Mikulas Patocka, salah satu pengembang dan penemu LVM dari beberapa penemuan pengoptimalan penyimpanan di Red Hat, telah memperkenalkan sistem file NVFS baru ke milis kernel Linux.
Sistem baru ini bertujuan untuk membuat sistem file yang cepat dan kompak untuk chip memori non-volatile (NVM, misalnya NVDIMM), yang menggabungkan kinerja RAM dengan kemampuan untuk menyimpan konten secara permanen.
Saat mengembangkan NVFS pengalaman FS NOVA diperhitungkan, pada tahun 2017 dibuat khusus untuk memori NVM, tetapi tidak termasuk dalam kernel Linux dan dengan dukungan terbatas untuk kernel Linux dari 4.13 hingga 5.1.
FS NVFS yang diusulkan ini jauh lebih sederhana daripada NOVA (4972 baris kode vs 21459), menyediakan utilitas fsck, memiliki performa yang lebih baik, mendukung atribut yang diperluas (xattrs), label keamanan, ACL, dan kuota, tetapi tidak mendukung snapshot.
Arsitektur NVFS mirip dengan FS Ext4 dan cocok dengan model sistem file berbasis subsistem VFS, sehingga memungkinkan untuk meminimalkan jumlah lapisan tengah dan bertahan dengan modul yang tidak memerlukan tambalan kernel.
NVFS menggunakan antarmuka kernel DAX untuk mengakses perangkat secara langsung penyimpanan persisten, melewati cache halaman. Untuk mengoptimalkan pekerjaan dengan memori NVM, yang menggunakan pengalamatan byte, konten drive dipetakan ke ruang alamat linier kernel tanpa menggunakan lapisan perangkat blok tradisional dan cache perantara. Ini digunakan untuk menyimpan isi direktori dari pohon akar (pohon akar), di mana setiap nama file proheshirovano dan nilai hash digunakan untuk mencari pohon tersebut.
Integritas data dipastikan melalui mekanisme "update" (seperti dalam FreeBSD UFS dan OpenBSD FFS) tanpa menggunakan jurnal.
Untuk menghindari kerusakan file di NVFS, lOperasi pertukaran data dikelompokkan sedemikian rupa sehingga crash tidak dapat menyebabkan hilangnya blok atau inode, dan integritas struktur dipulihkan oleh utilitas fsck.
Utilitas fsck multithread dan memberikan kinerja brute force 1,6 juta inode per detik.
- Dalam benchmark, NVFS melakukan operasi penyalinan pohon dengan sumber kernel Linux di memori NVM kira-kira 10% lebih cepat dari NOVA, 30% lebih cepat dari ext4, dan 37% lebih cepat dari XFS.
- Dalam uji pencarian data, NVFS lebih cepat dari NOVA sebesar 3% dan ext4 dan XFS sebesar 15% (tetapi dengan cache disk yang aktif, NOVA ternyata 15% lebih lambat).
- Dalam uji Million Directory Operations, NVFS mengungguli NOVA sebesar 40%, ext4 sebesar 22%, dan XFS sebesar 46%. Saat mensimulasikan aktivitas DBMS, sistem file NVFS mengungguli NOVA sebesar 20%, ext4 sebesar 18 kali, dan XFS sebesar 5 kali. Pada uji fs_mark, NVFS dan NOVA kurang lebih sama, sedangkan ext4 dan XFS kurang lebih 3 kali tertinggal.
Kelambatan FS tradisional dalam memori NVM disebabkan oleh fakta bahwa mereka tidak dirancang untuk pengalamatan byte yang digunakan dalam memori non-volatile, yang menyerupai RAM normal.
Membaca drive biasa memberikan atomicity operasi pada tingkat baca / tulis sektor, sementara memori NVM menyediakan akses pada tingkat kata-kata mesin individual.
Selain itu, sistem file tradisional mencoba mengurangi intensitas akses media, yang jelas dianggap lebih lambat daripada RAM, dan juga mencoba menggabungkan operasi untuk memastikan pembacaan berurutan saat menggunakan hard drive, memproses antrean permintaan, memerangi fragmentasi, dan memisahkan prioritas untuk melakukan berbagai hal. operasi.
Untuk memori NVM, komplikasi seperti itu tidak diperlukan, karena kecepatan akses data sebanding dengan RAM.
sumber: https://lkml.org/lkml/2020/9/15/517