Mikulaš Patočka, eden od razvijalcev LVM in izumitelj več izumov za optimizacijo pomnilnika pri Red Hat, je na poštni seznam jedra Linuxa uvedel novi datotečni sistem NVFS.
Ta novi sistem želi ustvariti hiter in kompakten datotečni sistem za trajne pomnilniške čipe (NVM, na primer NVDIMM), ki združuje zmogljivost RAM-a z možnostjo trajnega shranjevanja vsebine.
Pri razvoju NVFS upoštevane so bile izkušnje FS NOVA, v letu 2017 ustvarjen posebej za pomnilnik NVM, vendar ni vključen v jedro Linuxa in ima omejeno podporo za jedra Linuxa od 4.13 do 5.1.
Predlagani FS NVFS je veliko bolj preprosta kot NOVA (4972 vrstic kode v primerjavi z 21459), ponuja pripomoček fsck, ima boljše zmogljivosti, podpira razširjene atribute (xattrs), varnostne nalepke, ACL-je in kvote, ne podpira pa posnetkov.
Arhitektura NVFS je blizu FS Ext4 in se dobro prilega modelu datotečnih sistemov, ki temeljijo na podsistemu VFS, kar omogoča zmanjšanje števila vmesnih slojev in obvladovanje z modulom, ki ne zahteva popravkov jedra.
NVFS uporablja vmesnik jedra DAX za neposreden dostop do naprav trajni pomnilnik, obide predpomnilnik strani. Za optimizacijo dela s pomnilnikom NVM, ki uporablja naslavljanje bajtov, se vsebina pogona preslika v linearni naslovni prostor jedra, ne da bi uporabili tradicionalni sloj blokovne naprave in vmesni predpomnilnik. Uporablja se za shranjevanje vsebine imenikov korenskega drevesa (korenskega drevesa), v katerem se za iskanje po drevesu uporablja vsako ime datoteke in vrednost zgoščene vrednosti.
Celovitost podatkov je zagotovljena z mehanizmom "posodobitve" (kot v FreeBSD UFS in OpenBSD FFS) brez uporabe dnevnika.
Da bi se izognili poškodbam datotek v NVFS, lOperacije izmenjave podatkov so razvrščene v skupine tako, da zrušitev ne more povzročiti izgube blokov ali inodov, integriteto struktur pa obnovi pripomoček fsck.
Pripomoček fsck je večniten in zagotavlja surovo zmogljivost 1,6 milijona inodov na sekundo.
- V primerjalnih preizkusih je NVFS izvedel operacijo drevesnega kopiranja z viri jedra Linuxa v pomnilniku NVM približno 10% hitreje kot NOVA, 30% hitreje kot ext4 in 37% hitreje kot XFS.
- V testu iskanja podatkov je bil NVFS hitrejši od NOVE za 3%, ext4 in XFS pa za 15% (toda z aktivnim predpomnilnikom diska je bilo ugotovljeno, da je NOVA počasnejša za 15%).
- V testu Million Directory Operations je NVFS presegel NOVO za 40%, ext4 za 22% in XFS za 46%. Pri simulaciji dejavnosti DBMS je datotečni sistem NVFS presegel NOVO za 20%, ext4 za 18-krat in XFS za 5-krat. V testu fs_mark sta bili NVFS in NOVA približno enaka, medtem ko sta ext4 in XFS zaostajala približno trikrat.
Zaostajanje tradicionalnih FS-jev v pomnilniku NVM je posledica dejstva, da niso zasnovani za naslavljanje bajtov, ki se uporablja v nehlapnem pomnilniku, ki spominja na običajni RAM.
Branje navadnih pogonov zagotavlja atomskost delovanja na ravni branja / pisanja v sektorju, medtem ko pomnilnik NVM omogoča dostop na ravni posameznih strojnih besed.
Poleg tega tradicionalni datotečni sistemi skušajo zmanjšati intenzivnost dostopa do medijev, kar očitno velja za počasnejše od RAM-a, in poskušajo združiti tudi operacije, da zagotovijo zaporedna branja pri uporabi trdih diskov, obdelajo čakalne vrste zahtev, se borijo proti razdrobljenosti in ločijo prioritete za izvajanje različnih operacij. .
Za pomnilnik NVM takšni zapleti niso potrebni, saj je hitrost dostopa do podatkov primerljiva z RAM-om.
vir: https://lkml.org/lkml/2020/9/15/517