为什么NTFS系统容易产生碎片而ext系列则不会？
NTFS 的碎片化倾向：
NTFS（New Technology File System）是 Windows 操作系统的主流文件系统。它在设计之初就引入了许多高级特性，例如：
主文件表（MFT Master File Table）： NTFS 使用 MFT 来存储关于所有文件和目录的元数据。MFT 本身是一个庞大的文件，包含着文件的大小、创建日期、权限、以及数据块的存放位置等信息。
动态文件大小增长： 当文件需要增长时，NTFS 会尝试在磁盘上找到一块连续的空间来容纳新增的数据。如果一块连续的空间不足，它就会将新增的数据块分散地存储在磁盘的其他位置。
文件分配表（FAT）的演变： 虽然 NTFS 的文件分配机制比 FAT 更先进，但它仍然需要某种形式的“查找表”来追踪文件数据的位置。当文件频繁增删改时，这些查找表的信息也需要不断更新，导致文件的数据块在磁盘上的分布变得零散。
预分配和磁盘空间管理： NTFS 在创建文件时会预先分配一定的空间，但这并不总是能完全满足文件的最终需求。当文件增长超过预分配空间时，就需要动态分配新的磁盘簇，这些新的簇可能并非紧邻原有数据。
目录结构的复杂性： 随着目录中文件数量的增加和文件的频繁变动，NTFS 的目录结构也会变得更加复杂，查找文件所需的磁盘I/O次数增加，间接加剧了碎片化。
文件系统日志（Journaling）： NTFS 的日志功能保证了文件系统的原子性操作，使得在断电或系统崩溃时能够恢复到一致状态。然而，日志的频繁写入也会对磁盘的写入性能造成一定压力，在某些情况下，这可能间接影响到文件数据的存放位置。
文件复制和移动： 当文件被复制或移动时，NTFS 需要在磁盘上找到新的空间来存放文件数据。如果磁盘空间不够连续，新复制的文件数据就可能分散存放。
为什么 NTFS 容易产生碎片：
综合以上几点，NTFS 的碎片化倾向主要源于其“先写入，再查找连续空间” 的动态分配策略，以及MFT 和其他元数据管理机制在频繁的文件操作下产生的查找和更新开销。当文件被频繁修改、删除、创建，或者磁盘空间不足时，NTFS 倾向于将文件的数据分散存放在磁盘上，以最快的速度完成写入操作，而不是优先寻找连续的磁盘空间。
ext 系列文件系统的“不轻易”碎片化：
ext 系列文件系统（ext2, ext3, ext4）是 Linux 内核中常用的文件系统。与 NTFS 相比，ext 系列在设计上更侧重于“延迟分配”和“空间预留”的策略，旨在减少碎片产生。
延迟分配（Delayed Allocation）： ext 系列文件系统在写入文件数据时，并不会立即将数据块分配到磁盘的物理位置。它会先将数据缓存在内存中，直到需要将数据写入磁盘时，才会尝试找到一块连续的磁盘空间来存放这部分数据。这种策略大大提高了写入效率，并且在文件数据还未完全确定大小和位置时，就能够更有效地规划磁盘空间，尽量分配连续的簇。
块组（Block Groups）和数据分配： ext 文件系统将磁盘划分为若干个块组。在分配数据块时，它会优先在文件所属的块组内寻找连续的空间。当文件持续增长时，ext 文件系统会尝试在最近的块组中寻找连续空间，以减少文件数据在不同块组之间分散的可能性。
extents（ext4 中的改进）： ext4 引入了 extents 的概念，取代了 ext2/ext3 中的间接块映射。Extent 是一种更紧凑的数据结构，它能够描述连续数据块的范围（起始块号和长度）。这意味着一个文件的数据块不再需要通过一个链表来追踪，而是直接用一个或少数几个 extent 来表示。这大大减少了元数据的大小，也使得文件数据的存放更加连续。当文件需要增长时，ext4 会尝试扩展现有的 extent，或者分配新的连续 extent，而不是像 ext2/ext3 那样频繁地分配单个数据块。
更精细的空间管理： ext 系列文件系统在管理可用磁盘空间时，通常会维护一个空闲块列表。当文件需要分配空间时，文件系统会根据一定的算法（例如，倾向于分配连续的块）来选择空闲块，从而尽量保证文件的连续性。
