Bcachefs filsystem har officiellt slutat vara experimentellt

Kent Overstreet har publicerat version 1.38.6 av filsystemet Bcachefs och meddelat att projektets experimentella utvecklingsstatus officiellt har tagits bort. Antalet inrapporterade problem har nyligen minskat, och de fel som har identifierats har blivit mindre allvarliga och komplexa.

Versionen omfattar två paket: bcachefs-kernel-dkms med en kärnmodul som byggs med hjälp av DKMS (Dynamic Kernel Module Support), och bcachefs-tools med ett användarutrymmesverktyg bcachefs, som implementerar kommandon för att skapa (mkfs), montera, återställa och verifiera filsystemet. Paketen är byggda för Debian, Ubuntu, Arch Linux och väntas för Fedora, openSUSE och NixOS. DKMS-modulen stöder arbete med Linux-kärnor från och med version 6.16.

Trots det oanseliga versionsnumret, som beror på bristen på ändringar i diskformatet, innehåller version 1.38.6 en rad betydande prestandaoptimeringar. Koden för att ta itu med strukturer i btree-format, journalföring och filsystemets funktion har genomgått cirka 200 ändringar som ökar prestandan. Logiken för transaktionsbekräftelse har komprimerats till 4 kB maskinkod, och optimeringar har lagts till för att förhindra uppkomsten av låsningkonkurrens när man arbetar med btree, fullt befriad från låsning för journalens tillståndsflush.

På servern Med en 48-kärnig AMD-CPU lyckades Bcachefs uppnå en genomströmning på 16,5 GB/s med 48 dbench-klienter (jämfört med resultatet på 16 GB/s för XFS). Patchar som är förberedda men uppskjutna till nästa version kommer att öka prestandan i dbench-testerna till 19 GB/s (dessa patchar kräver ytterligare testning eller ändring av diskformatet). Vid test med verktyget fio uppnådde Bcachefs 700 operationer per sekund vid genomförande av slumpmässiga skrivarbeten med 4-kilobyte block (XFS visar en miljon operationer per sekund i detta test, trots att XFS begränsas av blockomkoppling, medan Bcachefs hanterar hela CoW-cykeln (Copy-on-Write) med kontrollsummeverifiering och uppdatering av btree-strukturen).

Förutom optimeringar i version 1.38.6 av Bcachefs har stöd för anslutning av upp till 255 enheter till ett filsystem implementerats. Paketering för Ubuntu 26.04 har påbörjats i apt.bcachefs.org. Infrastruktur för kontinuerlig integration och automatiserad testning har övergått till att verifiera byggnader baserat på DKMS. Under de kommande månaderna planeras fokus på att optimera filsystemets prestanda med flera lagringsenheter.

Dessutom fortsätter arbetet med att skriva om koden i Rust. Det noteras att stödet för Rust i kärnan har nått en milstolpe - alla betydande distributioner har aktiverat inställningen CONFIG_RUST som standard för byggnation av kärnan med stöd för Rust i version 7.0. I projektet Bcachefs har ett set av verktyg redan skrivits om i Rust.
bcachefs-tools som körs i användarens utrymme, inklusive implementeringen av API för att arbeta med btree-strukturer. I nästa version planeras en integration av de förberedda Rust-wrapperna i DKMS-modulen för kärnan och en omarbetning av den grundläggande koden för Bcachefs. Det förväntas att användningen av Rust kommer att öka flexibiliteten, stabiliteten och användarvänligheten i koden, vilket gör projektet mer attraktivt för unga ingenjörer och möjliggör formell verifiering av tillförlitlighet i framtiden.

Bcachefs-projektet utvecklar ett filsystem som syftar till att kombinera den utökade funktionaliteten hos Btrfs och ZFS med den nivå av prestanda, tillförlitlighet och skalbarhet som kännetecknar XFS. Bcachefs stöder funktioner såsom inkludering av flera enheter i ett partition, flerlagers lagringslayout (den nedre lagret med ofta använda data baserat på snabba SSD:er och det översta lagret med mindre begärda data från hårddiskar), replikering (RAID 1/10), caching, transparent datakomprimering (LZ4, gzip och ZSTD-lägen), tillståndsklippningar (snapshots), integritetsverifiering med kontrollsummor, felkorrigeringskoder, lagring av information i krypterad form (använder ChaCha20 och Poly1305).

Bland de viktiga nyheterna som lagts till i Bcachefs under de senaste månaderna nämns:

• Mekanismen "reconcile" (rebalance_v2), som till skillnad från "rebalance"-läget gör det möjligt att utföra ombalansering inte bara av data (till exempel replikering av flera kopior på olika lagringsenheter) utan också av metadata i filsystemet (till exempel för att flytta metadata efter att en ny lagringsenhet har lagts till i poolen). Reconcile är tillämpligt för alla I/O-operationer, inte bara bakgrundskopiering och komprimering. Ändringar i enhetsinställningarna beaktas automatiskt i reconcile, och degraderade data och metadata replikeras omedelbart.
• Stöd för felkorrektionskoder som möjliggör återställning av skadade data liknande RAID 5/6. Implementeringen är baserad på Reed-Solomon-kodning, som kan korrigera upp till N fel i en stripe när N redundanta block finns. Automatisk återställning av degraderade striper säkerställs. Möjligheten att använda återställningskoder är tillämplig i konfigurationer med lagringsenheter av olika storlekar.

Källa: opennet.ru