Мікулаш Паточка, один із розробників LVM та винахідник декількох винаходів щодо оптимізації зберігання в Red Hat, представив нову файлову систему NVFS до списку розсилки ядра Linux.
Ця нова система має на меті створити швидку та компактну файлову систему для енергонезалежних мікросхем пам'яті (NVM, наприклад NVDIMM), що поєднує продуктивність оперативної пам'яті з можливістю постійного зберігання вмісту.
При розробці NVFS враховано досвід FS NOVA, в 2017 році створений спеціально для пам'яті NVM, але не входить до складу ядра Linux і з обмеженою підтримкою ядер Linux з 4.13 до 5.1.
Запропонована ФС НВФС це набагато простіше, ніж NOVA (4972 рядки коду проти 21459), надає утиліту fsck, має кращу продуктивність, підтримує розширені атрибути (xattrs), мітки безпеки, ACL та квоти, але не підтримує знімки.
Архітектура NVFS близька до FS Ext4 і це добре вписується в модель файлових систем, засновану на підсистемі VFS, що дозволяє мінімізувати кількість проміжних шарів і пройти модуль, що не вимагає виправлення ядра.
NVFS використовує інтерфейс ядра DAX для безпосереднього доступу до пристроїв постійне сховище, минаючи кеш сторінки. Для оптимізації роботи з пам’яттю NVM, яка використовує байтову адресацію, вміст накопичувача відображається у лінійному адресному просторі ядра без використання традиційного шару пристрою блоку та проміжного кешу. Він використовується для зберігання вмісту каталогів кореневого дерева (кореневого дерева), в якому кожне прохешированное ім'я файлу та хеш-значення використовуються для пошуку дерева.
Цілісність даних забезпечується за допомогою механізму "оновлення" (як у FreeBSD UFS та OpenBSD FFS) без використання журналу.
Щоб уникнути пошкодження файлів у NVFS, лОперації обміну даними групуються такі, що збій не може призвести до втрати блоків або інодів, а цілісність структур відновлюється утилітою fsck.
Утиліта fsck є багатопотоковою і забезпечує грубу силу 1,6 мільйона інодів в секунду.
- У тестах NVFS виконував операцію копіювання дерева із джерелами ядра Linux у пам'яті NVM приблизно на 10% швидше, ніж NOVA, на 30% швидше, ніж ext4, і на 37% швидше, ніж XFS.
- У тесті пошуку даних NVFS був швидшим, ніж NOVA, на 3%, а ext4 та XFS - на 15% (але з кешем активного диска NOVA виявився повільнішим на 15%).
- У тесті Million Directory Operations NVFS перевершив NOVA на 40%, ext4 - на 22%, а XFS - на 46%. Під час моделювання діяльності СУБД файлова система NVFS перевершувала NOVA на 20%, ext4 - у 18 разів та XFS - у 5 разів. У тесті fs_mark NVFS та NOVA були приблизно однаковими, тоді як ext4 та XFS відставали приблизно в 3 рази.
Відставання традиційних ФС в пам'яті NVM пояснюється тим, що вони не призначені для байтової адресації, що використовується в енергонезалежній пам'яті, яка нагадує звичайну оперативну пам'ять.
Зчитування звичайних накопичувачів забезпечує атомність роботи на рівні читання / запису в секторі, тоді як пам'ять NVM забезпечує доступ на рівні окремих машинних слів.
Крім того, традиційні файлові системи намагаються зменшити інтенсивність доступу до медіа, що, очевидно, вважається повільнішим, ніж оперативна пам'ять, а також намагаються об'єднати операції, щоб забезпечити послідовне читання під час використання жорстких дисків, обробляти черги запитів, боротися з фрагментацією та окремими пріоритетами для виконання різних операцій .
Для пам'яті NVM такі ускладнення непотрібні, оскільки швидкість доступу до даних порівнянна з оперативною пам'яттю.
Фуенте: https://lkml.org/lkml/2020/9/15/517