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We systematically compare ext4, XFS, and Btrfs on NVMe SSDs while holding hardware and workloads constant. By integrating block I/O (fio), metadata-intensive (fs_mark), and transactional (SQLite) tests, we quantify random-I/O latency (p50/p95/p99), 1 MB sequential bandwidth, file-creation throughput, and database execution time. The results show that ext4 minimizes tail latency, XFS achieves higher large-block throughput, and Btrfs lags in metadata-heavy workloads but offers built-in features such as snapshots and compression. Our findings empirically link filesystem design (journaling/CoW, allocation groups) to observed performance, providing guidance for workload-aware filesystem selection and future expansion to RAID and next-generation filesystems.

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본 논문은 NVMe SSD 환경에서 ext4, XFS, Btrfs의 성능을 동일 하드웨어·워크로드 하에서 체계적으로 비교하였다. 블록 I/O(fio), 메타데이터 중심(fs_mark), 트랜잭션 기반(SQLite) 실험을 통합하여, 랜덤 I/O 지연 분 포(p50/p95/p99), 1MB 순차 처리량, 파일 생성 속도(files/sec), DB 실행 시간을 정량화했다. 결과적으로 ext4는 랜덤 I/O에서 안정적인 지연 특성을, XFS는 대용량 순차 쓰기에서 높은 처리량을, Btrfs는 메타데이터 작업에서 낮은 성능을 보였다. 다만 Btrfs는 스냅샷·압축 등 데이터 관리 기능을 본질적으로 제공하여 무결성 중심 환경에 서 선택지가 될 수 있다. 본 연구는 파일시스템 구조(저널링/CoW, AG 등)와 성능의 상관관계를 실험적으로 제시 함으로써, 워크로드 특성에 따른 실무적 선택 기준을 제공한다. 향후 RAID/장기부하 및 차세대 파일시스템으로 비교 범위를 확장할 예정이다.