Red Hat уже работает над новой файловой системой NVFS, эффективной для NVM

Логотип Red Hat

Микулаш Паточка, один из разработчиков LVM и изобретатель нескольких изобретений по оптимизации хранения в Red Hat, внес новую файловую систему NVFS в список рассылки ядра Linux.

Эта новая система стремится создать быструю и компактную файловую систему для микросхем энергонезависимой памяти (NVM, например NVDIMM), которая сочетает в себе производительность ОЗУ с возможностью постоянного хранения контента.

При разработке NVFS учтен опыт ФС НОВА, в 2017 году создан специально для памяти NVM, но не включен в ядро ​​Linux и с ограниченной поддержкой ядер Linux с 4.13 по 5.1.

Предлагаемая ФС НВФС это намного проще, чем NOVA (4972 строки кода против 21459), предоставляет утилиту fsck, имеет лучшую производительность, поддерживает расширенные атрибуты (xattrs), метки безопасности, списки управления доступом и квоты, но не поддерживает моментальные снимки.

Архитектура NVFS близка к FS Ext4 и он хорошо вписывается в модель файловых систем на основе подсистемы VFS, позволяя минимизировать количество промежуточных уровней и обойтись модулем, не требующим исправлений ядра.

НВФС использует интерфейс ядра DAX для прямого доступа к устройствам постоянное хранилище, минуя кеш страницы. Для оптимизации работы с памятью NVM, которая использует байтовую адресацию, содержимое диска отображается в линейное адресное пространство ядра без использования традиционного уровня блочного устройства и промежуточного кеша. Он используется для хранения содержимого каталогов корневого дерева (root tree), в котором каждое проешированное имя файла и хеш-значение используется для поиска в дереве.

Целостность данных обеспечивается за счет механизма «обновлений» (как в FreeBSD UFS и OpenBSD FFS) без использования журнала.

Чтобы избежать повреждения файла в НВФС, лОперации обмена данными сгруппированы таким образом, сбой не может привести к потере блоков или индексных дескрипторов, а целостность структур восстанавливается утилитой fsck.

Утилита fsck является многопоточной и обеспечивает производительность 1,6 миллиона индексов в секунду.

  • В тестах NVFS выполняла операцию копирования дерева с исходными кодами ядра Linux в памяти NVM примерно на 10% быстрее, чем NOVA, на 30% быстрее, чем ext4, и на 37% быстрее, чем XFS.
  • В тесте поиска данных NVFS была быстрее NOVA на 3%, а ext4 и XFS на 15% (но с активным дисковым кешем NOVA оказалась на 15% медленнее).
  • В тесте Million Directory Operations NVFS превзошла NOVA на 40%, ext4 на 22% и XFS на 46%. При моделировании активности СУБД файловая система NVFS превзошла NOVA на 20%, ext4 в 18 раз и XFS в 5 раз. В тесте fs_mark NVFS и NOVA были примерно одинаковыми, в то время как ext4 и XFS отставали примерно в 3 раза.

Отставание традиционных FS в памяти NVM связано с тем, что они не предназначены для байтовой адресации, используемой в энергонезависимой памяти, которая напоминает обычную оперативную память.

Чтение обычных дисков обеспечивает атомарность операций на уровне чтения / записи секторов, в то время как память NVM обеспечивает доступ на уровне отдельных машинных слов.

Кроме того, традиционные файловые системы пытаются снизить интенсивность доступа к носителям, который, очевидно, считается медленнее, чем ОЗУ, а также пытаются объединить операции для обеспечения последовательного чтения при использовании жестких дисков, очередей запросов обработки, борьбы с фрагментацией и разделения приоритетов для выполнения различных операции.

Для памяти NVM такие сложности не нужны, поскольку скорость доступа к данным сравнима с оперативной памятью.

источник: https://lkml.org/lkml/2020/9/15/517


Содержание статьи соответствует нашим принципам редакционная этика. Чтобы сообщить об ошибке, нажмите здесь.

Будьте первым, чтобы комментировать

Оставьте свой комментарий

Ваш электронный адрес не будет опубликован.

*

*

  1. Ответственный за данные: AB Internet Networks 2008 SL
  2. Назначение данных: контроль спама, управление комментариями.
  3. Легитимация: ваше согласие
  4. Передача данных: данные не будут переданы третьим лицам, кроме как по закону.
  5. Хранение данных: база данных, размещенная в Occentus Networks (ЕС)
  6. Права: в любое время вы можете ограничить, восстановить и удалить свою информацию.

bool (истина)