Mikulas Patocka, unul dintre dezvoltatorii LVM și inventatorul mai multor invenții de optimizare a stocării la Red Hat, a introdus noul sistem de fișiere NVFS în lista de corespondență a kernel-ului Linux.
Acest nou sistem își propune să creeze un sistem de fișiere rapid și compact pentru cipurile de memorie non-volatile (NVM, de exemplu NVDIMM), care combină performanța RAM cu capacitatea de a stoca permanent conținut.
Când dezvoltați NVFS a fost luată în considerare experiența FS NOVA, în 2017 creat special pentru memoria NVM, dar neinclus în nucleul Linux și cu suport limitat pentru nucleele Linux de la 4.13 la 5.1.
Propunerea FS NVFS este mult mai simplu decât NOVA (4972 linii de cod vs 21459), oferă utilitate fsck, are performanțe mai bune, acceptă atribute extinse (xattrs), etichete de securitate, ACL-uri și cote, dar nu acceptă instantanee.
Arhitectura NVFS este aproape de FS Ext4 și se potrivește bine modelului de sistem de fișiere bazat pe subsistemul VFS, făcând posibilă reducerea numărului de straturi intermediare și trecerea cu un modul care nu necesită patch-uri de kernel.
NVFS folosește interfața kernel-ului DAX pentru a accesa direct dispozitivele stocare persistentă, ocolind memoria cache a paginii. Pentru a optimiza funcționarea cu memoria NVM, care utilizează adresarea de octeți, conținutul unității este mapat la spațiul de adrese liniar al nucleului fără a utiliza stratul tradițional de dispozitiv de bloc și memoria cache intermediară. Este folosit pentru a stoca conținutul directorilor arborelui rădăcină (arborelui rădăcină), în care fiecare nume de fișier proheshirovano și valoarea hash sunt utilizate pentru a căuta în arborele.
Integritatea datelor este asigurată prin mecanismul „actualizărilor” (ca în FreeBSD UFS și OpenBSD FFS) fără a utiliza jurnalul.
Pentru a evita corupția fișierelor în NVFS, lOperațiunile de schimb de date sunt grupate astfel încât un crash nu poate duce la pierderea blocurilor sau a inodurilor, iar integritatea structurilor este restaurată de utilitarul fsck.
Utilitarul fsck este multithread și oferă o performanță a forței brute de 1,6 milioane de inodi pe secundă.
- În parametrii de referință, NVFS a efectuat o operație de copiere în copac cu surse kernel Linux în memoria NVM cu aproximativ 10% mai rapid decât NOVA, 30% mai rapid decât ext4 și 37% mai rapid decât XFS.
- În testul de căutare a datelor, NVFS a fost mai rapid decât NOVA cu 3% și ext4 și XFS cu 15% (dar cu o memorie cache activă, NOVA a fost găsit cu 15% mai lent).
- În testul Million Directory Operations, NVFS a depășit NOVA cu 40%, ext4 cu 22% și XFS cu 46%. La simularea activității SGBD, sistemul de fișiere NVFS a depășit NOVA cu 20%, ext4 de 18 ori și XFS de 5 ori. În testul fs_mark, NVFS și NOVA au fost aproximativ la fel, în timp ce ext4 și XFS au fost de aproximativ 3 ori în urmă.
Decalajul FS-urilor tradiționale din memoria NVM se datorează faptului că acestea nu sunt concepute pentru adresarea de octeți utilizată în memoria non-volatilă, care seamănă cu memoria RAM normală.
Citirea obișnuită a unității asigură o funcționare atomică la nivelul de citire / scriere sectorial, în timp ce memoria NVM oferă acces la nivelul individual al cuvântului mașină.
Mai mult, sistemele de fișiere tradiționale încearcă să reducă intensitatea accesului media, care este considerat evident mai lent decât RAM și, de asemenea, încearcă să grupeze operațiuni pentru a asigura citiri secvențiale atunci când se utilizează unități de disc, procesează cozile de solicitare, combate fragmentarea și priorități separate pentru a efectua operațiuni diferite .
Pentru memoria NVM, astfel de complicații sunt inutile, deoarece viteza de acces la date este comparabilă cu memoria RAM.
Fuente: https://lkml.org/lkml/2020/9/15/517