高性能存储 SIG 月度动态：ANCK ublk 完成 POC 测试，EROFS 优化 xattr 元数据开销

高性能存储技术 SIG（Special Interest Group）目标：高性能存储技术兴趣组致力于存储栈性能挖掘，当前主要聚焦内核 io_uring 技术优化异步 IO 性能，使用持久化内存提升业务单成本性能，容器场景存储技术优化等课题。期望通过社区平台，打造标准的高性能存储技术软件栈，推动软硬件协同发展。

01 本月 SIG 整体进展

本月合入 Anolis 主线 PR 26 个，包含多个重要组件的更新。erofs 支持精简的 long xattr name prefixes，优化 overlayfs 场景 xattr 元数据开销。ANCK 5.10 ublk 已完成 POC 测试，相比 tcmu 时延优化 1 倍。io_uring asio 协程优化方案已经确定，预计性能优化 10%。DSMS 管理平台的开发基本完成，dsms-storage 适配 Anolis 23 进行中。感谢中兴的同学提交了多个 bugfix。

02 项目具体进展

1、Anolis OS

ext4：修复 ext4_xattr_delete_inode hang（PR1362）

xfs：xfs_qm 清理（PR1326），修复 xfs_sysfs_init 内存泄露（PR1332/PR1334），移除 xfs_rename 中不正确的 ASSERT（PR1351），修复 force shutdown UAF（PR1376）

fuse：修复 fuse flush/resend 接口 bug（PR1302）nfs：修复 RECLAIM_COMPLETE EACCES 问题（PR1324/PR1325），修复 slot 分配失败的内存泄露（PR1346/PR1347），修复遍历 grace_list 缺少锁保护问题（PR1350），修复参数解析空指针（PR1370），处理 CREATE_SESSION NFS4ERR_NOSPC（PR1368/PR1360）misc：修复 hugetlbfs_parse_param 空指针（PR1352），修复 configfs_create_dir 内存泄露（PR1357），修复 nbd_start_device_ioctl hang（PR1356），修复 rbd_sysfs_init() 内存泄露（PR1372/PR1373），修复 md_cluster unlock_all_bitmaps 野指针（PR1367），修复 nvme_alloc_admin_tags 空指针（PR1405）vfio：Clear the caps->buf to NULL after free（PR1422/1427），修复 drbd_create_device UAF（PR1251）VFS：修复 ltp/openat04（PR1489）

2、容器镜像加速

erofs 文件系统支持精简的 long xattr name prefixes，用于解决存储 overlayfs xattr 元数据（例如 composefs 模式）重复 name 的额外开销, 更多背景可参考： https://lore.kernel.org/r/20230407141710.113882-1-jefflexu@linux.alibaba.com

erofs-utils 支持从 tarball 生成索引直接挂载，最新补丁正在测试中： https://lore.kernel.org/r/20230401072705.99060-1-hsiangkao@linux.alibaba.com

3、用户态存储

截止目前，上游社区一共提出了三种 ublk 零拷贝方案： https://lwn.net/Articles/926118/

我们也在调研一种基于 io_uring register 模式的零拷贝的方案，预计后续将发出 RFC 补丁到上游社区。

ublk 在 ANCK 5.10 上已经完成回合，并在分布式存储项目进行了 POC 测试，结果显示 ublk 的单 I/O 时延能优化到 tcmu 的一半，有很大的优势。

ACNK 5.10 和之前基于 6.1 主线上测试 ublk 的性能数据很接近，表明 ANCK 5.10 的 ublk 已经基本可用，后续将随 5.10.134-014 版本发布。

4、io_uring

对 io_uring echo server 测试框架进行优化，对每个 IO 请求引入工作负载从而模拟真实的业务环境，io_uring 的性能开始稳定的比 epoll 提高 10% 左右，原因是 io_uring 的提交 batch 有一定程度的提高。在进行 IO 请求的工作负载处理时，网络可能继续有请求到来，从而可以在一次 io_uring_enter 中提交多个请求，提高 batch。

我们调整了 io_uring asio 协程的实现方案，通过基于 io_uring 的 mulit-shot recv 和 provid-buffer 机制，采用 completion models 模式来实现异步编程。

此方案的好处是在网络中断中直接触发 io_uring recv 操作，缩短的整个 IO 链路。而传统 Readiness 编程模型需要先等待 IO 事件，然后再发起 IO 操作。目前 POC 代码完成 60% 左右。

5、DSMS

dsms-engine 开发进行中，主要是部署部分功能，B 版本测试同步进行中。由于 Anolis 23 上的 ceph 版本为 17.x，dsms-storage 仓库目前以来 15.x。经过 SIG 例会讨论，决定放到 dsms 子仓库中来维护。

03 SIG 下一步计划

erofs Linux v6.4 合入窗口准备，erofs-utils 支持 tarball 模式合入主线，deflate 压缩算法支持等。

ublk 分布式存储项目业务适配。

io_uring asio 优化方案实现和 POC 测试。

DSMS 继续适配 Anolis 23。

附录：SIG 项目一览

• io_uring

• virtiofs

• 容器镜像加速

• 数据库优化

• 用户态存储

• DSMS

详情内容见高性能存储技术 SIG，欢迎各位感兴趣的开发者加入共建。

—— 完 ——