Linux Kernel 3.2 optimiert Dateisysteme

Im Linux-Kernel 3.2 haben die Entwickler um Linus Torvalds vor allem die Infrastruktur der Dateisysteme optimiert. Eine neue Funktion verbessert den Datendurchsatz des Netzwerkstacks.

Mit Bigalloc ist der serverseitige Einsatz des Dateisystems Ext4 optimiert worden. Btrfs erhält zahlreiche Funktionen und Erweiterungen, die dem Anwender bei Dateisystemfehlern mehr Handlungsfreiheit bieten. Ferner wurde die Prozessverwaltung mit Quotas ausgestattet, was auch dem Linux-Desktop zugutekommen soll.

Kernkomponenten

Die Prozesszuteilung wurde so verändert, dass die CPU-Nutzung gedeckelt werden kann. Damit können ganze Prozessgruppen gedrosselt werden, wenn ein gesetztes Kontingent überschritten wird. Das Kontingent besteht aus einem Zeitabschnitt (Period) und einer maximalen Nutzung von CPU-Zeit (Quota). Wird Letztere überschritten, erhält die Prozessgruppe erst nach Ablauf des Zeitabschnitts wieder Zugriff auf die CPU. Diese Funktion kommt unter dem Namen Process Bandwidth Controller in die Prozessverwaltung des Schedulers.

Um die Kommunikation zwischen Prozessen zu verbessern, wurde der Patch für Cross Memory Attach eingereicht. Er soll das Message Passing Interface (MPI) beschleunigen und damit den Overhead bei der Prozesskommunikation reduzieren. Künftig kommunizieren Anwendungen, die MPI nutzen, direkt miteinander statt über gemeinsam genutzten Speicher.

Die Verschlüsselung mit SHA1 auf 64-Bit-CPUs nutzt deren Befehlssatzerweiterungen SSE3 oder AVX. Damit soll der Datendurchsatz, etwa bei einer IPSec-Verbindung, um fast ein Viertel schneller sein.

Dateisysteme

Die Writeback-Funktion, die für das Schreiben von gepufferten Daten aus dem Speicher auf Datenträger zuständig ist, wurde mit effizienteren Algorithmen ausgestattet. Sie sollen die Entscheidungen darüber, wie viele Daten im Speicher gehalten werden können, verbessern und damit für eine schnellere und gleichmäßige Schreibgeschwindigkeit sorgen. Davon sollen auch das Netzwerkdateisystem NFS und RAIDs wie Just-a-Bunch-Of-Disks (JBOD) profitieren. Die Änderung soll beispielsweise auch bei der Nutzung des Kopierprogramms dd bemerkbar sein. Auch Anwender sollen laut Torvalds davon profitieren.

Ext4 erhält mit Bigallocs eine Option, mit der sich die Datenblöcke von den standardmäßigen 4 KByte auf 1 MByte erhöhen lassen. Das soll den Datendurchsatz bei großen Dateien steigern, führt aber auch dazu, dass der Speicherplatz weniger effizient genutzt wird, da jede Datei einen Block belegt. Diese Funktion ist nicht rückwärtskompatibel mit älteren Kernel-Versionen und muss beim Anlegen des Dateisystems aktiviert werden. Bigalloc kann in der aktuellen Werkzeugsammlung für die Verwaltung von Dateisystemen E2fsprogs 1.42 bereits mit dem entsprechenden Schalter -C genutzt werden.

Für Ext4 wurden ferner in memmove die Speicherregionen vergrößert, was die CPU-Last um 25 Prozent bei Direct-Input-Output-Schreibvorgängen verringern soll. Aus Ext 3 und 4 wurde oldalloc entfernt, ein veralteter Algorithmus zur Zuweisung von Dateiblöcken. Stattdessen wird standardmäßig der schnellere Orlov-Algorithmus verwendet. Die entsprechenden Mount-Optionen gibt es nicht mehr.