TFS：新一代开源文件系统

内容简介：TFS：新一代开源文件系统

原文 | https://github.com/redox-os/tfs#design-goals/

译者注： 这篇文章主要对TFS的设计目标和一些常见的问题进行了描述，结尾部分提供了部分与TFS相关的资源供读者参考。

TFS是一款模块化，快速且功能丰富的新一代文件系统，采用现代技术使其具有高性能，高空间使用率和高扩展性，代码托管在Github上。

TFS是由于需要一个用于Redox OS的现代文件系统而被创建的，作为ZFS的替代品，由于其集成设计思想而被证明不会很快的实现。灵感来源于ZFS，同时它的目标是模块化和易于实现。

TFS与terminalcloud的同名文件系统无关。

设计目标

TFS的设计目标如下：

并发

TFS包含很少的锁，目的是尽可能适用于多线程系统。它利用多个真正的并发结构来管理数据，并按核心的数量进行线性扩展。 这也许是 TFS最重要的特性 。

异步

TFS是异步的：操作可以独立进行,并且从磁盘写入和读取不需要阻塞。

全磁盘压缩

TFS是第一个通过我们称之为RACC（随机访问集群压缩）的方案来集成的全盘压缩的文件系统。这意味着每个群集都被压缩，只会略微影响性能。据估计，可以获得60-120％的可用空间。

修订记录

TFS存储每个文件的修订历史记录，而不会增加额外的开销。这意味着你可以将任何文件还原到较早的版本，自动备份系统，而不会造成复制的开销。

即写即拷语义（写时复制语义）

与Btrfs和ZFS类似，TFS使用CoW语义，这意味着不会直接覆盖集群，而是复制并写入新的集群。

(1)递归拷贝

与一些文件系统一样，TFS可以在不变的时间内执行递归拷贝，但是还有一个独特的补充： TFS即使在突变之后也不会复制。那是怎样工作的呢？它单独维护文件的各个部分，这样只需要复制更新的段。

保证原子性

系统永远不会进入不一致状态 (除非硬件出现故障),这意味着意外断电不会损坏系统。

缓存改进

TFS在缓存磁盘时提高了磁盘访问的速度。它使用机器学习方式来学习模式和预测未来的使用，以减少缓存遗漏的数量。TFS还压缩内存中的缓存,，减少了所需的内存量。

更好的文件监控

CoW非常适合高性能，可扩展的文件监控，但不幸的是，只有很少的文件系统包含在内。 TFS是其中之一。

所有内存安全

TFS只使用在Rust中编写的组件。因此，内存不安全只能在标记为不安全的代码中进行，这是非常仔细的检查。

全面覆盖测试

TFS旨在全面覆盖测试。通过立即显示大类的错误，这对正确性提供了相对较强的保证。

SSD友好设计

TFS试图通过重新定位死区来避免SSD中的写入限制。

改进的垃圾回收

TFS使用Bloom过滤器进行空间高效和快速的垃圾回收。 TFS允许FS垃圾回收器在后台运行，而不会阻塞文件系统的其余部分。

常见问题

为什么使用SPECK作为默认密码？

SPECK是一个相对较新的密码，但它已经受到了很多 (无效)的密码分析，所以它是相对安全的。它有非常棒性能和简单的实现。可移植性是 TFS设计的一个重要部分，真正可移植的 AES实现没有旁道攻击，这比许多人想象的要难 (特别是，大多数便携实现中都存在 SubBytes问题)。SPECK没有这个问题，因此可以通过最小的努力安全地实现移植。

TFS和 ZFS的相似程度？

实际上并不那么相似，它们有许多基本的思想类似，但除此之外，它们本质上是不相干的。但ZFS的设计对TFS的形成起了很大的助推作用 。

TFS是否只有Redox-only？

不，它从来没有计划仅仅是 Redox-only。

整个磁盘压缩如何工作？

根据我的了解，全盘压缩是TFS专有的。它通过将多个“页面”（虚拟数据块）收集到“集群”（分配单元）中起作用。这样，可以通过简单地解压缩各个集群来读取页数据。

为什么 ZMicro这么慢？它会影响 TFS的性能吗？

ZMicro这么慢的原因是因为它在一定程度上起作用，为性能提供了出色的压缩比。这种可怕的缓慢性能是由减少写入次数为代价的。事实上，ZMicro的50％以上的分配只会写入一个扇区，而不是3个。其次，无论磁盘的速度有多快，它都不会接近 ZMicro的性能，因为磁盘操作本质上是缓慢的，从这点来看，压缩的表现确实不重要。

可扩展哈希或B+树？

都不是。TFS使用树和哈希表的组合：嵌套的哈希表，一种哈希树的形式。其思想是，在Bucket(译者注：可理解为容器)中创建一个新的子表，而不是重新分配。

设计资源

规范

完整的规范可以在specification.tex中找到。若要呈现它，请安装 pdflatex,然后运行。

然后打开名为 specification.pdf的文件。

以上就是本文的全部内容，希望本文的内容对大家的学习或者工作能带来一定的帮助，也希望大家多多支持 码农网

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