Las novedades de Linux 2.6.37

· Ext4: mejor escalabilidad SMP, mkfs más rápido:

· Mejoras de escalabilidad: En esta versión, Ext4
utilizará la capa llamada “bio” en lugar de otra llamada buffer”. La
capa “bio” (que es un alias de “block I/O”: Se trata de la parte del
kernel que se encarga de enviar peticiones al I/O scheduler) fue una de
las primeras características que se incluyeron en Linux 2.5.1, y fue un
reemplazo de la capa que sustituía, llamada “buffer”, que tenía muchos
problemas de escalabilidad y rendimiento: Al usarla, Ext4 sólo podía
hacer peticiones de 4KB cada vez; utilizando la capa bio Ext4 puede
enviar peticiones de 512KB cada vez.

En el benchmark FFSB ejecutado en un equipo con 48 procesadores
AMD y con almacenamiento de array RAID de 24 discos SAS, utilizando 192
threads paralelos de ffsb, la mejora fue del 300%
http://thunk.org/tytso/blog/2010/11/01/i-have-the-money-shot-for-my-lca-presentation/

· mkfs más rápido: Una de las partes más lentas
al crear un sistema de archivos Ext4 es inicializar la tabla de inodos.
mkfs puede saltarse este paso y dejar las tablas sin inicializar.
Cuando se monte el sistema de archivos por primera vez, el kernel
creará un thread -ext4lazyinit- que inicializará las tablas.

· Mejoras de escalabilidad de XFS: Se ha mejorado
la escalabilidad de cargas que operan con metadatos. Una máquina con 8
procesador ejecutando una instancia del benchmark fs_mark de 50
millones de archivos mejoró un 15%, y la eliminación de esos mismos
archivos un 100%.

· Posibilidad de desactivar el Big Kernel Lock:
El Big Kernel Lock (BKL) es un bloqueo gigante que fue introducido en
Linux 2.0, cuando Alan Cox añadió por primera vez soporte para SMP.
Pero fue sólo un paso para conseguir escalabilidad SMP – en Linux 2.0,
solo un proceso podía ejecutar código del kernel a la vez, a largo
plazo hay que reemplazar el BKL por múltiples bloqueos que abarquen
pequeñas partes del código. En esta versión, por primera vez es posible
compilar un kernel sin ningún tipo de soporte de BKL. Nótese que esto
no tiene impacto en el rendimiento: todas las rutas de código críticas
están libres de BKL desde hace mucho tiempo, pero quedaban muchos
lugares no críticos -ioctls, drivers, sistemas de archivo poco
conocidos- que continuaban usándolo por comodidad. Esos son los lugares
donde se ha eliminado el uso del BKL, pero sólo ha sido sustituido por
mutexes, que no mejoran el paralelismo.

· Dispositivo de bloques basado en el sistema de archivos distribuido Ceph:
Ceph es un sistema de archivos distribuido que fue incluido en Linux
2.6.34. En el diseño de Ceph hay “dispositivos de almacenamiento de
objetos”, y “servidores de metadatos”, que almacenan metadatos de los
objetos. Ceph utiliza ambos para implementar su sistema de archivos;
sin embargo esos objetos pueden utilizarse también para implementar un
dispositivo de bloques exportable en red (o incluso almacenamiento de
objetos compatible con Amazon S3)

Esta versión incluye el dispositivo de bloques Rados (RBD). RBD
permite crear un dispositivo de bloques que esté repartido en red,
apoyado sobre el almacenamiento de objetos distribuido de Ceph. A
diferencia de alternativas como iSCSI o AoE, las imágenes RBD están
replicadas varias veces y esparcidas en el cluster Ceph, proporcionando
un dispositivo de bloques de red fiable (si un nodo falla, los otros
siguen respondiendo) y escalable. RBD también soporta snapshots de sólo
lectura con rollback, y también hay parches para crear en Qemu un
dispositivo de bloques virtual que esté apoyado en un cluster Ceph.

· Limitación del ratio de transferencia de E/S: Se ha añadido soporte de límites de E/S,
es decir la capacidad de especificar cuántos MB/s de escritura/lectura
a un disco puede consumir, como mucho, un grupo de procesos. Esta
capacidad es configurable mediante la interfaz cgroups. Ejemplo:

Montar cgroup de blkio:

# mount -t cgroup -o blkio none /cgroup/blkio

Especificar el ancho de banda en un dispositivo particular. El formato es “:  ”

# echo “8:16  1048576″ > /cgroup/blkio/blkio.read_bps_device

Esto pondrá un límite de 1MB/segundo a todos los
procesos del cgroup en las lecturas del disco con los números de
dispositivo 8:16.