文件系统检查和修复： 尽管 ext 系列文件系统不易碎片化，但定期进行文件系统检查（fsck）仍然是必要的。fsck 会检查文件系统的完整性，并尝试修复任何不一致之处。在某些极端情况下，fsck 也可能对文件数据的存放位置进行一定的调整。
为什么 ext 系列“不易”碎片化：
ext 系列文件系统的碎片化相对较少，主要得益于其“延迟分配”的智能策略，以及 ext4 中 extents 的引入，使得文件数据的定位更加高效和连续。它们在设计上更倾向于在写入前就考虑数据的连续性，而不是在写入过程中再分散寻找空间。
总结：
NTFS： 采用“先写入，再查找连续空间”的策略，动态分配能力强，但文件频繁变动时容易导致数据块分散，产生碎片。
ext 系列（尤其 ext4）： 采用“延迟分配”和extents等技术，在写入前规划连续空间，显著减少碎片产生，读写效率相对更稳定。
虽然 ext 系列文件系统在设计上更不易碎片化，但任何文件系统在磁盘空间接近满载、文件频繁变动的情况下，都可能出现一定程度的碎片。然而，从普遍性和设计理念上来说，NTFS 的碎片化问题确实比 ext 系列更为突出。
网友意见
目前为止，不赞同已有的回答（一共两个）。
目前已有回答的问题：
NTFS系统也是日志文件系统，在这一点上，与ext3/ext4无本质区别。
第一个回答说NTFS是连续分配的，实际上ext3/4也是尽量连续分配的，从来没有听说ext会预留空间的说法，如果那样会造成更多的碎片。
第二个回答说的主要是FAT，FAT是用链表方式保存块索引的，但NTFS是用bitmap和extents，这一点，跟ext是一样的。
所以两位的回答都有误导的嫌疑。
当然题主的问题本身也不太正确，FAT是容易产生碎片，但NTFS不是那么容易产生碎片的，作为开发过文件系统的人，我从来没有听说过“NTFS容易产生碎片”的说法。听说最多的是FAT容易产生碎片。
从数据结构上看ext使用extents方式来标识块的位置：
就是struct ext4_inode 的这个成员：
__le32 i_block[EXT4_N_BLOCKS];/* Pointers to blocks */
其实就是一个大数组，使用类似树一样的结构来保存文件块索引。
NTFS结构的因为没有公开，但从能看到的资料上看，绝对不是用像FAT一样的链表方式保存的，也是采用类似的bitmap+extent的方式。
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回到正题，为什么NTFS比ext容易产生碎片？
首先NTFS也不是很容易产生碎片，ext也会产生碎片，对于两种分配策略相似的文件系统来说，文件系统的结构不是导致碎片多少的原因。
ext不容易产生碎片是由于Linux比较强大的延迟写入技术导致的，在写入之前，ext有足够多的机会重新分配块的位置，保证碎片更少。但不意味着就能完全避免碎片。
相比之下，由于Windows的延迟写入不如Linux强大，所以相对而言，更容易产生碎片，但NTFS远远比FAT产生的碎片要少，并且影响也小。
Windows延迟写入是因为Windows内核中对可执行文件采取了直接映射的方式（这也是为什么Windows无法删除一个正在打开的文件的原因），这种映射技术使得有些文件被强迫写入磁盘（flush），并且这种flush的次数要高于Linux，因此产生的碎片率更高一些。相比之下，Linux可以删除正在打开的文件，也不采用直接映射可执行文件的方法，这样Linux系统里，flush的次数就相对较少，所以碎片率就少一些。
如果将Linux系统的交换分区设置的足够小，使之不能有效的重新在内存或者虚拟内存中重新分配块的物理位置，那么，当磁盘分区足够大，小文件足够多的时候，Linux上ext文件系统的碎片不见得就会少。
文件系统结构如何设计，基本上都是已经定型的技术，比如bitmap，extents，B/B+树的使用等等。这些技术，主流的文件系统能用的基本都用上了，从文件系统的结构上说，很难判断它的优劣。文件系统的性能、碎片率等等受操作系统的行为影响很大，如果修改Windows或者Linux的文件系统策略，那么碎片率肯定也会发生变化。
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