Linuxi 6.2 tuumasse tulevad Btrfs'i RAID5/6 täiustused

Linux 6.2 tuumisse on Btrfs jaoks pakutud täiustusi, mis käsitlevad «write hole» probleemi RAID 5/6 rakendamises. Probleemi olemus seisneb selles, et kui krahh juhtub kirjutamise ajal, ei ole algselt võimalik mõista, milline plokk mõnel RAID seadmel kirjutati korrektselt ja millisel kirjutamine ei olnud lõpule viidud. RAID-i taastamise katse sellises olukorras võib põhjustada plokkide hävimist, mis vastavad kirjutamata plokkidele, kuna RAID plokkide olek on desünkroniseeritud. See probleem esineb kõigis RAID1/5/6 massiivides, kus ei ole võetud spetsiaalseid meetmeid sarnase efekti vastu.

RAID rakendustes, nagu RAID1 btrfs-is, lahendatakse see probleem kontrollsummade kasutamisega mõlemas koopiaas, kus andmete mittevastavuse korral taastatakse andmed lihtsalt teisest koopiast. See lähenemine töötab ka juhul, kui mõni seade hakkab edastama rikkilisi andmeid, mitte ei ebaõnnestu täielikult.

Kuid RAID5/6 puhul ei säilita failisüsteem pariteedi plokkide kontrollsummasid: normaalsetes olukordades kontrollitakse plokkide õigsust nende kõikide kontrollsumma olemasolu kaudu ning pariteedi plokk on võimalik taastada andmetest. Siiski, osalise kirjutamise korral võib see lähenemine teatud olukordades mitte töötada. Sellisel juhul, kui massiivi taastamisel, ei ole välistatud, et lõpetamata kirjutamise alla langenud plokid taastatakse valeandmetega.

btrfs puhul on see probleem kõige aktuaalsem, kui kirjutatav andme maht on väiksem kui ribade suurus. Sel juhul peab failisüsteem teostama lugemise-muudatuse-kirjutamise (read-modify-write, RMW) operatsiooni. Kui sellega kaasnevad finantsandmed, mis ei ole lõpetatud, võib RMW operatsioon põhjustada tõrkeid, mida ei tuvastata, hoolimata kontrollsummadest. Arendajad on teinud muudatusi, mille kohaselt RMW operatsioon kontrollib blokkide kontrollsummat enne selle operatsiooni teostamist, ja taastamise vajadusel teostatakse kontrollsummade kontroll ka pärast kirjutamist. Kahjuks, kui tegemist on mittetäieliku ribaga kirjutamise olukorraga (RMW), toob see kaasa täiendavaid kulusid kontrollsummade arvutamiseks, kuid see suurendab märkimisväärselt usaldusväärsust. RAID6 puhul ei ole selline loogika veel valmis, kuid selle tõrke korral RAID6-s peab kirjutamine ebaõnnestuma kahe seadme peale korraga, mis on vähem tõenäoline.

Lisaks võib märkida arendajate soovitusi RAID5/6 kasutamise osas, mille kohaselt võivad Btrfs’i metadata ja andmete salvestuse profiilid erineda. Samuti on võimalik kasutada metadata jaoks RAID1 (peegeldamine) või isegi RAID1C3 (3 koopiat), samas kui andmete puhul kasutataks RAID5 või RAID6. See tagab turvalise metadata kaitse ja väldib "write hole" probleemi, samal ajal pakkudes tõhusamat ruumikasutust, mis on iseloomulik RAID5/6-le. See aitab vältida metadata kahjustusi, samas kui andmete kahjustused on parandatavad.

Samuti tasub märkida, et SSD-de Btrfs-s aktiveeritakse kernelis 6.2 vaikimisi asünkroonne "discard" operatsioonide teostamine (vabastatud blokki märkimine, mida ei pea enam füüsiliselt salvestama). Selle režiimi eeliseks on kõrge jõudlus tänu tõhusale "discard" operatsioonide grupeerimisele järjekordades ja edasisele töötlemisele taustaprotsessoris, mille tõttu ei aeglustu tavalised failisüsteemi operatsioonid nagu sünkroonse "discard" korral blokki vabastamisel ning SSD-l on võimalik teha soodsamaid otsuseid. Teisalt ei pea enam kasutama selliseid utiliite nagu fstrim, kuna kõik saadaval olevad blokid puhastatakse failisüsteemis ilma täiendava skaneerimiseta ja ilma operatsioonide aeglustamiseta.

Allikas: opennet.ru