F\u00fcr den Linux-Kernel 6.2 wurden Verbesserungen f\u00fcr Btrfs vorgeschlagen, die sich auf die Behebung des Problems des «write hole» in der Implementierung von RAID 5\/6 beziehen. Das Problem besteht darin, dass es bei einem Absturz w\u00e4hrend des Schreibvorgangs zun\u00e4chst unm\u00f6glich ist festzustellen, welcher Block auf welchem RAID-Ger\u00e4t korrekt geschrieben wurde und wo der Schreibvorgang nicht abgeschlossen wurde. Beim Versuch, RAID in einer solchen Situation wiederherzustellen, kann es zu einer Zerst\u00f6rung der Blocks kommen, die den nicht geschriebenen Bl\u00f6cken entsprechen, da der Zustand der RAID-Bl\u00f6cke desynchronisiert ist. Dieses Problem tritt in allen RAID1\/5\/6-Arrays auf, in denen keine speziellen Ma\u00dfnahmen zur Bek\u00e4mpfung dieser Wirkung ergriffen werden. <\/p>\n
In der RAID-Implementierung, \u00e4hnlich wie RAID1 in btrfs, wird dieses Problem durch die Verwendung von Pr\u00fcfziffern in beiden Kopien gel\u00f6st; bei einer Nicht\u00fcbereinstimmung werden die Daten einfach aus der zweiten Kopie wiederhergestellt. Dieser Ansatz funktioniert auch, wenn ein Ger\u00e4t beginnt, fehlerhafte Daten anstelle eines vollst\u00e4ndigen Ausfalls zu liefern. <\/p>\n
Im Falle von RAID5\/6 speichert das Dateisystem jedoch keine Pr\u00fcfziffern f\u00fcr die Parit\u00e4tsbl\u00f6cke: In einer normalen Situation wird die Korrektheit der Bl\u00f6cke durch die Tatsache \u00fcberpr\u00fcft, dass sie alle mit einer Pr\u00fcfziffer versehen sind, und der Parit\u00e4tsblock kann aus den Daten rekonstruiert werden. Bei einer Teilaufzeichnung kann dieser Ansatz jedoch in bestimmten Situationen scheitern. In diesem Fall ist es bei der Wiederherstellung des Arrays nicht auszuschlie\u00dfen, dass die von der unvollendeten Aufzeichnung betroffenen Bl\u00f6cke fehlerhaft wiederhergestellt werden. <\/p>\n
Im Fall von btrfs ist dieses Problem am relevantesten, wenn die erzeugte Schreiboperation kleiner als der Stripe ist. In diesem Fall muss das Dateisystem die Lese-\u00c4nderungs-Schreiboperation (read-modify-write, RMW) ausf\u00fchren. Wenn dabei Bl\u00f6cke mit unvollst\u00e4ndigen Schreibvorg\u00e4ngen getroffen werden, kann die RMW-Operation Zerst\u00f6rungen verursachen, die trotz der Pr\u00fcfziffern nicht erkannt werden. Die Entwickler haben \u00c4nderungen vorgenommen, bei denen die RMW-Operation die Pr\u00fcfziffern der Bl\u00f6cke \u00fcberpr\u00fcft, bevor diese Operation durchgef\u00fchrt wird, und im Falle einer Datenwiederherstellung auch die \u00dcberpr\u00fcfung der Pr\u00fcfziffern nach dem Schreiben durchf\u00fchrt. Leider f\u00fchrt dies bei der Situation mit unvollst\u00e4ndigem Stripe (RMW) zu zus\u00e4tzlichen Kosten f\u00fcr die Berechnung der Pr\u00fcfziffern, erh\u00f6ht jedoch erheblich die Zuverl\u00e4ssigkeit. F\u00fcr RAID6 ist diese Logik noch nicht bereit, aber f\u00fcr einen solchen Ausfall in RAID6 muss der Schreibvorgang auf sofort 2 Ger\u00e4te fehlschlagen, was weniger wahrscheinlich ist. <\/p>\n
