Pentru nucleul Linux au fost implementate noi sisteme de fișiere BeamFS, XMFS și MeshXFS

Pentru discuția pe lista de distribuție a dezvoltatorilor nucleului Linux au fost publicate patch-uri cu implementarea sistemului de fișiere BeamFS, care utilizează codarea Reed-Solomon pentru identificarea și recuperarea datelor corupte în locul în configurațiile cu un singur dispozitiv de stocare. Principalele domenii de aplicare ale BeamFS sunt computerele de bord ale sateliților, echipamentele din cabinetele de radioterapie și alte sisteme care funcționează în condiții de radiații crescute, unde recuperarea datelor distorsionate este mai critică decât incapacitatea de a citi informațiile.

În mod implicit, BeamFS poate recupera până la 8 octeți pierduți în fiecare bloc de 255 de octeți, cu un cost de 7% (288 de octeți de coduri de recuperare pentru fiecare 4096 de octeți de date stocate). Codurile de corecție a erorilor sunt aplicate nu doar pentru date, ci și pentru informația de sistem din superbloc, inode-uri, indecși de directoare și hărți de biți. Verificarea integrității și încercările de recuperare a datelor lipsă sunt realizate la fiecare operațiune de citire. Dacă nu se poate garanta corectitudinea informației, operațiunea se încheie cu eroarea „-EIO”, ceea ce exclude returnarea ascunsă a datelor corupte.

Experimentele efectuate au arătat că, în timpul iradierii plăcii i.MX 8M Plus cu Linux și FS ext4 cu protoni cu energie între 20 și 58 MeV, 90% dintre toate erorile au apărut la nivelul sistemului de fișiere și al driverelor dispozitivelor de stocare. De asemenea, a fost realizată o simulare a distorsiunilor singulare de biți în timpul citirii de pe suport: BeamFS și Btrfs au recunoscut cu succes deteriorarea datelor și au returnat mereu o eroare, în timp ce ext4 și ext3 au returnat silencios date distorsionate.

BeamFS asigură integritatea și recuperarea doar în etapa de citire de pe suportul fizic până la transferul în cache-ul paginilor din memorie. Integritatea stocării în memorie poate fi menținută cu ajutorul cipurilor de memorie cu corecție de erori.
Printre limitările BeamFS se remarcă lipsa suportului pentru jurnalizare și modul Copy-on-Write (CoW) — metadatele sunt scrise pe dispozitiv în mod neordonat, astfel încât, în caz de închidere necorespunzătoare, este necesară o verificare completă cu ajutorul fsck.

În plus față de BeamFS, recent au fost propuse încă două sisteme de fișiere pentru nucleul Linux:

• La conferința Linux Plumbers Conference 2026, ce a avut loc cu câteva zile în urmă, un inginer de la compania Huawei a prezentat (video, slide-uri) sistemul de fișiere XMFS (cross-node eXpress Memory File System) pentru kernelul Linux, destinat utilizării în clustere cu memorie RAM partajată pentru toate nodurile (similar cu tmpfs, dar pentru memoria tuturor nodurilor). XMFS permite utilizarea unei interfețe POSIX standard de sisteme de fișiere pentru a lucra cu memorie externă, adresabilă direct prin tehnologii precum CXL 3.0 (Compute Express Link) și Huawei United Bus. Proiectul se află în faza de prototip experimental, în curs de testare internă, și momentan nu este gata pentru integrarea în kernel.
  

  Sistemul de fișiere are o arhitectură clasică pentru sistemele de fișiere distribuite cu alocarea server, responsabilă pentru jurnalizare, menținerea tabelelor inode și asocierea conținutului și metadatelor cu memoria fiecărui nod.

  

  În timpul testării utilizării XMFS pentru sarcini precum accesul comun la imaginile containerelor din diferite noduri, implementarea a demonstrat o performanță apropiată de cea a tmpfs, inclusiv cu pagini mari de memorie (2 MB huge pages).

  
  
  
  
• Cu ajutorul AI a fost pregătit sistemul de fișiere MeshXFS, care reprezintă un fork al XFS, adaptat pentru utilizarea simultană pe mai multe noduri dintr-un cluster. MeshXFS permite montarea unui dispozitiv bloc comun în modul de citire-scriere pe diferite noduri, menținând integritatea și gestionând blocările în timpul accesului simultan la date. Proiectul a început ca un experiment pentru a verifica posibilitatea de a crea un driver Linux cu un sistem de fișiere care să susțină blocările distribuite, accesul paralel și recuperarea în caz de eșec, realizat în principal cu ajutorul Claude Opus, dar pentru probleme mai complexe au fost utilizate modele precum Claude Fable, GPT, Gemini și Astra. Experimentul a fost declarat de succes și au fost deja publicate mai multe versiuni funcționale ale MeshXFS.

  Printre funcționalitățile suplimentare implementate deasupra XFS, se remarcă două moduri de gestionare a blocărilor distribuite (sincronizare prin rețea și stocarea stării pe un disc comun separat), asigurarea coerenței cache-ului pe noduri diferite, ținerea unui jurnal pentru recuperare și adaptarea formatului de disk și utilităților la specificul FS-ului de cluster. Se suportă lucrul cu stocarea comună conectată prin iSCSI (testat pe 16 noduri) sau în cazul replicării unui dispozitiv bloc prin DRBD. Coordonarea blocărilor, funcțiile de descoperire a nodurilor, verificarea disponibilității și determinarea nodurilor defecte sunt implementate într-un modul comun al nucleului. Funcționarea a fost verificată în Proxmox VE 9, RHEL 9, Ubuntu 24.04/26.04 și Debian 12/13.

Sursa: opennet.ro