Mikuláš Patočka, jeden z vývojářů LVM a vynálezce několika vynálezů optimalizace úložiště v Red Hat, představila nový souborový systém NVFS do konference adresářů jádra Linuxu.
Tento nový systém si klade za cíl vytvořit rychlý a kompaktní systém souborů pro energeticky nezávislé paměťové čipy (NVM, například NVDIMM), která kombinuje výkon RAM se schopností trvale ukládat obsah.
Při vývoji NVFS byla zohledněna zkušenost FS NOVA, v roce 2017 vytvořeno speciálně pro paměť NVM, ale není součástí jádra Linuxu as omezenou podporou pro jádra Linuxu od 4.13 do 5.1.
Navrhovaný FS NVFS je to mnohem jednodušší než NOVA (4972 řádků kódu proti 21459), poskytuje nástroj fsck, má lepší výkon, podporuje rozšířené atributy (xattrs), bezpečnostní štítky, ACL a kvóty, ale nepodporuje snímky.
Architektura NVFS je blízká FS Ext4 a dobře zapadá do modelu souborových systémů založených na subsystému VFS, což umožňuje minimalizovat počet mezivrstev a vystačit si s modulem, který nevyžaduje opravy jádra.
NVFS používá rozhraní jádra DAX pro přímý přístup k zařízením trvalé úložiště, vynechání mezipaměti stránky. Pro optimalizaci práce s pamětí NVM, která využívá adresování bajtů, je obsah jednotky mapován do lineárního adresního prostoru jádra bez použití tradiční vrstvy blokového zařízení a mezipaměti. Slouží k ukládání obsahu adresářů kořenového stromu (kořenového stromu), ve kterém se každý název souboru proheshirovano a hodnota hash používá k prohledání stromu.
Integrita dat je zajištěna mechanismem „aktualizací“ (jako u FreeBSD UFS a OpenBSD FFS) bez použití deníku.
Aby nedošlo k poškození souboru v NVFS, lOperace výměny dat jsou seskupeny tak, aby pád nemohl vést ke ztrátě bloků nebo inodů, a integrita struktur je obnovena obslužným programem fsck.
Obslužný program fsck má více vláken a poskytuje výkon hrubou silou 1,6 milionu inod za sekundu.
- V benchmarcích NVFS provedl operaci kopírování stromu se zdroji jádra Linuxu v paměti NVM přibližně o 10% rychlejší než NOVA, o 30% rychlejší než ext4 a o 37% rychlejší než XFS.
- V testu vyhledávání dat byl NVFS rychlejší než NOVA o 3% a ext4 a XFS o 15% (ale s aktivní diskovou mezipamětí bylo zjištěno, že NOVA je o 15% pomalejší).
- V testu Million Directory Operations překonal NVFS o 40% NOVA, ext4 o 22% a XFS o 46%. Při simulaci aktivity DBMS překonal souborový systém NVFS výkon NOVA o 20%, ext4 18krát a XFS 5krát. V testu fs_mark byly NVFS a NOVA zhruba stejné, zatímco ext4 a XFS byly zhruba třikrát pozadu.
Zpoždění tradičních FS v paměti NVM je způsobeno skutečností, že nejsou navrženy pro adresování bajtů používané v energeticky nezávislé paměti, která se podobá normální RAM.
Čtení běžných jednotek poskytuje atomicitu provozu na úrovni čtení a zápisu sektoru, zatímco paměť NVM poskytuje přístup na úrovni jednotlivých slov stroje.
Kromě toho se tradiční souborové systémy snaží snížit intenzitu přístupu k médiím, která je zjevně považována za pomalejší než RAM, a také se snaží seskupit operace, aby zajistily sekvenční čtení při použití pevných disků, fronty požadavků na zpracování, bojovaly s fragmentací a samostatné priority pro provádění různých operace.
U paměti NVM nejsou takové komplikace zbytečné, protože rychlost přístupu k datům je srovnatelná s RAM.
zdroj: https://lkml.org/lkml/2020/9/15/517