Pre jadro Linuxu boli implementované nové súborové systémy BeamFS, XMFS a MeshXFS

Na diskusiu v mailing liste vývojárov jadra Linux boli uverejnené patchy implementujúce súborový systém BeamFS, ktorý využíva Reed-Solomon kódovanie na zistenie a obnovenie poškodených údajov na mieste v konfiguráciách s jedným úložiskom. Hlavnými oblasťami aplikácie BeamFS sú palubné počítače satelitov, zariadenia v raadioterapeutických miestnostiach a ďalšie systémy, ktoré fungujú v prostredí s vysokou radiáciou, kde je návrat skreslených údajov kritickejší ako neschopnosť čítať informácie.

Predvolene BeamFS dokáže obnoviť až 8 stratových bajtov v každom 255-bajtovom bloku s režijnými nákladmi 7 % (288 bajtov obnovovacích kódov na každých 4096 bajtov uložených údajov). Kódy na opravu chýb sa aplikujú nielen na údaje, ale aj na servisné informácie v superbloku, inode, indexoch adresárov a bitových mapách. Kontrola integrity a pokusy o obnovenie chýbajúcich údajov sa vykonávajú pri každej operácii čítania. Ak nie je možné zaručiť správnosť informácií, operácia sa končí chybou „-EIO“, čo vylučuje skryté vrátenie poškodených údajov.

Podľa vykonaných experimentov sa ukázalo, že pri ožiarení dosky i.MX 8M Plus s Linuxom a súborovým systémom ext4 protónmi s energiou od 20 do 58 MeV, 90 % všetkých porúch vzniklo na úrovni súborového systému a ovládačov zariadení na ukladanie. Taktiež sa uskutočnila simulácia jednotlivých bitových skreslení pri čítaní z média: BeamFS a Btrfs úspešne rozpoznali poškodenie údajov a vždy vrátili chybu, zatiaľ čo ext4 a ext3 ticho vrátili skreslené údaje.

BeamFS zabezpečuje integritu a obnovu len na fáze od čítania z fyzického média po prenos do stránkového cache v operačnej pamäti. Integrita uchovávania v operačnej pamäti môže byť zaistená pomocou pamäťových čipov s opravou chýb.
Z obmedzení BeamFS sa uvádza nedostatok podpory žurnálovania a režimu Copy-on-Write (CoW) — metadáta sa na úložisko zapisujú neusporiadane, preto je v prípade nesprávneho ukončenia potrebná úplná kontrola pomocou fsck.

Okrem BeamFS boli nedávno pre jadro Linux navrhnuté ďalšie dve súborové systémy:

• Na nedávnej konferencii Linux Plumbers Conference 2026 inžinier z firmy Huawei predstavil (video, slid) súborový systém XMFS (cross-node eXpress Memory File System) pre jadro Linux, určený na použitie v klastroch so zdieľanou operačnou pamäťou pre všetky uzly (ako tmpfs, ale pre pamäť všetkých uzlov). XMFS umožňuje používať štandardné POSIX rozhranie súborových systémov na prácu s externou pamäťou, ktorú je možné adresovať priamo pomocou takých technológií ako CXL 3.0 (Compute Express Link) a Huawei United Bus. Projekt je v štádiu experimentálneho prototypu, ktorý prechádza interným testovaním, a zatiaľ nie je pripravený na zaradenie do jadra.
  

  Súborový systém má klasickú architektúru pre distribuované súborové systémy s vyčlenením servera, ktorá zodpovedá za žurnálovanie, udržiavanie tabuliek inode a mapovanie obsahu a metadát na pamäť jednotlivých uzlov.

  

  Pri testovaní použitia XMFS na úlohy ako je zdieľanie obrazov kontajnerov z rôznych uzlov realizácia ukázala výkon blízky tmpfs s povolením veľkých strán pamäte (2 MB huge pages).

  
  
  
  
• S pomocou AI bola pripravená súborový systém MeshXFS, ktorý predstavuje fork XFS, prispôsobený na súčasné používanie na viacerých uzloch v klastri. MeshXFS umožňuje pripojiť spoločné blokové zariadenie v režime zápisu a čítania na rôznych uzloch, udržiavať integritu a spravovať zámky pri súčasnom prístupe k údajom. Projekt začal ako experiment na overenie možnosti vytvorenia Linux ovládača so súborovým systémom podporujúcim distribuované zámky, paralelný prístup a obnovu po zlyhaniach pomocou AI modelov. Hlavná práca bola vykonaná pomocou Claude Opus, ale na riešenie obzvlášť zložitých problémov boli selektívne zapojené modely Claude Fable, GPT, Gemini a Astra. Experiment bol vyhodnotený ako úspešný a už boli zverejnené niektoré pracovné verzie MeshXFS.

  Medzi ďalšie funkcie implementované nad XFS patrí správa distribuovaných zámkov (synchronizácia cez sieť a uchovávanie stavu na samostatnom spoločnom disku), zabezpečenie konzistencie cache na rôznych uzloch, vedenie protokolu pre obnovu a prispôsobenie diskového formátu a utilít špecifických pre klustrové súborové systémy. Podporuje sa práca so spoločným úložiskom, pripojeným cez iSCSI (testované na 16 uzloch), alebo pri replikácii blokového zariadenia pomocou DRBD. Koordinácia zámkov, funkcie na zistenie uzlov, kontrola dostupnosti a určenie chybových uzlov sú implementované v jednom spoločnom jadrovom module. Práca bola overená v Proxmox VE 9, RHEL 9, Ubuntu 24.04/26.04 a Debian 12/13.

Zdroj: opennet.ru