Pour discussion sur la liste de diffusion des développeurs du noyau Linux, des correctifs ont été publiés pour la mise en œuvre du système de fichiers BeamFS, utilisant le codage de Reed-Solomon pour identifier et restaurer les données corrompues sur place dans les configurations à un seul disque. Les principales applications de BeamFS incluent les ordinateurs de bord des satellites, l'équipement dans les salles de radiothérapie et d'autres systèmes fonctionnant dans des conditions de radiation accrue, où le retour de données corrompues est plus critique que l'impossibilité de lire l'information.
Par défaut, BeamFS peut récupérer jusqu'à 8 octets perdus dans chaque bloc de 255 octets avec un coût supplémentaire de 7 % (288 octets de codes de récupération pour chaque 4096 octets de données stockées). Les codes de correction d'erreurs sont appliqués non seulement aux données, mais aussi aux informations de contrôle dans le superbloc, les inode, les index des répertoires et les cartes de bits. L'intégrité est vérifiée et les tentatives de récupération des données manquantes sont effectuées à chaque opération de lecture. Si l'exactitude des informations ne peut être garantie, l'opération se termine par une erreur « -EIO », ce qui exclut le retour caché de données corrompues.
Des expériences ont montré qu'en irradiant la carte i.MX 8M Plus avec Linux et le système de fichiers ext4 avec des protons d'énergie allant de 20 à 58 MeV, 90 % des pannes survenaient au niveau du système de fichiers et des pilotes de dispositifs de stockage. Une simulation de défaillances uniques de bits lors de la lecture à partir du support a également été réalisée : BeamFS et Btrfs ont réussi à reconnaître la corruption des données et retournaient systématiquement une erreur, tandis que ext4 et ext3 retournaient silencieusement des données corrompues.
BeamFS garantit l'intégrité et la récupération uniquement à l'étape de la lecture à partir du support physique jusqu'à la transmission dans le cache page en mémoire vive. L'intégrité du stockage en mémoire vive peut être maintenue à l'aide de puces mémoire avec correction d'erreurs.
Parmi les limitations de BeamFS, on note l'absence de support pour le journalisation et le mode Copy-on-Write (CoW) : les métadonnées sont écrites de manière désordonnée sur le disque, donc en cas de fermeture incorrecte, une vérification complète à l'aide de fsck est nécessaire.
En plus de BeamFS, deux autres systèmes de fichiers ont récemment été proposés pour le noyau Linux :
- Lors de la récente conférence Linux Plumbers Conference 2026, un ingénieur de la société Huawei a présenté (vidéo, diapositives) le système de fichiers XMFS (cross-node eXpress Memory File System) pour le noyau Linux, conçu pour une utilisation dans des clusters avec une mémoire vive partagée commune à tous les nœuds (similaire à tmpfs, mais pour la mémoire de tous les nœuds). XMFS permet d'utiliser l'interface de système de fichiers standard POSIX pour interagir avec la mémoire externe, directement adressée grâce à des technologies telles que CXL 3.0 (Compute Express Link) et Huawei United Bus. Le projet est actuellement en phase de prototype expérimental, en cours de test interne, et n'est pas encore prêt à être intégré au noyau.
Le système de fichiers possède une architecture classique pour les systèmes de fichiers distribués, avec une allocation de serveurs, responsable de la journalisation, du maintien des tables inode et de la correspondance entre le contenu et les métadonnées avec la mémoire de chaque nœud.
Lors des tests de l'utilisation de XMFS pour des tâches telles que le partage d'images de conteneurs entre différents nœuds, l'implémentation a montré des performances proches de celles de tmpfs avec l'utilisation de grandes pages de mémoire (pages énormes de 2 Mo).
- Grâce à l'IA, le système de fichiers MeshXFS a été développé, représentant un fork de XFS, adapté à une utilisation simultanée sur plusieurs nœuds d'un cluster. MeshXFS permet de monter un dispositif de bloc partagé en mode lecture-écriture sur différents nœuds, de maintenir l'intégrité et de gérer les verrous lors d'accès simultanés aux données. Le projet a commencé comme une expérience pour tester la possibilité de créer, à l'aide de modèles IA, un pilote Linux avec un système de fichiers prenant en charge les verrous distribués, l'accès parallèle et la récupération après des pannes. Le travail principal a été réalisé avec Claude Opus, mais pour résoudre des problèmes particulièrement complexes, des modèles tels que Claude Fable, GPT, Gemini et Astra ont été mobilisés. L'expérience a été jugée réussie et plusieurs versions opérationnelles de MeshXFS ont déjà été publiées.
Parmi les fonctionnalités supplémentaires mises en œuvre au-dessus de XFS, deux modes de gestion des verrouillages distribués (synchronisation réseau et stockage de l'état sur un disque commun séparé), la garantie de cohérence des caches sur différents nœuds, la tenue d'un journal pour la restauration et l'adaptation du format de disque et des utilitaires aux spécificités du système de fichiers en cluster sont notés. Le support du stockage partagé est assuré via iSCSI (testé sur 16 nœuds) ou lors de la réplication d'un dispositif de bloc à l'aide de DRBD. La coordination des verrouillages, les fonctions de détection des nœuds, la vérification de la disponibilité et l'identification des nœuds défaillants sont mises en œuvre dans un module de noyau commun. Le fonctionnement a été vérifié dans Proxmox VE 9, RHEL 9, Ubuntu 24.04/26.04 et Debian 12/13.
Source : opennet.ru
