Ohjelmiston kehityspäällikkö Western Digital on ehdottanut uutta Zonefs-tiedostojärjestelmää en kehittäjien postituslista linux-ydin, In tavoite yksinkertaistaa matalan tason työtä tallennuslaitteiden kanssa vyöhykkeittäin. Zonefs yhdistää aseman jokaisen vyöhykkeen erilliseen tiedostoon, jota voidaan käyttää tietojen tallentamiseen raakatilassa ilman manipulaatiota sektori- ja lohkotasolla.
Zonefit ei ole POSIX-yhteensopiva FS ja on rajoitettu melko rajoitetulle laajuudelle, joka sallii sovellusten käyttää tiedosto-sovellusliittymää sen sijaan, että he käyttävät suoraan estolaitetta ioctl: n avulla. Vyöhykkeisiin liittyvät tiedostot vaativat peräkkäisiä kirjoitusoperaatioita alkaen tiedoston lopusta (laajennustilan kirjoittaminen).
Zonefs-tiedostoja voidaan käyttää sijoittamaan tietokantoja kaavoitettujen yksiköiden päälle käyttämällä rakenteellisia tietueiden yhdistämisen (LSM) tietuerakenteita alkaen arkiston käsitteen mukaan: varastointialue.
Esimerkiksi samanlaisia rakenteita käytetään RocksDB- ja LevelDB-tietokannoissa. Ehdotetun lähestymistavan avulla voidaan alentaa alun perin tiedostojen manipuloimiseksi lukituslaitteiden sijaan suunnitellun siirtokoodin kustannuksia sekä järjestää matalatasoinen työ vyöhykkeillä varustettujen yksiköiden kanssa muista ohjelmointikielistä kuin C.
Kohdistettujen yksiköiden alla tarkoitettu HDD- tai NVMe SSD -laitteille, tallennustila, joka on jaettu vyöhykkeisiin, sektoreihin tai lohkoihin, jotka muodostavat ryhmän, jossa vain peräkkäiset tietojen päivitykset ovat sallittuja myös koko lohkoryhmässä.
Esimerkiksi tallennusvyöhykettä käytetään laitteissa, joissa on Vyöruusu magneettitallennus (SMR), jossa raidan leveys on pienempi kuin magneettisen pään leveys, ja tallennus tehdään naapuriradan osittaisella limityksellä, ts.Mikä tahansa päällekirjoittaminen tekee välttämättömäksi korvata koko kappaleiden ryhmä.
Western Digitalin Damien Le Moal kuvailee Zonefsia
Zonefs ei ole POSIX-yhteensopiva tiedostojärjestelmä. Sen tavoitteena on yksinkertaistaa kaavoitettujen lohkolaitteiden tuen toteutusta sovelluksissa korvaamalla raakalohkolaitetiedostojen käyttömahdollisuudet rikkaammalla tiedostopohjaisella sovellusliittymällä välttäen luottaa suoriin estolaitetiedosto-ioctleihin, jotka voivat olla kehittäjille tummempia.
Esimerkki tästä lähestymistavasta on LSM-puurakenteiden toteuttaminen kaavoitetuissa lohkolaitteissa, jolloin SSTable-tiedostot voidaan tallentaa normaalitiedostojärjestelmää muistuttavaan vyöhyketiedostoon vyöhyketyn laitteen sektorien alueen sijaan.
SSD-asemat alun perin ton linkki peräkkäisiin kirjoitusoperaatioihin alustavalla tietojen puhdistuksella, mutta nämä toiminnot on piilotettu ohjaimen tasolla ja FTL-kerroksessa (Flash-käännöskerros). Tehokkuuden lisäämiseksi tietyntyyppisillä kuormituksilla NVMe on standardoinut ZNS (Zoned Namespaces) -rajapinnan, joka mahdollistaa suoran pääsyn vyöhykkeille käymättä läpi FTL-kerroksen.
Linux kaavoitetuille kiintolevyille alkaen ytimestä 4.10 tarjoaa ZBC (SCSI) ja ZAC (ATA) estolaitteita ja alkaen versio 4.13, dm-alueinen moduuli on lisätty, joka edustaa kaavoitettua levyä normaalina estolaitteena piilottaen työn aikana käytetyt kirjoitusrajoitukset.
Tiedostojärjestelmän tasolla, kaavoitustuki on jo integroitu F2FS-tiedostojärjestelmään ja Btrfs-tiedostojärjestelmälle kehitetään joukko korjaustiedostoja, joka on yksinkertaistettu sovitettavaksi kaavoitettuihin asemiin työskentelemällä CoW copy-on-write-tilassa. Kaavoitetuilla asemilla käynnissä olevat Ext4 ja XFS voidaan järjestää dm-vyöhykkeillä.
Tiedostojärjestelmien käännöksen yksinkertaistamiseksi ehdotetaan ZBD-rajapintaa, joka kääntää tiedostojen satunnaiset kirjoitusoperaatiot peräkkäisiksi kirjoitusoperaatioiksi.
lähde: https://blog.westerndigital.com