Mikulaš Patočka, jedan od LVM-ovih programera i izumitelj nekoliko izuma za optimizaciju pohrane u Red Hat-u, je uveo novi sustav datoteka NVFS na mailing listu Linux kernela.
Ovaj novi sustav ima za cilj stvaranje brzog i kompaktnog datotečnog sustava za trajne memorijske čipove (NVM, na primjer NVDIMM), koji kombinira performanse RAM-a s mogućnošću trajnog pohranjivanja sadržaja.
Pri razvoju NVFS-a uzeto je u obzir iskustvo FS NOVA, 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 puno 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 datotečnog sustava zasnovan na VFS podsustavu, što omogućuje minimaliziranje broja srednjih slojeva i snalaženje s modulom koji ne zahtijeva zakrpe jezgre.
NVFS koristi DAX sučelje jezgre za izravni pristup uređajima trajna pohrana, zaobilazeći predmemoriju stranice. 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. Upotrebljava se za pohranu sadržaja direktorija korijenskog stabla (korijenskog stabla), u kojem se svako proheshirovano ime datoteke i hash vrijednost koriste za pretraživanje stabla.
Integritet podataka osigurava se mehanizmom "ažuriranja" (kao u FreeBSD UFS i OpenBSD FFS) bez upotrebe dnevnika.
Da bi se izbjegla oštećenja datoteka u NVFS-u, 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 višenitni i pruža brzu izvedbu od 1,6 milijuna inoda u sekundi.
- U referentnim vrijednostima, NVFS je izveo operaciju kopiranja stabla s izvorima Linux jezgre 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 NOVE 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 NOVU za 40%, ext4 za 22% i XFS za 46%. Pri simulaciji aktivnosti DBMS-a, NVFS sustav datoteka 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 otprilike 3 puta zaostajali.
Do zaostajanja tradicionalnih FS-ova u NVM memoriji dolazi zbog činjenice da nisu dizajnirani za adresiranje bajtova koji se koristi u trajnoj memoriji, koja sliči normalnom RAM-u.
Čitanje običnih pogona pruža atomskost rada na razini čitanja / pisanja u sektoru, dok NVM memorija omogućuje pristup na razini pojedinih strojnih riječi.
Nadalje, tradicionalni datotečni sustavi 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, obrađivali redove zahtjeva, borili se protiv fragmentacije i razdvajali prioritete za obavljanje različitih operacija .
Za NVM memoriju takve su komplikacije nepotrebne, jer je brzina pristupa podacima usporediva s RAM-om.
izvor: https://lkml.org/lkml/2020/9/15/517