Mikuláš Patocka, un dels desenvolupadors de LVM i inventor de diversos invents d'optimització d'emmagatzematge en Xarxa Hat, ha introduït el nou sistema d'arxius NVFS a la llista de correu de el nucli de Linux.
Aquest nou sistema té com a objectiu de crear un sistema d'arxius ràpid i compacte per xips de memòria no volàtil (NVM, per exemple NVDIMM), que combina el rendiment de la RAM amb la capacitat d'emmagatzemar contingut de forma permanent.
A l'desenvolupar NVFS es va tenir en compte l'experiència de FS NOVA, El 2017 creat específicament per memòria NVM, però no inclòs en el nucli de Linux i amb suport limitat per a nuclis de Linux des 4.13 a 5.1.
El FS NVFS proposat és molt més simple que NOVA (4972 línies de codi enfront de 21459), proporciona una utilitat fsck, té un millor rendiment, Admet atributs estesos (xattrs), etiquetes de seguretat, ACL i quotes, però no admet instantànies.
L'arquitectura de NVFS és propera a FS Ext4 i encaixa bé en el model de sistemes d'arxius basats en el subsistema VFS, el que fa possible minimitzar el nombre de capes intermèdies i sortir-se'n amb un mòdul que no requereix pegats al nucli.
NVFS utilitza la interfície de el nucli de DAX per accedir directament als dispositius d'emmagatzematge persistents, sense passar per la memòria cau de la pàgina. Per optimitzar el treball amb la memòria NVM, que utilitza adreçament de bytes, el contingut de la unitat s'assigna a l'espai d'adreces lineal de l'nucli sense utilitzar la capa de dispositiu de bloc tradicional i la memòria cau intermèdia. S'utilitza per emmagatzemar el contingut dels directoris de l'arbre de l'arrel (arbre de l'arrel), en el qual cada nom de fitxer proheshirovano i valor hash s'utilitza per buscar a l'arbre.
La integritat de les dades està assegurada a través del mecanisme de «actualitzacions» (com en UFS de FreeBSD i FFS d'OpenBSD) sense usar el diari.
Per evitar la corrupció d'arxius a NVFS, las operacions de canvi de dades s'agrupen de tal manera que un bloqueig no pot conduir a la pèrdua de blocs o inodes, i la integritat de les estructures es restaura mitjançant la utilitat fsck.
La utilitat fsck és multiprocés i proporciona un rendiment de força bruta de 1,6 milions d'inodes per segon.
- En els punts de referència, NVFS va realitzar una operació de còpia d'arbre amb fonts de l'nucli de Linux en la memòria NVM aproximadament un 10% més ràpid que NOVA, un 30% més ràpid que ext4 i un 37% més ràpid que XFS.
- En la prova de recerca de dades, NVFS va ser més ràpid que NOVA en un 3% i ext4 i XFS en un 15% (però amb un cau de disc actiu, NOVA resultar ser un 15% més lent).
- En la prova Million Directory Operations, NVFS va superar a NOVA en un 40%, ext4 en un 22% i XFS en un 46%. A l'simular l'activitat de DBMS, el sistema d'arxius NVFS va superar a NOVA en un 20%, ext4 en 18 vegades i XFS en 5 vegades. En la prova fs_mark, NVFS i NOVA eren aproximadament iguals, mentre que ext4 i XFS estaven aproximadament 3 vegades per darrere.
El retard dels FS tradicionals en la memòria NVM es deu a el fet que no estan dissenyats per a l'adreçament de bytes utilitzat en la memòria no volàtil, que s'assembla a la RAM normal.
La lectura d'unitats ordinàries proporciona atomicitat de l'operació en el nivell de lectura / escriptura de el sector, mentre que la memòria NVM proporciona accés a nivell de paraules de màquina individuals.
A més, els sistemes d'arxius tradicionals intenten reduir la intensitat de l'accés als mitjans, que òbviament es considera més lent que la RAM, i també intenten agrupar les operacions per assegurar lectures seqüencials a l'usar discs durs, processar cues de sol·licituds, combatre la fragmentació i separar les prioritats per realitzar diferents operacions.
Per a la memòria NVM, com complicacions són innecessàries, ja que la velocitat d'accés a les dades és comparable a la RAM.
font: https://lkml.org/lkml/2020/9/15/517