Rozwiązania w systemie Linux

Wydajność NFS pod systemem Linux 2.2 jest znacznie mniejsza niż w innych implementacjach. Składa się na to dwa czynniki:

• serwer jest umieszczony w przestrzeni użytkownika. Zmniejsza do wydajność względem rozwiązań z serwerem umieszczonym w przestrzeni jądra;
• brak schowka dyskowego po stronie klienta;

Optymalizacjami NFS w systemie Linux 2.2 po stronie klienta są:

• asynchroniczne czytanie z wyprzedzeniem,
• schowek dla operacji odczytu utworzony ze standardowych buforów wirtualnej przestrzeni plików (VFS),
• schowek dla wyniku operacji lookup przechowujący atrybuty plików. Wykorzystane są standardowe mechanizmy wirtualnej przestrzeni plików.

Próbą poprawy wydajności była przedstawiona w 1998 roku przez Grega J. Badrosa [12] implementacja dyskowego schowka NFS opartego na wersji 2.0 systemu Linux. Nie weszła ona jednak do głównej dystrybucji systemu operacyjnego, przez co nie istnieje w aktualnej wersji 2.2 systemu.

Schowek Grega Badrosa znajdował się w dowolnym katalogu systemu plików. Były w nim przechowywane tylko całe pliki. Jeżeli plik nie był odczytany w całości, uruchomiony zostawał dodatkowy proces, który uzupełniał brakujące bloki otrzymując je od serwera. Do czasu otrzymania kompletnego pliku, jądro musiało przechowywać w pamięci operacyjnej informacje o wszystkich blokach niekompletnych plików. Gdyby tak nie było, to nie wiadomo by było które części pliku zawierały dane, a które były puste.

Proces oczyszczający schowek był wydzielony z jądra. Występowałą dwustonna komunikacja między jądrem i procesem. Jądro informowało proces o potrzebie usunięcia starych danych wpisując żądanie do odpowiedniego pliku. Proces informuje jądra o wykonaniu zadania poprzez psedourządzenie¹⁰.

W schowku mogły być umieszczane tylko pliki, których rozmiar był nie większy niż 16MB.

W implementacji Grega Badrosa, oprócz schowków dla danych, pojawiają się dwa dodatkowe elementy, których nie było w Linuksie 2.0:

• schowek dla operacji lookup,
• asynchroniczne zapisywanie danych do serwera.

W wersji 2.2 systemu Linux powyższe dwa elementy nie są potrzebne, ponieważ wirtualna przestrzeń plików ma zaimplementowany schowek dla operacji lookup. Stosowanie dodatkowego schowka mogłoby tylko zmniejszyć wydajność systemu. W wersji 2.2 zaimplementowane jest też asynchroniczne zapisywanie danych.

Podjąłem się powtórnej implementacji dyskowego schowka NFS z czterech powodów:

• Greg Badros, na pytanie dlaczego nie rozwija swojej wersji schowka, napisał mi, że zajął się innymi projektami. Oznacza to, że ta wersja schowka prawdopodobnie nigdy nie pojawi się w oficjalnej dystrybucji;
• rozwiązanie Grega Badrosa nie zostało umieszczone w głównej dystrybucji Linuxa. Wymagało poprawek kodu, który łamał standardy Linuxa;
• rozwiązanie Grega Badrosa nie współpracuje z Linuxem w wersji 2.2;
• inaczej niż Greg Badros wyobrażam sobie niektóre rozwiązania zastosowane w schowku. Różnice opisane są w paragrafie 4.6.