Jaderné noviny – 24. 5. 2018: Souborový systém NOVA

5. 6. 2018 | David Kolibáč | Jaderné noviny | 2838×

Stav vydání jádra. Citáty týdne: Laura Abbott, Alan Cox a Dave Chinner. Souborový systém NOVA.

Stav vydání jádra

Kernel release status. Jonathan Corbet. 23. května 2018

Současné vývojové jádro je 4.17-rc6, vydané 20. května. Linus řekl: „Není tu nic zvláštního k oznámení. Přečtěte si krátký seznam změn, stáhněte si změny, sestavujte a testujte. Už by to mělo být celkem dobré a stabilní.“

Stabilní aktualizace: 4.16.10, 4.14.42 a 4.9.101 byly vydány 20. května a 22. května následovaly aktualizace 4.16.11, 4.14.43 a 4.9.102.

Citáty týdne

Quotes of the week. Jonathan Corbet. 23. května 2018

Nedoporučuji posílat e-maily pouze na LKML a už ne do dalších konferencí a dalším lidem. Odpověď sice někdy dostanete, ale berte to spíš jako psaní na svůj blog, který sleduje celkem 10 lidí, jež jste nikdy nepotkali a 7 z nich jsou boti.

—Laura Abbott

Nepouštějte morčata ke kabeláži.

—Alan Cox

Uvědomte si, že souborové systémy jsou perzistentní struktury s životností v řádu desítek let. Musíme poskytovat podporu uživatelům se starými formáty, a to bez ohledu na to, jaké neřešitelné problémy se jich týkají. Děláme, co jen můžeme, abychom tyto vliv těchto problémů minimalizovali, a uživatelům doporučujeme, aby aktualizovali jak svá jádra, tak formáty na svých discích, ale nemůžeme jim v nových jádrech přístup k těm starým formátům prostě odebrat jenom proto, že nový fuzzer našel starý problém, o kterém víme už léta.

—Dave Chinner

Souborový systém NOVA

The NOVA filesystem. Jake Edge. 18. května 2018

Na Summitu o úložištích, souborových systémech a správě paměti 2018 Andiry Xu představil souborový systém NOVA, který se snaží dostat do upstreamu jádra. Na rozdíl od stávajících souborový systémů v jádře, NOVA cílí výhradně na nevolatilní hlavní paměť (NVMM) namísto tradičních blokových zařízení (rotačních disků nebo SSD). Ve skutečnosti jadernou blokovou vrstvu vlastně vůbec nepoužívá a místo toho pracuje s persistentní pamětí mapovanou přímo do adresního prostoru jádra.

Xu přirovnal NOVA k verzím souborových systémů ext4 a XFS, které podporují mechanismus přímého přístupu DAX. Na nich se cache stránek vyhnou pouze data souborového systému, metadata nikoliv. Navíc mají tyto souborové systémy mnohem vyšší latenci operací připojení. Dotýká se jich také efekt zesílení zápisů. To vše přispívá k velké režii žurnálování, řekl Xu.

Dále tyto souborové systémy na NVMM trpí problémy se škálováním. Xu za účelem srovnání s ext4 a XFS v režimu DAX otestoval NOVA a tmpfs na špičkovém vícejádrovém hardwaru. Přitom NVMM emuloval v RAM, protože sehnat zařízení s NVMM nebylo snadné. Obecně pouze tmpfs a NOVA škálují přiměřeně – ostatní souborové systémy se potýkají se soutěžením o různé zámky a semafory – ale NOVA se stále může zlepšovat, jak ukázal jeden test, ve kterém dobře škáloval pouze tmpfs.

Podpora velkých stránek, pokračoval Xu, je na souborových systémech s DAX problematická. Vyžaduje totiž, aby fyzické adresy byly zarovnány na hranicích daných velikostí velkých stránek a aby paměť byla fyzicky souvislá, čemuž ani v jednom případě paměť alokovaná souborovými systémy nemusí vyhovovat. Dave Chinner se ozval, že XFS disponuje volbou inodů, která podporuje použití velkých stránek, a další účastník doplnil, že podobná funkcionalita je i v ext4, akorát podporuje 2MB velké stránky a nikoliv 1GB.

Xu posluchače odkázal na článek [PDF], kdyby se o NOVA chtěli dozvědět víc, a jen v krátkosti shrnul některé vlastnosti tohoto souborového systému. Jeho struktura je založená na záznamech a je navržený pro NVMM. Pro každý inode udržuje seznam změn – pouze metadat – který se odkazuje na změny dat samotných. K mapování bloků používá radixový strom a s daty souborů pracuje přes copy on write (CoW).

NOVA používá minimalistické žurnálovací schéma, které prostě zaznamenává ukazatele na hlavu a konec spojového seznamu záznamů v žurnálu. Tím se zajišťuje rychlý úklid, protože záznamy jsou zahazovány, jakmile přestanou být platné. Ke kopírování vůbec nedochází, dokud neplatné záznamy nezabírají víc než polovinu žurnálu – v tom případě se atomicky vytvoří nový a záznamy metadat se překopírují až tehdy.

Xu ukázal několik grafů srovnávajících výkon ext4 a XFS (oba s DAX) s NOVA. NOVA obvykle dosahuje lepšího výkonu než ext4 nebo XFS, a to ve většině zátěží filebench, které Xu zkusil. Jedinou výjimkou je zátěž „webového serveru“, u níž mezi souborovými systémy nebyly významné výkonnostní rozdíly.

Xu řekl, že druhý RFC, založený na jádře 4.16-rc4, poslal v březnu. Dostalo se mu nějaké zpětné vazby, takže na tom pracuje a brzy zveřejní třetí verzi. Do této doby by měl přidat 64bitová časová razítka a zlepšit podporu velkých stránek.

Chinner se zeptal, jak to vypadá s nástroji v uživatelském prostoru, především s fsck pro NOVA. To bude potřeba ještě před začleněním souborového systému, protože uživatelé musejí být schopni své souborové systémy opravit. Xu odpověděl, že doposud se soustřeďoval na výkon, a tak fsck zatím chybí. Ted Ts'o poznamenal, že NOVA potřebuje také nástroj, který by ověřoval obrazy souborového systému, což by umožnilo další testování pomocí xfstests.

       

Komentáře

[Peter Golis]

Pekné. Plánuje sa pri nejakom FS pre neviolatívne pamäte prirodzená podpora deduplikície a kontrolných súčtov pre dáta aj s redundantným ukladaním v najbližších rokoch?

[Sten]

Zajímalo by mě srovnání Nova a Btrfs, oboje je vysoce paralelizované COW