Zus\u00e4tzlich k\u00f6nnen die Empfehlungen der Entwickler f\u00fcr die Verwendung von RAID5\/6 erw\u00e4hnt werden, die darin bestehen, dass im Btrfs-Profil f\u00fcr die Speicherung von Metadaten und Daten unterschiedlich sein kann. Dabei k\u00f6nnen f\u00fcr Metadaten das RAID1-Profil (Spiegel) oder sogar RAID1C3 (3 Kopien) verwendet werden, w\u00e4hrend f\u00fcr Daten RAID5 oder RAID6 zum Einsatz kommt. Dadurch wird einerseits ein zuverl\u00e4ssiger Schutz der Metadaten gew\u00e4hrleistet und das Fehlen des «write hole» erreicht, w\u00e4hrend andererseits eine effizientere Raumnutzung gegeben ist, die f\u00fcr RAID5\/6 typisch ist. Dies hilft, Zerst\u00f6rungen in den Metadaten zu vermeiden, und Datenbesch\u00e4digungen k\u00f6nnen behoben werden. <\/p>\n
Au\u00dferdem kann festgestellt werden, dass f\u00fcr SSDs in Btrfs im Kernel 6.2 standardm\u00e4\u00dfig die asynchrone Ausf\u00fchrung der «discard»-Operation (Kennzeichnung freigegebener Bl\u00f6cke, die physikalisch nicht mehr gespeichert werden m\u00fcssen) aktiviert wird. Der Vorteil dieses Modus liegt in der hohen Leistung durch effizientes Gruppieren von «discard»-Operationen in einer Warteschlange und anschlie\u00dfender Verarbeitung der Warteschlange durch einen Hintergrundverarbeiter, was dazu f\u00fchrt, dass die normalen FS-Operationen nicht verlangsamt werden, wie es bei synchronem «discard» w\u00e4hrend der Freigabe von Bl\u00f6cken der Fall w\u00e4re, und dass SSDs bessere Entscheidungen treffen k\u00f6nnen. Andererseits ist es nicht mehr erforderlich, Dienstprogramme wie fstrim zu verwenden, da alle verf\u00fcgbaren Bl\u00f6cke im FS ohne zus\u00e4tzliches Scannen und ohne Verlangsamung der Operationen gereinigt werden. \u0414\u043b\u044f \u0432\u043a\u043b\u044e\u0447\u0435\u043d\u0438\u044f \u044f\u0434\u0440\u043e Linux 6.2 \u043f\u0440\u0435\u0434\u043b\u043e\u0436\u0435\u043d\u044b \u0443\u043b\u0443\u0447\u0448\u0435\u043d\u0438\u044f Btrfs, \u043a\u0430\u0441\u0430\u044e\u0449\u0438\u0435\u0441\u044f \u0438\u0441\u043f\u0440\u0430\u0432\u043b\u0435\u043d\u0438\u044f \u043f\u0440\u043e\u0431\u043b\u0435\u043c\u044b «write hole» \u0432 \u0440\u0435\u0430\u043b\u0438\u0437\u0430\u0446\u0438\u0438 RAID 5\/6. \u0421\u0443\u0442\u044c \u043f\u0440\u043e\u0431\u043b\u0435\u043c\u044b \u0441\u0432\u043e\u0434\u0438\u0442\u0441\u044f \u043a \u0442\u043e\u043c\u0443, \u0447\u0442\u043e \u0435\u0441\u043b\u0438 \u043a\u0440\u0430\u0445 \u0441\u043b\u0443\u0447\u0438\u043b\u0441\u044f \u0432\u043e \u0432\u0440\u0435\u043c\u044f \u0437\u0430\u043f\u0438\u0441\u0438, \u0438\u0437\u043d\u0430\u0447\u0430\u043b\u044c\u043d\u043e \u043d\u0435\u0432\u043e\u0437\u043c\u043e\u0436\u043d\u043e \u043f\u043e\u043d\u044f\u0442\u044c \u043a\u0430\u043a\u043e\u0439 \u0431\u043b\u043e\u043a \u043d\u0430 \u043a\u0430\u043a\u043e\u043c \u0438\u0437 \u0443\u0441\u0442\u0440\u043e\u0439\u0441\u0442\u0432 RAID \u0437\u0430\u043f\u0438\u0441\u0430\u043b\u0441\u044f \u043a\u043e\u0440\u0440\u0435\u043a\u0442\u043d\u043e, \u0430 \u0432 \u043a\u0430\u043a\u043e\u043c \u0437\u0430\u043f\u0438\u0441\u044c \u043d\u0435 \u0431\u044b\u043b\u0430 \u0437\u0430\u0432\u0435\u0440\u0448\u0435\u043d\u0430. \u0412 \u0441\u043b\u0443\u0447\u0430\u0435 \u043f\u043e\u043f\u044b\u0442\u043a\u0438 \u0432\u043e\u0441\u0441\u0442\u0430\u043d\u043e\u0432\u043b\u0435\u043d\u0438\u044f RAID \u0432 \u043f\u043e\u0434\u043e\u0431\u043d\u043e\u0439 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