由Jake Edge發(fā)表于2018年5月18日原文
在2018年的Linux存儲，文件系統(tǒng)和內(nèi)存管理峰會上，Andiry Xu發(fā)布了他正試圖進(jìn)入上游內(nèi)核的NOVA文件系統(tǒng)。與現(xiàn)有的內(nèi)核文件系統(tǒng)不同，NOVA專門針對非易失性主內(nèi)存（NVMM），而不是傳統(tǒng)的塊設(shè)備（磁盤或SSD）。實(shí)際上，它根本不使用內(nèi)核的Block層，而是使用直接映射到內(nèi)核地址空間的持久性內(nèi)存（persistent memory）。
Xu將NOVA與支持DAX直接訪問機(jī)制的ext4和XFS文件系統(tǒng)版本進(jìn)行了比較。有了這些，只有文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)（filesystem data）繞過頁面緩存;元數(shù)據(jù)（metadata）仍然通過頁面緩存。另外，這些文件系統(tǒng)對附加（append）操作的延遲要高得多。還有一個寫入放大效應(yīng)（write amplification effect）。所有這些都導(dǎo)致了日志記錄的高開銷，他說。
除此之外，NVMM上的這些文件系統(tǒng)還存在可擴(kuò)展性問題。他在高端多核硬件上進(jìn)行了一些測試，將NOVA和tmpfs與ext4和XFS的DAX模式進(jìn)行比較。在他的測試中，他用RAM來模擬NVMM，因?yàn)樵谶@一時期上很難真正獲得NVMM設(shè)備。一般而言，只有tmpfs和NOVA可以合理擴(kuò)展 - 其他文件系統(tǒng)爭奪各種鎖和信號量 - 盡管如此，NOVA仍有改進(jìn)空間，因?yàn)橹挥衪mpfs可以合理地按比例進(jìn)行測試。
Xu表示，對于DAX文件系統(tǒng)來說，支持大頁面是很困難的。巨大的頁面要求物理地址在大頁面大小的邊界上對齊，并且內(nèi)存物理連續(xù)，但由文件系統(tǒng)分配的內(nèi)存不一定符合這些要求。Dave Chinner表示XFS有一個inode選項(xiàng)來支持大頁面的使用;另一位與會者表示，ext4具有類似的功能，但它只能支持2MB的大頁面，而不是1GB。
Xu在2016年NOVA論文[PDF]中向與會者指出了更多信息，但簡要介紹了NOVA的一些功能。它是為NVMM設(shè)計(jì)的日志結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)。它具有只包含元數(shù)據(jù)更改的每個inode日志記錄;該日志指出對實(shí)際數(shù)據(jù)的更改。它使用基數(shù)樹（radix tree）作為塊映射，并寫入復(fù)制（CoW）其文件數(shù)據(jù)。
NOVA使用輕量級的日志記錄方案，該日志記錄方案僅記錄日志條目鏈接列表的頭部和尾部指針。這有利于快速垃圾回收，因?yàn)楫?dāng)條目不再有效時就從列表中刪除。除非無效條目占日志的一半以上，否則不會復(fù)制，在這種情況下，會創(chuàng)建一個新的日志以原子地替換舊日志;元數(shù)據(jù)日志條目僅在該點(diǎn)復(fù)制。
他展示了一些比較DAX版本的ext4和XFS與NOVA的性能圖表。通常，NOVA在他測試的大多數(shù)filebench工作負(fù)載上的性能要優(yōu)于ext4或XFS。“Web服務(wù)器”工作負(fù)載例外，其中文件系統(tǒng)的執(zhí)行大致相同。
Xu表示，第三個基于4.16-rc4的RFC 發(fā)布是在3月份完成的。這篇文章收到了一些反饋意見，所以他正在研究這些項(xiàng)目，并將很快發(fā)布v3。所需的更改包括64位時間戳和更好的巨大頁面支持。
Chinner詢問了用戶空間工具，特別是NOVA是否有<tt>fsck</tt> 。在文件系統(tǒng)可以合并之前這是需要的，因?yàn)橛脩粜枰軌蛐迯?fù)他們的文件系統(tǒng)。徐說，一直以來關(guān)注性能，所以沒有<tt>fsck</tt> 。Ted Ts'o指出NOVA還需要一個可以驗(yàn)證文件系統(tǒng)映像的工具，這將允許在xfstests上運(yùn)行更多的測試。
