Mikulas Patocka, uno degli sviluppatori di LVM e inventore di numerose invenzioni di ottimizzazione dello storage presso Red Hat, ha introdotto il nuovo file system NVFS nella mailing list del kernel Linux.
Questo nuovo sistema mira a creare un file system veloce e compatto per i chip di memoria non volatile (NVM, ad esempio NVDIMM), che combina le prestazioni della RAM con la capacità di memorizzare in modo permanente il contenuto.
Durante lo sviluppo di NVFS si è tenuto conto dell'esperienza di FS NOVA, nel 2017 creato appositamente per la memoria NVM, ma non incluso nel kernel Linux e con supporto limitato per i kernel Linux da 4.13 a 5.1.
La proposta di FS NVFS è molto più semplice di NOVA (4972 righe di codice contro 21459), fornisce l'utilità fsck, ha prestazioni migliori, supporta attributi estesi (xattr), etichette di sicurezza, ACL e quote, ma non supporta gli snapshot.
L'architettura NVFS è simile a FS Ext4 e si adatta bene al modello di file system basato sul sottosistema VFS, rendendo possibile ridurre al minimo il numero di livelli intermedi e cavarsela con un modulo che non richiede patch del kernel.
NVFS utilizza l'interfaccia del kernel DAX per accedere direttamente ai dispositivi archiviazione persistente, bypassando la cache della pagina. Per ottimizzare il lavoro con la memoria NVM, che utilizza l'indirizzamento dei byte, il contenuto dell'unità viene mappato allo spazio degli indirizzi lineare del kernel senza utilizzare il tradizionale livello del dispositivo a blocchi e la cache intermedia. Viene utilizzato per memorizzare il contenuto delle directory dell'albero radice (albero radice), in cui ogni nome di file proheshirovano e valore hash viene utilizzato per cercare l'albero.
L'integrità dei dati è assicurata attraverso il meccanismo degli "aggiornamenti" (come in FreeBSD UFS e OpenBSD FFS) senza usare il journal.
Per evitare la corruzione dei file in NVFS, lLe operazioni di scambio dei dati sono raggruppate tale che un crash non può portare alla perdita di blocchi o inode e l'integrità delle strutture viene ripristinata dall'utilità fsck.
L'utility fsck è multithread e fornisce prestazioni di forza bruta di 1,6 milioni di inode al secondo.
- Nei benchmark, NVFS ha eseguito un'operazione di copia dell'albero con sorgenti del kernel Linux nella memoria NVM circa il 10% più veloce di NOVA, il 30% più veloce di ext4 e il 37% più veloce di XFS.
- Nel test di ricerca dei dati, NVFS è stato più veloce di NOVA del 3% e ext4 e XFS del 15% (ma con una cache del disco attiva, NOVA è risultato più lento del 15%).
- Nel test Million Directory Operations, NVFS ha superato NOVA del 40%, ext4 del 22% e XFS del 46%. Durante la simulazione dell'attività DBMS, il file system NVFS ha superato NOVA del 20%, ext4 di 18 volte e XFS di 5 volte. Nel test fs_mark, NVFS e NOVA erano più o meno gli stessi, mentre ext4 e XFS erano circa 3 volte indietro.
Il ritardo delle FS tradizionali nella memoria NVM è dovuto al fatto che non sono progettate per l'indirizzamento dei byte utilizzato nella memoria non volatile, che assomiglia alla normale RAM.
La lettura ordinaria dell'unità fornisce l'atomicità del funzionamento a livello di lettura / scrittura del settore, mentre la memoria NVM fornisce l'accesso a livello di parola della singola macchina.
Inoltre, i file system tradizionali cercano di ridurre l'intensità dell'accesso ai media, che è ovviamente considerato più lento della RAM, e cercano anche di raggruppare le operazioni per garantire letture sequenziali quando si utilizzano dischi rigidi, elaborare code di richieste, combattere la frammentazione e priorità separate per eseguire operazioni diverse .
Per la memoria NVM, tali complicazioni non sono necessarie, poiché la velocità di accesso ai dati è paragonabile alla RAM.
fonte: https://lkml.org/lkml/2020/9/15/517