Para muitos arquivos pequenos, eu recomendaria o Reiser sobre o ext3, xfs, jfs ..., embora eu tenha ouvido que o ext4 é muito melhor (ou seja, oposto ao que o poise diz) do que suas encarnações anteriores para esse padrão de acesso.
O Reiser faz com que muitos dos arquivos estruturem a árvore de inode - então funciona muito bem quando se lida com arquivos pequenos.
No entanto, as diferenças de comportamento entre os principais sistemas de arquivos são relativamente pequenas comparadas aos benefícios que você obterá tendo memória física suficiente para armazenar em cache / buffer efetivamente.
and scanning directories to see which files have been modified.
Esta é uma maneira ruim para resolver o problema - mesmo que seja relativamente simples. Se for assim tão importante, pense em escrever um manipulador inotify para indexar os mods.
OTOH, se você estiver usando SSD flash (o que lhe dará tempos de busca muito baixos), eu recomendaria usar um fs que distribui a gravação de forma mais eficaz por motivos de longevidade - por exemplo, JFFS2