Voor discussie op de mailinglijst van de Linux-kernel zijn patches gepubliceerd voor het bestandssysteem BeamFS, dat gebruikmaakt van Reed-Solomon-codering voor het detecteren en herstellen van beschadigde gegevens ter plekke in configuraties met één opslagapparaat. De belangrijkste toepassingsgebieden van BeamFS zijn boordcomputers van satellieten, apparatuur in bestralingskamers en andere systemen die werken onder verhoogde stralingsomstandigheden, waarbij het terugkrijgen van vervormde gegevens kritischer is dan het onvermogen om informatie te lezen.
Standaard kan BeamFS tot 8 verloren bytes herstellen in elk blok van 255 bytes met overhead van 7% (288 bytes herstelcodes per 4096 bytes opgeslagen gegevens). Foutcorrectiecodes worden niet alleen toegepast op gegevens, maar ook op metadata in de superblock, inode, directory-indexen en bitmap. De integriteitscontrole en pogingen tot herstel van ontbrekende gegevens worden uitgevoerd bij elke leesbewerking. Als de juistheid van de informatie niet kan worden gegarandeerd, wordt de bewerking beëindigd met de foutmelding "-EIO", wat verborgen terugkeer van beschadigde gegevens uitsluit.
Experimenten hebben aangetoond dat bij bestraling van de i.MX 8M Plus board met Linux en ext4 FS met deeltjes met een energie van 20 tot 58 MeV, 90% van alle storingen zich voordeden op het niveau van het bestandssysteem en de stuurprogramma's voor opslagapparaten. Er werd ook een simulatie uitgevoerd van enkele bitfouten tijdens het lezen van opslagmedia: BeamFS en Btrfs herkenden succesvol de gegevensbeschadiging en gaven altijd een foutmelding terug, terwijl ext4 en ext3 stilletjes beschadigde gegevens teruggaven.
BeamFS zorgt voor integriteit en herstel alleen in de fase van lezen van het fysieke opslagmedium tot overdracht naar de paginacache in het RAM. De integriteit van de opslag in het RAM kan worden gehandhaafd met geheugenchips met foutcorrectie.
Een beperking van BeamFS is dat het geen ondersteuning biedt voor journaling en Copy-on-Write (CoW) modus — metadata worden ongeordend naar het opslagmedium geschreven, waardoor bij een ongebruikelijke afsluiting een volledige controle met fsck vereist is.
Naast BeamFS zijn recentelijk nog twee andere bestandssystemen voorgesteld voor de Linux-kernel:
- Tijdens de Linux Plumbers Conference 2026, die enkele dagen geleden plaatsvond, heeft een ingenieur van Huawei de XMFS (cross-node eXpress Memory File System) besturingssysteem onthuld, een bestandssysteem voor de Linux-kernel dat is ontworpen voor gebruik in clusters met gedeeld RAM voor alle knooppunten (zoals tmpfs, maar voor het geheugen van alle knooppunten). XMFS maakt het mogelijk om de standaard POSIX-interface van bestandssystemen te gebruiken voor toegang tot externe opslag, die rechtstreeks kan worden aangesproken met technologieën zoals CXL 3.0 (Compute Express Link) en de Huawei United Bus. Het project bevindt zich momenteel in de experimentele prototypefase en ondergaat interne tests; het is nog niet gereed voor opname in de kernel.
Het bestandssysteem heeft een klassieke architectuur voor gedistribueerde bestandssystemen met выделением de server, verantwoordelijk voor logging, het bijhouden van inode-tabellen en het koppelen van inhoud en metadata aan het geheugen van individuele knooppunten.
Bij het testen van het gebruik van XMFS voor taken zoals het delen van containerbeelden tussen verschillende knooppunten toonde de implementatie prestaties vergelijkbaar met die van tmpfs met ingeschakelde grote pagina's geheugen (2 MB huge pages).
- Met behulp van AI is het MeshXFS-bestandssysteem ontwikkeld, een fork van XFS, dat is aangepast voor gelijktijdig gebruik op meerdere knooppunten in een cluster. MeshXFS maakt het mogelijk om een gedeeld blokapparaat in lees- en schrijfgemode aan verschillende knooppunten te koppelen, de integriteit te waarborgen en blokkering te beheren bij gelijktijdige toegang tot gegevens. Het project begon als een experiment om te onderzoeken of het mogelijk was om met behulp van AI-modellen een Linux-driver met een bestandssysteem te maken dat gedistribueerde blokkeringen, gelijktijdige toegang en herstel na storingen ondersteunt. Het grootste deel van het werk is gedaan met Claude Opus, maar voor bijzonder complexe problemen zijn modellen zoals Claude Fable, GPT, Gemini en Astra op specifieke punten ingeschakeld. Het experiment is als succesvol beoordeeld en er zijn al meerdere werkende versies van MeshXFS gepubliceerd.
Van de extra mogelijkheden die zijn gerealiseerd bovenop XFS, zijn er twee beheermodi voor gedistribueerde sloten vermeld (netwerksynchronisatie en het opslaan van de status op een aparte gedeelde schijf), waarborging van de consistentie van de cache op verschillende knooppunten, het bijhouden van een logboek voor herstel en de aanpassing van het schijfformaat en hulpmiddelen voor de specificiteit van clusterbestandssystemen. Ondersteuning voor werken met gedeelde opslag die via iSCSI is verbonden (getest op 16 knooppunten), of bij de replicatie van een blokapparaat met DRBD. Coördinatie van sloten, functies voor het opsporen van knooppunten, beschikbaarheidscontrole en het identificeren van defecte knooppunten zijn gerealiseerd in één gemeenschappelijk kernmodule. De werking is getest in Proxmox VE 9, RHEL 9, Ubuntu 24.04/26.04 en Debian 12/13.
Bron: opennet.ru
