红帽已经在开发新的NVFS文件系统,对NVM高效

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米库拉什·帕托奇卡(MikulášPatočka), LVM的开发者和Red Hat的多项存储优化发明的发明者之一, 已将新的NVFS文件系统引入Linux内核邮件列表。

这个新系统 旨在创建一个快速而紧凑的文件系统 用于非易失性存储芯片(例如NVM,例如NVDIMM),它结合了RAM的性能和永久存储内容的能力。

开发NVFS时 考虑了FS NOVA的经验,于2017年专门为NVM内存创建,但未包含在Linux内核中,并且对4.13至5.1的Linux内核的支持有限。

建议的FS NVFS 它比NOVA简单得多 (4972行代码与21459行), 提供fsck实用程序,具有更好的性能,支持扩展属性(xattrs),安全标签,ACL和配额,但不支持快照。

NVFS体系结构接近FS Ext4 并且非常适合基于VFS子系统的文件系统模型,从而可以最大限度地减少中间层的数量,并通过不需要内核补丁的模块来解决。

NVFS 使用DAX内核接口直接访问设备 持久存储,绕过页面缓存。 为了优化使用字节寻址的NVM存储器的工作,驱动器的内容被映射到内核的线性地址空间,而无需使用传统的块设备层和中间缓存。 它用于存储根树(根树)目录的内容,其中每个proheshirovano文件名和哈希值用于搜索树。

通过“更新”机制(如在FreeBSD UFS和OpenBSD FFS中)可确保数据完整性,而无需使用日志。

为了避免文件损坏 在NVFS中,l数据交换操作分组 这样崩溃就不会导致块或索引节点的丢失,并且fsck实用程序可以恢复结构的完整性。

fsck实用程序是多线程的,可提供每秒1,6万个inode的强力性能。

  • 在基准测试中,NVFS使用NVM内存中的Linux内核源执行树复制操作,比NOVA快10%,比ext30快4%,比XFS快37%。
  • 在数据搜索测试中,NVFS的速度比NOVA快3%,而ext4和XFS的速度快15%(但是使用主动磁盘缓存,发现NOVA的速度要慢15%)。
  • 在Million Directory Operations测试中,NVFS的性能优于NOVA 40%,ext4 22%和XFS 46%。 在模拟DBMS活动时,NVFS文件系统的性能优于NOVA 20%,ext4 18倍,XFS 5倍。 在fs_mark测试中,NVFS和NOVA大致相同,而ext4和XFS大约落后3倍。

NFS存储器中传统FS的滞后性是由于它们不是为非易失性存储器(类似于普通RAM)中使用的字节寻址而设计的。

普通单元读取在扇区读/写级别提供操作的原子性,而NVM内存在单个机器字级别提供访问。

此外,传统的文件系统试图降低媒体访问的强度,这显然被认为比RAM慢,并且还尝试捆绑操作以确保在使用硬盘驱动器,处理请求队列,消除碎片和单独的优先级以执行不同操作时进行顺序读取操作。

对于NVM内存,这样的复杂性是不必要的,因为数据访问速度可与RAM相提并论。

数据来源: https://lkml.org/lkml/2020/9/15/517


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