Файловата система Bcachefs официално спря да бъде експериментална

Кент Оверстрит (Kent Overstreet) публикува версия 1.38.6 на файловата система Bcachefs и обявява официалното приключване на проекта с експериментален статус. Напоследък броят на получените съобщения за проблеми е намалял, а откритите грешки станаха по-малко сериозни и сложни.

Версията обхваща два пакета: bcachefs-kernel-dkms с модул, компилиран с помощта на системата DKMS (Dynamic Kernel Module Support) и bcachefs-tools с програма, работеща в потребителското пространство, която реализира команди за създаване (mkfs), монтиране, възстановяване и проверка на файловата система. Пакетите са сглобени за Debian, Ubuntu, Arch Linux и се очакват за Fedora, openSUSE и NixOS. DKMS модулът поддържа работа с Linux ядра, започвайки от 6.16.

Въпреки непримечателния номер на версията, предизвикан от липсата на промени в дисковия формат, версия 1.38.6 включва редица сериозни оптимизации на производителността. В кода за работа със структури в btree формат, журнализация и осигуряване на работата на файловата система са направени около 200 промени, които повишават производителността. Логиката за потвърждение на транзакции е компресирана в 4 КБ машинен код, добавени са оптимизации за избягване на конфликтни заключвания (lock contention) при работа с btree, напълно е премахнато блокирането на процеса по изчистване на състоянието на журнала (journal flush).

На сървър С 48-ядрения CPU AMD Bcachefs успя да постигне пропускна способност от 16.5 GB/sec при използване на 48 клиента dbench (за сравнение, XFS постигна 16 GB/sec). Подготвени, но отложени за следващия релиз, са пачове, които увеличават производителността в тестовете dbench до 19 GB/sec (тези пачове изискват допълнително тестване или промени в дисковия формат). При тестване с утилитата fio производителността на Bcachefs достигна 700 операции в секунда при извършване на операции случайно писане с 4-килобайтни блокове (XFS демонстрира в този тест милион операции в секунда, като XFS е ограничен от ремапинга на блоковете, а Bcachefs обработва целия цикъл CoW (Copy-on-Write) с проверка на контролни суми и обновление на btree структурата).

В допълнение към оптимизациите, версия 1.38.6 на Bcachefs реализира поддръжка за свързване на до 255 устройства към една файлова система. В хранилището apt.bcachefs.org започна изграждането на пакети за Ubuntu 26.04. Инфраструктурата за непрекъсната интеграция и автоматизирано тестване е преминала към проверка на билдове, базирани на DKMS. В следващите няколко месеца планът е да се насочи вниманието към оптимизацията на работата на файловата система с множество устройства за съхранение.

Освен това продължава работата по пренаписването на кода на езика Rust. Отбелязва се, че поддръжката на Rust в ядрото е достигнала знакова стъпка — всички значителни дистрибуции при изграждането на пакети с ядро 7.0 по подразбиране активират настройката CONFIG_RUST за изграждане на ядрото с поддръжка на Rust. В проекта Bcachefs на Rust вече е пренаписан набор от инструменти,
bcachefs-tools, стартиран в потребителското пространство, включително реализирането на API за работа със структури btree. В следващото издание се планира интегрирането на подготвените обвивки на Rust в DKMS модула на ядрото и започването на пренаписването на основния код на Bcachefs. Предполага се, че използването на Rust ще увеличи гъвкавостта, стабилността и удобството на работа с кода, ще направи проекта по-интересен за младите инженери и ще позволи в бъдеще реализирането на формална верификация на надеждността.

Проектът Bcachefs разработва файловата система, която цели да съчетае разширени функции, характерни за Btrfs и ZFS, с нива на производителност, надеждност и мащабируемост, присъщи на XFS. Bcachefs поддържа функции като включване на множество устройства в един и същи дял, многослойни разпределения на хранилището (долният слой с често използвани данни на базата на бързи SSD, а горният слой с по-малко търсени данни от твърди дискове), репликация (RAID 1/10), кеширане, прозрачно компресиране на данни (режими LZ4, gzip и ZSTD), мигновени снимки (снапшоти), проверка на целостта чрез контролни суми, коди за корекция на грешки и съхранение на информация в криптиран вид (използват се ChaCha20 и Poly1305).

Сред значителните нововъведения, добавени в Bcachefs през последните месеци, се споменават:

• Механизмът „reconcile“ (rebalance_v2), който, за разлика от режима „rebalance“, позволява ребалансировка не само на данните (например, репликиране на няколко копия на различни устройства), но и на метаданните във файловата система (например, за преместване на метаданни след добавяне на допълнително устройство в пула). Reconcile е приложим за всички операции на вход/изход, а не само за операции с фоново копиране и компресия. В reconcile автоматично се вземат предвид промените в настройките на устройствата и веднага се репликират деградиралите данни и метаданни.
• Поддръжка на кодове за поправка на грешки, позволяващи възстановяване на повредени данни по аналогия с RAID 5/6. Реализацията е основана на кодиране на Рийд-Соломон, способно да поправя до N грешки в страйп при наличието на N излишни блока. Осигурено е автоматично възстановяване на деградирали страйпове. Възможността за прилагане на кодове за възстановяване е приложима в конфигурации с устройства с различен размер.

Източник: opennet.ru