Mikuláš Patočka، أحد مطوري LVM ومؤلف عدد من الكتب المتعلقة بتحسين أنظمة التخزين، والعمل في Red Hat، نظام ملفات جديد في القائمة البريدية لمطوري Linux kernel ، تهدف إلى إنشاء FS مدمج وسريع لرقائق الذاكرة غير المتطايرة (NVM، الذاكرة غير المتطايرة، على سبيل المثال NVDIMM)، والجمع بين أداء ذاكرة الوصول العشوائي والقدرة على تخزين المحتوى بشكل دائم.
تم أخذ تجربة FS بعين الاعتبار عند تطوير NVFS ، تم إنشاؤه خصيصًا لذاكرة NVM في عام 2017، ولكن لم يتم قبوله في Linux kernel و دعم نواة Linux من 4.13 إلى 5.1.
يعد FS NVFS المقترح أبسط بكثير من NOVA (4972 سطرًا من التعليمات البرمجية مقابل 21459)، ويوفر الأداة المساعدة fsck، ويتمتع بأداء أعلى، ويدعم السمات الموسعة (xattrs)، وتسميات الأمان، وقوائم ACL والحصص، ولكنه لا يدعم اللقطات. NVFS قريب من
يتناسب نظام الملفات Ext4 بشكل جيد مع نموذج أنظمة الملفات المعتمدة على نظام VFS الفرعي، والذي يسمح لك بتقليل عدد الطبقات والاكتفاء بوحدة نمطية لا تتطلب تصحيحات للنواة.
يستخدم NVFS واجهة kernel للوصول المباشر إلى أجهزة الذاكرة الدائمة، وتجاوز ذاكرة التخزين المؤقت للصفحة. لتحسين تشغيل ذاكرة NVM ذات العناوين البايتية، يتم تعيين محتويات محرك الأقراص إلى مساحة العنوان الخطي للنواة دون استخدام طبقة جهاز كتلة تقليدية وذاكرة تخزين مؤقت وسيطة. يستخدم لتخزين محتويات الدليل (شجرة الجذر) حيث يتم تجزئة كل اسم ملف ويتم استخدام قيمة التجزئة عند البحث في الشجرة.
يتم ضمان سلامة البيانات باستخدام ""(كما هو الحال في UFS من FreeBSD وFFS من OpenBSD) دون استخدام تسجيل اليومية. لتجنب تلف الملف في NVFS، يتم تجميع عمليات تغيير البيانات بطريقة لا يمكن أن يؤدي العطل فيها إلى فقدان الكتل أو inodes، ويتم استعادة سلامة الهياكل باستخدام الأداة المساعدة fsck. تعمل الأداة المساعدة fsck في وضع متعدد الخيوط وتوفر أداءً قويًا يصل إلى 1.6 مليون رمز في الثانية.
В أجرى NVFS عملية نسخ شجرة مصدر Linux kernel على ذاكرة NVM بشكل أسرع بحوالي 10% من NOVA، وأسرع بنسبة 30% من ext4، وأسرع بنسبة 37% من XFS. في اختبار استرداد البيانات، كان NVFS أسرع من NOVA بنسبة 3%، وext4 وXFS بنسبة 15% (ولكن مع ذاكرة التخزين المؤقت على القرص النشط، كان NOVA أبطأ بنسبة 15%).
في اختبار مليون عملية دليل، تفوق NVFS على NOVA بنسبة 40%، وext4 بنسبة 22%، وXFS بنسبة 46%. عند محاكاة نشاط DBMS، تفوق نظام الملفات NVFS على NOVA بنسبة 20%، وext4 بنسبة 18 مرة، وXFS بنسبة 5 مرات. في اختبار fs_mark، تبين أن أداء NVFS وNOVA على نفس المستوى تقريبًا، بينما تأخر ext4 وXFS بحوالي 3 مرات.
يرجع تأخر أنظمة الملفات التقليدية في ذاكرة NVM إلى أنها غير مصممة لمعالجة البايت، والتي تُستخدم في الذاكرة غير المتطايرة، والتي تشبه ذاكرة الوصول العشوائي العادية. تضمن القراءة من محركات الأقراص التقليدية ذرية العملية على مستوى القراءة/الكتابة في القطاع، بينما توفر ذاكرة NVM إمكانية الوصول على مستوى كلمات الآلة الفردية. بالإضافة إلى ذلك، تحاول أنظمة الملفات التقليدية تقليل كثافة الوصول إلى الوسائط، والتي تعتبر أبطأ بشكل واضح من ذاكرة الوصول العشوائي (RAM)، وتحاول أيضًا تجميع العمليات لضمان القراءة المتسلسلة عند استخدام محركات الأقراص الثابتة، ومعالجة قوائم انتظار الطلبات، ومكافحة التجزئة وفصل الملفات. أولويات العمليات المختلفة. بالنسبة لذاكرة NVM، فإن مثل هذه المضاعفات غير ضرورية، نظرًا لأن سرعة الوصول إلى البيانات قابلة للمقارنة مع ذاكرة الوصول العشوائي (RAM)، ولا يهم ترتيب الوصول.
المصدر: opennet.ru