Nove datotečne sisteme BeamFS, XMFS i MeshXFS implementirali su za Linux jezgro

Za razpravo na seznamu za obveščanje razvijalcev jedra Linux so bili objavljeni popravki za implementacijo datotečnega sistema BeamFS, ki uporablja Reed-Solomonovo kodiranje za določanje in obnovitev poškodovanih podatkov na mestu v konfiguracijah z enim pomnilnikom. Glavne aplikacije za BeamFS so navedene kot onboard računalniki satelitov, oprema v prostorih sevalne terapije in druge sisteme, ki delujejo v pogojih povečanega sevanja, kjer je vračanje izkrivljenih podatkov bolj kritično kot nemogoče branje informacij.

Privzeto lahko BeamFS obnovi do 8 izgubljenih bajtov v vsakem 255-bajtovnem bloku z overheadom 7 % (288 bajtov obnovitvenih kod za vsakih 4096 bajtov shranjenih podatkov). Kode za korekcijo napak se uporabljajo ne samo za podatke, temveč tudi za metapodatke v superblokih, inode, indeksih imenikov in bitnih kartah. Preverjanje celovitosti in poskusi obnove manjkajočih podatkov se izvajajo pri vsaki operaciji branja. Če zagotavljanje pravilnosti informacij ni možno, se operacija zaključi z napako „-EIO“, kar izključuje skrito vračanje poškodovanih podatkov.

Eksperimenti so pokazali, da je pri sevanju plošče i.MX 8M Plus z Linuxom in datotečnim sistemom ext4 s protoni z energijo od 20 do 58 MeV, 90 % vseh napak nastalo na ravni datotečnega sistema in gonilnikov shranjevanja. Prav tako je bila izvedena simulacija posameznih izkrivljenj bitov pri branju iz nosilca: BeamFS in Btrfs sta uspešno prepoznala poškodovane podatke in vedno vrnila napako, medtem ko sta ext4 in ext3 tiho vrnila izkrivljene podatke.

BeamFS zagotavlja celovitost in obnovitev samo na ravni od branja s fizičnega nosilca do prenosa v strančni predpomnilnik v delovni pomnilnik. Celovitost shranjevanja v delovni pomnilnik se lahko vzdržuje s pomočjo pomnilniških čipov s korekcijo napak.
Med omejitvami BeamFS izstopa pomanjkanje podpore za beleženje in način Copy-on-Write (CoW) - metapodatki se na pomnilnik zapisujejo neurejeno, zato je v primeru nepravilnega zaključka potreben popoln pregled s pomočjo fsck.

Poleg BeamFS so v zadnjem času za jedro Linux predlagani še dve datotečni sistemi:

• Na konferenci Linux Plumbers Conference 2026, která se konala před několika dny, inženýr z firmy Huawei představil (video, slajdy) souborový systém XMFS (cross-node eXpress Memory File System) pro jádro Linux, určený pro použití v clusterech se sdílenou operační pamětí pro všechny uzly (jak tmpfs, ale pro paměť všech uzlů). XMFS umožňuje používat standardní POSIX rozhraní souborových systémů pro práci s externí pamětí, která je adresována přímo pomocí technologií jako CXL 3.0 (Compute Express Link) a Huawei United Bus. Projekt je nyní ve stádiu experimentálního prototypu, který prochází interním testováním, a zatím není připraven k integraci do jádra.
  

  Souborový systém má klasickou architekturu pro distribuované souborové systémy s vyčleněním strežnika, které je zodpovědné za protokolování, udržování tabulek inode a přiřazení obsahu a metadat k paměti jednotlivých uzlů.

  

  Při testování použití XMFS pro úkoly, jako je sdílený přístup k obrazům kontejnerů z různých uzlů, realizace ukázala výkon blízký tmpfs se zapnutými velkými stránkami paměti (2 MB huge pages).

  
  
  
  
• Díky AI byla připravena souborový systém MeshXFS, představující fork XFS, upravený pro současné použití na několika uzlech v clusterech. MeshXFS umožňuje přimontovat společné blokové zařízení v režimu čtení-zápis na různých uzlech, udržovat integritu a spravovat zámky při souběžném přístupu k datům. Projekt začínal jako experiment ověřující možnost vytvoření Linuxového ovladače se souborovým systémem, který podporuje distribuované zámky, paralelní přístup a zotavení po haváriích. Hlavní práce byla provedena pomocí Claude Opus, ale pro řešení zvlášť složitých problémů byly cíleně zapojeny modely Claude Fable, GPT, Gemini a Astra. Experiment byl uznán za úspěšný a bylo již zveřejněno několik pracovních verzí MeshXFS.

  Med dodatnimi funkcijami, ki so implementirane nad XFS, sta označena dva režima upravljanja distribuiranimi zaklepi (sintetizacija preko omrežja in shranjevanje stanja na posebnem skupnem disku), zagotavljanje doslednosti predpomnilnika na različnih vozliščih, vodenje dnevnika za obnovitev in prilagoditev diskovne strukture ter orodij za specifičnosti klasterskega datotečnega sistema. Podprto je delovanje z deljenim shrambo, priključenim preko iSCSI (preizkušeno na 16 vozliščih), ali pri replikaciji blokovnega naprave z DRBD. Koordinacija zaklepa, funkcije odkrivanja vozlišč, preverjanje dostopnosti in določanje neuspešnih vozlišč so implementirane v enotnem skupnem modulu jedra. Delo je bilo preizkušeno v Proxmox VE 9, RHEL 9, Ubuntu 24.04/26.04 in Debian 12/13.

Izvor: opennet.ru