Se han implementado nuevos sistemas de archivos BeamFS, XMFS y MeshXFS para el núcleo de Linux

Para su discusión en la lista de correos de desarrolladores del núcleo de Linux, se han publicado parches que implementan el sistema de archivos BeamFS, que utiliza la codificación de Reed-Solomon para detectar y recuperar datos dañados en su lugar en configuraciones con un solo dispositivo. Las principales áreas de aplicación de BeamFS incluyen computadoras a bordo de satélites, equipos en salas de terapia de radiación y otros sistemas que operan en condiciones de alta radiación, donde el retorno de datos distorsionados es más crítico que la imposibilidad de leer la información.

Por defecto, BeamFS puede recuperar hasta 8 bytes pérdidas en cada bloque de 255 bytes con un coste del 7% (288 bytes de códigos de recuperación por cada 4096 bytes de datos almacenados). Los códigos de corrección de errores se aplican no solo a los datos, sino también a la información de control en superbloques, inodes, índices de directorios y mapas de bits. La verificación de la integridad y los intentos de recuperación de datos faltantes se realizan en cada operación de lectura. Si no se puede garantizar la corrección de la información, la operación finaliza con el error "-EIO", lo que excluye la devolución oculta de datos dañados.

Los experimentos realizados mostraron que al irradiar una placa i.MX 8M Plus con Linux y el sistema de archivos ext4 con protones de energía entre 20 y 58 MeV, el 90% de todas las fallas ocurrían a nivel del sistema de archivos y controladores de dispositivos de almacenamiento. También se realizó una simulación de distorsiones de bits individuales al leer desde el medio: BeamFS y Btrfs reconocieron con éxito los datos dañados y siempre devolvieron un error, mientras que ext4 y ext3 devolvieron silenciosamente los datos distorsionados.

BeamFS garantiza la integridad y recuperación solo en la etapa de lectura desde el medio físico hasta la transferencia en la caché de página en la memoria RAM. La integridad del almacenamiento en memoria puede mantenerse mediante chips de memoria con corrección de errores.
Entre las limitaciones de BeamFS se destaca la falta de soporte para journaling y el modo Copy-on-Write (CoW); los metadatos se escriben en el dispositivo de forma desordenada, por lo que en caso de un cierre inadecuado se requiere una verificación completa mediante fsck.

Además de BeamFS, recientemente se han propuesto otros dos sistemas de archivos para el núcleo de Linux:

• En la conferencia Linux Plumbers Conference 2026, que tuvo lugar hace unos días, un ingeniero de Huawei presentó (video, diapositivas) el sistema de archivos XMFS (cross-node eXpress Memory File System) para el núcleo de Linux, diseñado para su uso en clústeres con memoria compartida accesible para todos los nodos (similar a tmpfs, pero para la memoria de todos los nodos). XMFS permite utilizar la interfaz estándar POSIX de los sistemas de archivos para trabajar con memoria externa, accedida directamente mediante tecnologías como CXL 3.0 (Compute Express Link) y Huawei United Bus. El proyecto se encuentra en una fase de prototipo experimental, en pruebas internas, y aún no está listo para ser incorporado al núcleo.
  

  El sistema de archivos tiene una arquitectura clásica para sistemas de archivos distribuidos, con la asignación servidores, responsable del registro, mantenimiento de las tablas inode y mapeo del contenido y metadatos a la memoria de los nodos individuales.

  

  En las pruebas del uso de XMFS para tareas como el acceso compartido a imágenes de contenedores desde diferentes nodos, la implementación mostró un rendimiento similar al de tmpfs con el uso de grandes páginas de memoria (páginas enormes de 2 MB).

  
  
  
  
• Con la ayuda de IA, se ha desarrollado el sistema de archivos MeshXFS, un fork de XFS adaptado para su uso simultáneo en varios nodos de un clúster. MeshXFS permite montar un dispositivo de bloque común en modo de lectura-escritura en diferentes nodos, mantener la integridad y gestionar bloqueos durante el acceso concurrente a los datos. El proyecto comenzó como un experimento para verificar la posibilidad de crear, a través de modelos de IA, un controlador de Linux con un sistema de archivos que soporte bloqueos distribuidos, acceso paralelo y recuperación ante fallos. El trabajo principal se completó con Claude Opus, pero para resolver problemas particularmente complejos se utilizaron modelos como Claude Fable, GPT, Gemini y Astra. El experimento se consideró exitoso y ya se han publicado varias versiones funcionales de MeshXFS.

  Entre las funcionalidades adicionales implementadas sobre XFS, se destacan dos modos de gestión de bloqueos distribuidos (sincronización por red y almacenamiento del estado en un disco común separado), asegurando la coherencia de la caché en diferentes nodos, llevando un registro para la recuperación y adaptando el formato de disco y utilidades a las particularidades del sistema de archivos en clúster. Se soporta el trabajo con almacenamiento compartido, conectado a través de iSCSI (probado en 16 nodos), o al replicar un dispositivo de bloque mediante DRBD. La coordinación de bloqueos, las funciones de detección de nodos, la verificación de disponibilidad y la identificación de nodos fallidos se implementan en un módulo común del núcleo. La operación ha sido verificada en Proxmox VE 9, RHEL 9, Ubuntu 24.04/26.04 y Debian 12/13.

Fuente: opennet.ru