קידום Bcachefs לגרעין Linux

קנט אוברסטריט, מחבר הליבה Linux מערכות אחסון במטמון של התקני SSD של BCache, במצגת שלו בכנס LSFMM 2023 (Linux Storage, Filesystem, Memory Management & BPF Summit) обобщил результаты работы по продвижению файловой системы Bcachefs в основной состав ядра Linux и рассказал о планах по дальнейшему развитию данной ФС. В мае для рецензирования и включения в основной состав ядра Linux был предложен обновлённый набор патчей с реализацией ФС Bcachefs. ФС Bcachefs развивается уже около 10 лет. О готовности рецензирования реализации Bcachefs перед включением в состав ядра было объявлено ещё в конце 2020 года и в текущем варианте патчей учтены выявленные при прошлом рецензировании замечания и недоработки.

מטרת הפיתוח של Bcachefs היא להגיע לרמת XFS בביצועים, אמינות ומדרגיות, תוך מתן תכונות נוספות הגלומות ב-Btrfs ו-ZFS, כגון הכללת התקנים מרובים במחיצה, פריסות אחסון רב-שכבתיות, שכפול (RAID 1/10), שמירה במטמון, דחיסת נתונים שקופים (מצבי LZ4, gzip ו-ZSTD), פרוסות מצב (צילומי מצב), אימות תקינות על ידי סכומי בדיקה, יכולת לאחסן קודי תיקון שגיאות של Reed-Solomon (RAID 5/6), אחסון מוצפן של מידע (ChaCha20 ו-Poly1305 משומשים). מבחינת ביצועים, Bcachefs מקדימה את Btrfs ומערכות קבצים אחרות המבוססות על מנגנון Copy-on-Write, ומדגימה ביצועים קרובים ל-Ext4 ו-XFS.

מבין ההישגים האחרונים בפיתוח Bcachefs, מצוין התייצבות ביישום תצלומי מצב הזמינים לכתיבה. בהשוואה ל-Btrfs, צילומי מצב ב-Bcachefs ניתנים להרחבה הרבה יותר טוב וחופשיים מהבעיות הגלומות ב-Btrfs. בפועל, עבודת התמונות נבדקה בעת ארגון גיבויי MySQL. Bcachefs גם עשתה עבודה רבה כדי לשפר את המדרגיות - מערכת הקבצים עשתה ביצועים טובים בבדיקות באחסון של 100 TB, ו-Bcachefs צפויה להיות מיושמת באחסון 1 PB בעתיד הקרוב. מצב nocow חדש נוסף כדי להשבית את מנגנון "העתק על כתיבה" (nocow). במהלך הקיץ, הם מתכננים להביא את היישום של קודי תיקון שגיאות ו-RAIDZ למצב יציב, כמו גם לפתור בעיות עם צריכת זיכרון גבוהה בעת שחזור ובדיקת מערכות קבצים עם כלי השירות fsck.

מבין התוכניות לעתיד מוזכר הרצון להשתמש בשפת Rust בפיתוח Bcachefs. לדברי המחבר של Bcachefs, הוא אוהב לקודד, לא לנפות באגים בקוד, ועכשיו זה מטורף לכתוב קוד ב-C כשיש אפשרות טובה יותר. Rust כבר מעורבת ב-Bcachefs ביישום של חלק משירותי מרחב המשתמש. יתרה מכך, נבקע הרעיון לשכתב בהדרגה לחלוטין את Bcachefs ב-Rust, שכן השימוש בשפה זו חוסך באופן משמעותי זמן ניפוי באגים.

Что касается продвижения Bcachefs в основной состав ядра Linux, то процесс принятия может затянуться из-за достаточной большого размера изменений (2500 патчей и около 90 тысяч строк кода), который трудно рецензировать. Для ускорения рецензирования некоторые разработчики предложили разбить серию патчей на более мелкие и логически разделённые части. В процессе обсуждения, некоторые участники также обратили внимание на развитие проекта одним разработчиком и опасность того, что код может остаться без сопровождения, в случае если с его разработчиком что-то случиться (к проекту проявляют интерес два сотрудника Red Hat, но их работа пока ограничивается исправлением ошибок).

Bcachefs פותחה באמצעות טכנולוגיות שכבר נבדקו בפיתוח מכשיר ה-Bcache block, שנועד לאחסון במטמון לכוננים קשיחים איטיים בכונני SSD מהירים (כלול בקרנל מאז שחרור 3.10). Bcachefs משתמשת במנגנון Copy-on-Write (COW), בו שינויים אינם מובילים להחלפת נתונים – המצב החדש נכתב למיקום חדש, ולאחר מכן מחוון המצב הנוכחי משתנה.

תכונה של Bcachefs היא תמיכה בחיבור רב-שכבתי של כוננים, שבהם האחסון מורכב ממספר שכבות - הכוננים המהירים ביותר (SSD) מחוברים לשכבה התחתונה, המשמשים לאחסון נתונים בשימוש תכוף, והשכבה העליונה נוצרת. דיסקים מרווחים יותר וזולים יותר המאחסנים נתונים פחות נדרשים. ניתן להשתמש במטמון של כתיבה חוזרת בין שכבות. ניתן להוסיף ולנתק כוננים באופן דינמי למחיצה מבלי להפריע לשימוש במערכת הקבצים (הנתונים עוברים אוטומטית).

מקור: OpenNet.ru