Mikulas Patocka, een van LVM's ontwikkelaars en uitvinder van verschillende uitvindingen voor opslagoptimalisatie bij Red Hat, heeft het nieuwe NVFS-bestandssysteem geïntroduceerd op de Linux-kernel-mailinglijst.
Dit nieuwe systeem streeft naar een snel en compact bestandssysteem voor niet-vluchtige geheugenchips (NVM, bijvoorbeeld NVDIMM), die de prestaties van RAM combineert met de mogelijkheid om inhoud permanent op te slaan.
Bij het ontwikkelen van NVFS Er werd rekening gehouden met de ervaring van FS NOVA, in 2017 speciaal gemaakt voor NVM-geheugen, maar niet opgenomen in de Linux-kernel en met beperkte ondersteuning voor Linux-kernels van 4.13 tot 5.1.
De voorgestelde FS NVFS het is veel eenvoudiger dan NOVA (4972 regels code vs 21459), biedt fsck-hulpprogramma, heeft betere prestaties, ondersteunt uitgebreide attributen (xattrs), beveiligingslabels, ACL's en quota, maar ondersteunt geen momentopnamen.
NVFS-architectuur ligt dicht bij FS Ext4 en het past goed in het model van bestandssystemen op basis van het VFS-subsysteem, waardoor het mogelijk is om het aantal tussenliggende lagen te minimaliseren en te overleven met een module die geen kernelpatches vereist.
NVFS gebruikt de DAX-kernelinterface om rechtstreeks toegang te krijgen tot apparaten permanente opslag, waarbij de paginacache wordt omzeild. Om het werk met NVM-geheugen te optimaliseren, dat byte-adressering gebruikt, wordt de inhoud van de schijf toegewezen aan de lineaire adresruimte van de kernel zonder gebruik te maken van de traditionele blokapparaatlaag en tussenliggende cache. Het wordt gebruikt om de inhoud van de mappen van de root-tree (root-tree) op te slaan, waarin elke proheshirovano-bestandsnaam en hash-waarde wordt gebruikt om in de boom te zoeken.
De gegevensintegriteit wordt verzekerd door het "updates" -mechanisme (zoals in FreeBSD UFS en OpenBSD FFS) zonder het journaal te gebruiken.
Om bestandscorruptie te voorkomen in NVFS, lDe gegevensuitwisselingsbewerkingen zijn gegroepeerd zodanig dat een crash niet kan leiden tot het verlies van blokken of inodes, en de integriteit van de structuren wordt hersteld door het fsck-hulpprogramma.
Het fsck-hulpprogramma is multithreaded en biedt een brute force-prestatie van 1,6 miljoen inodes per seconde.
- In benchmarks voerde NVFS een boomkopiebewerking uit met Linux-kernelbronnen in NVM-geheugen, ongeveer 10% sneller dan NOVA, 30% sneller dan ext4 en 37% sneller dan XFS.
- In de data-zoektest was NVFS sneller dan NOVA met 3% en ext4 en XFS met 15% (maar met een actieve schijfcache bleek NOVA 15% langzamer te zijn).
- In de Million Directory Operations-test presteerde NVFS beter dan NOVA met 40%, ext4 met 22% en XFS met 46%. Bij het simuleren van DBMS-activiteit presteerde het NVFS-bestandssysteem 20% beter dan NOVA, 4 keer ext18 en 5 keer beter dan XFS. In de fs_mark-test waren NVFS en NOVA ongeveer hetzelfde, terwijl ext4 en XFS ongeveer 3 keer achter liepen.
De vertraging van traditionele FS's in NVM-geheugen is te wijten aan het feit dat ze niet zijn ontworpen voor de byte-adressering die wordt gebruikt in niet-vluchtig geheugen, dat lijkt op normaal RAM.
Het lezen van gewone schijven zorgt voor een atomaire werking op het lees- / schrijfniveau van de sector, terwijl NVM-geheugen toegang biedt op het niveau van individuele machinewoorden.
Bovendien proberen traditionele bestandssystemen de intensiteit van mediatoegang te verminderen, wat uiteraard als langzamer wordt beschouwd dan RAM, en proberen ze ook bewerkingen te bundelen om sequentiële leesbewerkingen te garanderen bij het gebruik van harde schijven, verzoekwachtrijen te verwerken, fragmentatie te bestrijden en afzonderlijke prioriteiten uit te voeren om verschillende bewerkingen uit te voeren. .
Voor NVM-geheugen zijn dergelijke complicaties niet nodig, aangezien de gegevenstoegangssnelheid vergelijkbaar is met RAM.
bron: https://lkml.org/lkml/2020/9/15/517