Cisco hat das Dateisystem PuzzleFS für den Linux-Kernel angeboten

Das Unternehmen Cisco hat ein neues Dateisystem namens PuzzleFS vorgestellt, das als Modul für den Linux-Kernel entwickelt wurde und in Rust geschrieben ist. Das Dateisystem ist für den Einsatz in isolierten Containern gedacht und baut auf den Ideen auf, die in dem Dateisystem Atomfs präsentiert wurden. Die Implementierung befindet sich derzeit in der Prototyp-Phase, unterstützt den Build mit dem Linux-Kernel rust-next und ist unter den Lizenzen Apache 2.0 und MIT frei zugänglich.

Das Projekt zielt darauf ab, die Einschränkungen zu umgehen, die beim Einsatz von Container-Images im OCI-Format (Open Container Initiative) auftreten. PuzzleFS löst Probleme wie die effiziente Speicherung redundanter Daten, die Möglichkeit des direkten Mountens, wiederholte Builds von Images und eine sichere Handhabung des Speichers.

Zur Deduplication von redundanten Daten in verschiedenen Containern wird ein Algorithmus namens FastCDC (Fast Content-Defined Chunking) verwendet, der die Daten in Fragmente beliebiger Größe aufteilt und einen Index mit Hashwerten der bearbeiteten Fragmente führt. Wiederholte Fragmente werden einmal gespeichert und gemeinsam für alle Schichten des Dateisystems indiziert, d.h. die Deduplication kann verschiedene Mount-Punkte abdecken (eine neue Schicht des Dateisystems kann auf Basis einer bestehenden gestartet werden und die darin enthaltenen Fragmente bei der Deduplication verwenden).

Die wiederholte Erstellung von Container-Images wird durch die Definition einer kanonischen Darstellung von Container-Image-Formaten erreicht. Das direkte Mounten (direct-mount) ermöglicht es, ein OCI-Container-Image aus einem globalen gemeinsam genutzten Speicher zu mounten, ohne es vorher entpacken zu müssen, und verwendet als Identifikator den Hash des Inhalts aus dem Manifest des Containers. Zur Überprüfung der Datenintegrität in einer gemeinsamen Speicherumgebung kann der Mechanismus fs-verity eingesetzt werden, der bei Zugriff auf Dateien die Übereinstimmung der im binären Index angegebenen Hashes mit dem tatsächlichen Inhalt überprüft.

Die Programmiersprache Rust wurde gewählt, weil sie hohe Leistungsfähigkeit des resultierenden Codes mit sicheren Speicherfunktionen kombiniert, was das Risiko von Schwachstellen verringert, die durch Probleme wie den Zugriff auf Speicher nach dessen Freigabe und Pufferüberläufe verursacht werden. Der Einsatz von Rust im Kernel-Modul ermöglicht zudem die gemeinsame Nutzung von Code zwischen dem Kernel und Benutzerspace-Komponenten, um eine einheitliche sichere Implementierung zu schaffen.

Zu den weiteren Zielen des Projekts gehören: extrem schnelles Erstellen und Einbinden von Abbildungen, die Möglichkeit, eine optionale Zwischenstufe zur Umwandlung (Canonicalization) von Abbildungen zu verwenden, die Nichtverpflichtung zu vollständigen Durchläufen des Dateisystems in mtree-Stil bei Verwendung einer schichtbasierten Struktur, die Anwendung von Änderungen im casync-Stil und eine einfach zu implementierende Architektur.

Quelle: opennet.ru