明压缩。如果需要压缩功能，必须使用外部工具（如
gzip、bzip2）对文件进行压缩处理。Btrfs：Btrfs 支持透明压缩功能，用户可以通过启用 Btrfs 的压缩选项来自动压缩文件数据。支持的压缩算法包括 zlib、LZO 和 ZSTD，能够节省存储空间并在一定程度上提升 I/O 性能。
7. RAID 支持
Ext4：Ext4 不直接支持 RAID 功能。如果需要 RAID，通常使用软件 RAID（如 mdadm）或硬件 RAID 来实现。
Btrfs：Btrfs 原生支持 RAID 功能，支持 RAID 0、RAID 1、RAID 5、RAID 6 和 RAID 10。用户可以直接在 Btrfs 中配置 RAID，无需借助外部工具。这使得 Btrfs 能够更轻松地在多磁盘环境中提供数据冗余和性能提升。
8. 文件系统扩展与收缩
Ext4：Ext4 支持在线扩展文件系统大小，可以在文件系统挂载的情况下扩展其大小。但要收缩文件系统，必须在卸载分区后操作。
Btrfs：Btrfs 支持在线扩展和收缩文件系统大小，无需卸载文件系统即可调整存储空间。这使得 Btrfs 更加灵活，适合动态调整存储需求的环境。
9. 最大文件和分区大小
Ext4：
- 最大单个文件大小：16TB
- 最大分区大小：1EB（通常实际限制为 16TB）
Btrfs：
- 最大单个文件大小：16EB
- 最大分区大小：16EB
- Btrfs 支持的最大文件和分区大小远超 Ext4，适合大规模存储场景。
10. 稳定性
Ext4：经过多年的使用和优化，Ext4 是一个非常稳定的文件系统，适用于生产环境，特别是桌面和服务器场景。Ext4 因其成熟性和可靠性，被认为是 Linux 中最稳定的文件系统之一。
Btrfs：Btrfs 作为较新的文件系统，虽然具有很多强大的功能，但其某些功能（如 RAID 5 和 RAID 6）在某些情况下还存在稳定性问题。尽管如此，Btrfs 在一般应用场景中已经足够稳定，许多 Linux 发行版（如 openSUSE 和 Fedora）已经将其作为默认文件系统使用。
11. 社区支持和应用场景
Ext4：由于其成熟性，Ext4 在桌面和服务器中被广泛使用，几乎所有 Linux 发行版都支持它。它是传统工作负载（如文件存储、简单服务器应用等）的首选文件系统。
Btrfs：Btrfs 社区仍在积极开发中，虽然它在一些生产环境中被使用，但更多的是应用在需要高级功能（如快照、子卷、压缩、RAID 支持）的场景下。适合虚拟化、容器化环境以及数据中心等需要灵活存储管理的场景。
总结：
- Ext4 是一个成熟、稳定、高效的文件系统，适合大多数传统桌面和服务器环境。它简单易用，并且性能在常规工作负载下表现优异。
- Btrfs 提供了更强大的功能，如快照、子卷、内置 RAID、透明压缩和数据校验等，非常适合复杂的存储需求和多磁盘环境。虽然 Btrfs 仍然存在一些稳定性问题（特别是在 RAID 5/6 上），但在需要高级数据管理和灵活存储的场景中，Btrfs 是一个有力的选择。
选择 Ext4 还是 Btrfs 取决于用户的具体需求。如果您需要简单、稳定的文件系统，Ext4 是不错的选择；如果您需要快照、压缩和 RAID 等高级功能，Btrfs 可能更适合。