Mikulas Patocka, einer der Entwickler von LVM und Erfinder mehrerer Erfindungen zur Speicheroptimierung bei Red Hat, hat das neue NVFS-Dateisystem in die Linux-Kernel-Mailingliste aufgenommen.
Dieses neue System zielt darauf ab, ein schnelles und kompaktes Dateisystem zu schaffen für nichtflüchtige Speicherchips (NVM, z. B. NVDIMM), die die Leistung von RAM mit der Fähigkeit kombinieren, Inhalte dauerhaft zu speichern.
Bei der Entwicklung von NVFS Die Erfahrungen von FS NOVA wurden berücksichtigt, im Jahr 2017 speziell für NVM-Speicher erstellt, aber nicht im Linux-Kernel enthalten und mit eingeschränkter Unterstützung für Linux-Kernel von 4.13 bis 5.1.
Das vorgeschlagene FS NVFS es ist viel einfacher als NOVA (4972 Codezeilen vs 21459), bietet fsck Dienstprogramm, hat eine bessere Leistung, unterstützt erweiterte Attribute (xattrs), Sicherheitskennzeichnungen, ACLs und Kontingente, jedoch keine Snapshots.
Die NVFS-Architektur liegt in der Nähe von FS Ext4 und es passt gut in das auf dem VFS-Subsystem basierende Dateisystemmodell, wodurch es möglich ist, die Anzahl der mittleren Schichten zu minimieren und mit einem Modul auszukommen, das keine Kernel-Patches benötigt.
NVFS Verwendet die DAX-Kernel-Schnittstelle, um direkt auf Geräte zuzugreifen Permanenter Speicher unter Umgehung des Seitencaches. Um die Arbeit mit dem NVM-Speicher zu optimieren, der die Byteadressierung verwendet, wird der Inhalt des Laufwerks dem linearen Adressraum des Kernels zugeordnet, ohne die herkömmliche Blockgeräteschicht und den Zwischencache zu verwenden. Es wird verwendet, um den Inhalt der Verzeichnisse des Stammbaums (Stammbaum) zu speichern, in denen jeder Proheshirovano-Dateiname und jeder Hash-Wert zum Durchsuchen des Baums verwendet wird.
Die Datenintegrität wird durch den "Aktualisierungs" -Mechanismus (wie in FreeBSD UFS und OpenBSD FFS) ohne Verwendung des Journals sichergestellt.
Um eine Beschädigung der Datei zu vermeiden in NVFS, lDie Datenaustauschvorgänge sind gruppiert so dass ein Absturz nicht zum Verlust von Blöcken oder Inodes führen kann und die Integrität der Strukturen durch das Dienstprogramm fsck wiederhergestellt wird.
Das Dienstprogramm fsck ist multithreaded und bietet eine Brute-Force-Leistung von 1,6 Millionen Inodes pro Sekunde.
- In Benchmarks führte NVFS einen Baumkopiervorgang mit Linux-Kernelquellen im NVM-Speicher durch, der ungefähr 10% schneller als NOVA, 30% schneller als ext4 und 37% schneller als XFS war.
- Im Datensuche-Test war NVFS um 3% schneller als NOVA und ext4 und XFS um 15% (bei einem aktiven Festplatten-Cache war NOVA jedoch um 15% langsamer).
- Im Million Directory Operations-Test übertraf NVFS NOVA um 40%, ext4 um 22% und XFS um 46%. Bei der Simulation der DBMS-Aktivität übertraf das NVFS-Dateisystem NOVA um 20%, ext4 um das 18-fache und XFS um das 5-fache. Im fs_mark-Test waren NVFS und NOVA ungefähr gleich, während ext4 und XFS ungefähr dreimal hinterher lagen.
Die Verzögerung herkömmlicher FSs im NVM-Speicher ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass sie nicht für die im nichtflüchtigen Speicher verwendete Byteadressierung ausgelegt sind, die dem normalen RAM ähnelt.
Das Lesen gewöhnlicher Laufwerke bietet eine atomare Funktionsweise auf der Lese- / Schreibebene des Sektors, während der NVM-Speicher den Zugriff auf der Ebene einzelner Maschinenwörter ermöglicht.
Darüber hinaus versuchen herkömmliche Dateisysteme, die Intensität des Medienzugriffs zu verringern, der offensichtlich als langsamer als RAM angesehen wird, und versuchen, Vorgänge zu bündeln, um sequentielle Lesevorgänge bei Verwendung von Festplatten sicherzustellen, Anforderungswarteschlangen zu verarbeiten, Fragmentierung zu bekämpfen und separate Prioritäten für die Ausführung verschiedener Vorgänge .
Für den NVM-Speicher sind solche Komplikationen nicht erforderlich, da die Datenzugriffsgeschwindigkeit mit der des RAM vergleichbar ist.
Quelle: https://lkml.org/lkml/2020/9/15/517