Mikulaš Patočka, jedan od LVM-ovih programera i izumitelj nekoliko izuma za optimizaciju skladišta u Red Hat-u, je uveo novi sistem datoteka NVFS na mailing listu Linux kernela.
Ovaj novi sistem ima za cilj stvaranje brzog i kompaktnog sistema datoteka za trajne memorijske čipove (NVM, na primjer NVDIMM), koji kombinira performanse RAM-a s mogućnošću trajnog pohranjivanja sadržaja.
Pri razvoju NVFS-a uzeta su u obzir iskustva FS NOVA, u 2017. stvoren posebno za NVM memoriju, ali nije uključen u Linux kernel i s ograničenom podrškom za Linux kernele od 4.13 do 5.1.
Predloženi FS NVFS mnogo je jednostavniji od NOVE (4972 retka koda vs 21459), pruža uslužni program fsck, ima bolje performanse, podržava proširene atribute (xattrs), sigurnosne oznake, ACL-ove i kvote, ali ne podržava snimke.
NVFS arhitektura je bliska FS Ext4 i dobro se uklapa u model sistema datoteka zasnovan na VFS podsistemu, što omogućava minimaliziranje broja srednjih slojeva i snalaženje s modulom koji ne zahtijeva zakrpe jezgre.
NVFS koristi DAX sučelje jezgre za direktan pristup uređajima trajna pohrana, zaobilazeći predmemoriju stranica. Da bi se optimizirao rad s NVM memorijom, koja koristi adresiranje bajtova, sadržaj pogona preslikava se u linearni adresni prostor jezgre bez upotrebe tradicionalnog sloja blokovskih uređaja i srednje predmemorije. Koristi se za spremanje sadržaja direktorija korijenskog stabla (korijensko stablo), u kojem se svako proheshirovano ime datoteke i hash vrijednost koriste za pretraživanje stabla.
Integritet podataka osigurava se putem mehanizma "ažuriranja" (kao u FreeBSD UFS i OpenBSD FFS) bez upotrebe dnevnika.
Da bi se izbjegla oštećenja datoteka u NVFS, lOperacije razmjene podataka su grupirane takav da pad ne može dovesti do gubitka blokova ili inoda, a integritet struktura vraća uslužni program fsck.
Uslužni program fsck je višestruko navojan i pruža grube performanse od 1,6 miliona inoda u sekundi.
- U referentnim vrijednostima, NVFS je izveo operaciju kopiranja stabla sa izvorima Linux jezgra u NVM memoriji približno 10% brže od NOVA-e, 30% brže od ext4 i 37% brže od XFS-a.
- U testu pretraživanja podataka, NVFS je bio brži od NOVA-e za 3%, a ext4 i XFS za 15% (ali s aktivnom predmemorijom diska utvrđeno je da je NOVA sporija za 15%).
- U testu Million Directory Operations, NVFS je nadmašio NOVA za 40%, ext4 za 22% i XFS za 46%. Pri simulaciji aktivnosti DBMS-a, sistem datoteka NVFS nadmašio je NOVA za 20%, ext4 za 18 puta i XFS za 5 puta. U fs_mark testu, NVFS i NOVA bili su približno isti, dok su ext4 i XFS zaostajali otprilike 3 puta.
Do zaostajanja tradicionalnih FS-a u NVM memoriji dolazi zbog činjenice da nisu dizajnirani za adresiranje bajtova koji se koristi u trajnoj memoriji, koja nalikuje uobičajenoj RAM memoriji.
Čitanje običnih pogona pruža atomskost rada na nivou sektorskog čitanja / pisanja, dok NVM memorija omogućava pristup na nivou pojedinačnih mašinskih riječi.
Pored toga, tradicionalni sistemi datoteka pokušavaju smanjiti intenzitet pristupa medijima, što se očito smatra sporijim od RAM-a, a također pokušavaju grupirati operacije kako bi osigurali sekvencijalno čitanje prilikom upotrebe tvrdih diskova, obradu redova zahtjeva, borbu protiv fragmentacije i razdvajanje prioriteta za obavljanje različitih operacijama.
Za NVM memoriju takve komplikacije su nepotrebne, jer je brzina pristupa podacima usporediva sa RAM-om.
Izvor: https://lkml.org/lkml/2020/9/15/517