Mikuláš Patočka, un dos desenvolvedores de LVM e autor dunha serie de relacionados coa optimización dos sistemas de almacenamento, traballando en Red Hat, novo sistema de ficheiros na lista de correo do programador do núcleo de Linux , destinado a crear un FS compacto e rápido para chips de memoria non volátil (NVM, memoria non volátil, por exemplo NVDIMM), combinando o rendemento da RAM coa capacidade de almacenar contido de forma permanente.
A experiencia do FS foi tida en conta ao desenvolver NVFS , creado especificamente para memoria NVM en 2017, pero non aceptado no núcleo de Linux e soporte para núcleos Linux de 4.13 a 5.1.
O FS NVFS proposto é moito máis sinxelo que NOVA (4972 liñas de código fronte a 21459), proporciona a utilidade fsck, ten un maior rendemento, admite atributos estendidos (xattrs), etiquetas de seguridade, ACL e cotas, pero non admite instantáneas. NVFS está preto de
O sistema de ficheiros Ext4 encaixa ben no modelo de sistemas de ficheiros baseados no subsistema VFS, o que lle permite minimizar o número de capas e conformarse cun módulo que non require parches para o núcleo.
NVFS usa a interface do núcleo para o acceso directo a dispositivos de memoria persistente, evitando a caché da páxina. Para optimizar o funcionamento da memoria NVM dirixida por bytes, o contido da unidade mapea ao espazo de enderezos lineal do núcleo sen o uso dunha capa de dispositivo de bloque tradicional e unha caché intermedia. Úsase para almacenar contidos do directorio (árbore de raíz) na que cada nome de ficheiro está dividido e o valor hash úsase cando se busca na árbore.
A integridade dos datos está garantida mediante o ""(como en UFS de FreeBSD e FFS de OpenBSD) sen usar o diario. Para evitar a corrupción de ficheiros en NVFS, as operacións de cambio de datos agrúpanse de tal xeito que un fallo non pode levar á perda de bloques ou inodos e restablece a integridade das estruturas mediante a utilidade fsck. A utilidade fsck funciona en modo multiproceso e ofrece un rendemento de forza bruta de 1.6 millóns de inodos por segundo.
В NVFS realizou a operación de copia da árbore de orixe do núcleo de Linux na memoria NVM un 10 % máis rápido que NOVA, un 30 % máis rápido que ext4 e un 37 % máis rápido que XFS. Na proba de recuperación de datos, NVFS foi máis rápido que NOVA nun 3%, e ext4 e XFS nun 15% (pero coa caché de disco activa, NOVA foi un 15% máis lento).
Na proba de millóns de operacións de directorio, NVFS superou a NOVA nun 40%, ext4 nun 22% e XFS nun 46%. Ao simular a actividade de DBMS, o sistema de ficheiros NVFS superou a NOVA nun 20 %, ext4 en 18 veces e XFS en 5 veces. Na proba fs_mark, o rendemento de NVFS e NOVA resultou ser aproximadamente ao mesmo nivel, mentres que ext4 e XFS quedaron atrás unhas 3 veces.
O atraso dos sistemas de ficheiros tradicionais na memoria NVM débese ao feito de que non están deseñados para o enderezo de bytes, que se usa na memoria non volátil, que parece RAM normal. A lectura de unidades convencionais garante a atomicidade da operación a nivel de lectura/escritura do sector, mentres que a memoria NVM proporciona acceso a nivel de palabras individuais da máquina. Ademais, os sistemas de ficheiros tradicionais tratan de reducir a intensidade de acceso aos medios, que se consideran obviamente máis lentos que a RAM, e tamén tentan agrupar as operacións para garantir a lectura secuencial cando se usan discos duros, procesar as colas de solicitudes, combater a fragmentación e separar prioridades de diferentes operacións. . Para a memoria NVM, tales complicacións son innecesarias, xa que a velocidade de acceso aos datos é comparable á RAM e a orde de acceso non importa.
Fonte: opennet.ru