Los límites también pueden especificarse en
operaciones E/S por segundo (blkio.throttle.read_iops_device). También
hay equivalentes para escritura: blkio.throttle.write_bps_device y
blkio.throttle.write_iops_device. Esta característica no reemplaza el
controlador de “peso” de E/S que fue incluido en 2.6.33.

· Jump label: Un punto de trazado
podría describirse como un printf() especial, que se usa en el kernel
para analizar el comportamiento del kernel mientras se ejecuta, para
ello se utilizan herramientas como perf, LTT o systemtap. Hay dos tipos
de puntos de trazado: dinámicos y estáticos. Los dinámicos modifican el
código del kernel en tiempo de ejecución para insertar las
instrucciones de CPU necesarias para obtener los datos. Esto es lo que
systemtap hace cuando se intentan analizar puntos aleatorios del
kernel. El nombre que se da a los puntos de trazado dinámico en Linux
es “kprobes”, y su impacto en el rendimiento ya fue optimizado en Linux
2.6.34.

Los puntos de trazado estáticos, en cambio, son
insertados por los desarrolladores en puntos estratégicos del código.
Por ejemplo, Ext4 tiene 50 puntos de trazado estático.

Esos puntos son compilados junto al resto del kernel, y por
defecto están desactivados – nadie los invoca hasta que alguien los
active. Básicamente, una condición “if” que comprueba una variable. El
impacto en el rendimiento es apenas notable, pero puede mejorarse, y
eso es lo que se hace con “jump label”: Se insertan instrucciones de
CPU “no operación” en lugar de la comprobación condicional. De modo que
un punto de trazado estático tiene sobrecarga cero. (Consejo: Puede
utilizar el comando “sudo perf list” para ver la lista completa de
puntos de trazado estático disponibles en su sistema)

· Novedades en Btrfs:

· Cacheado de la información de espacio libre en el disco:
En esta versión, Btrfs almacena la información sobre las partes del
disco que están libres en el propio disco, lo cual hace que cachear un
grupo de bloques sea más rápido. Hasta ahora, cuando había que hacer
asignaciones de espacio de un grupo de bloques que no había sido
cacheado previamente, se tenía que escanear el árbol de extents (que
representa las zonas del disco utilizadas por los archivos) por
completo, para representar en las estructuras de memoria las zonas
libres del disco.

Ahora el espacio libre se escribe en el disco cada vez que se
realiza una transacción. Esto supone un cambio en el formato de disco,
pero no hay problemas de compatibilidad con los viejos kernels, ya que
continuarán funcionando igualmente, con la diferencia de que generarán
el caché del modo antiguo. También hay que tener en cuenta que esta
característica está por el momento desactivada y tiene que activarse
con la opción -o space_cache. También hay una opción -o clear_cache,
útil solo para casos de depuración, que limpia los caches.

· Creación asíncrona de snapshots: Esto permite
evitar tener que esperar a que un nuevo snapshot sea escrito al disco.
Ha sido desarrollado teniendo en cuenta al demonio del sistema de
archivos de Ceph, pero también está disponible para cualquier usuario
añadiendo “async” al comando “btrfs subvolume snapshot”

· Permitir que un usuario sin privilegios elimine un subvolumen. Requiere utilizar la opción de montaje -o user_subvol_rm_allowed

· Cambiar el buffer de extents de un red-black tree
a un radix tree, y utilizar RCU en lugar de spinlocks, lo cual mejora
el rendimiento en algunos casos.

· Refinar la asignación de chunks: Soporte para
grupos de bloques que puedan albergar datos+metadatos a la vez (util en
dispositivos con poco almacenamiento), no asignar los chunks tan
agresivamente (evita fallos de -ENOSPC debido a la sobreasignación de
espacio para metadatos)

· Mejoras de perf probe: En esta versión se ha
añadido soporte para mostrar las variables locales y globales en un
punto determinado del código, mediante la opción “-V” (o “–vars”).

Esto ayuda a buscar las variables locales que están disponible
como argumentos de un evento determinado. Por ejemplo: “# perf probe -V
call_timer_fn:23″, mostrará las variables locales disponibles en ese
punto de esa función. También es posible mostrar las variables globales
con el parámetro “–externs”. También se ha añadido soporte para
analizar los módulos utilizando el parámetro “–module”. Por ejemplo. “#
./perf probe –module drm drm_vblank_info:3 node m”

· Mejoras de gestión de energía: Compresión de la imagen de hibernación con LZO, autosuspensiones retrasadas:

· Autosuspensiones retrasadas: Esta es una
característica que mejora a otra añadida en Linux 2.6.32, “runtime
power management”. Sin embargo, algunos drivers no quieren suspender el
dispositivo tan pronto como sea posible, quieren que antes haya un
periodo mínimo. Esto es lo que implementa esta característica.

· Compresión de la imagen de hibernación con LZO, que ayuda a comprimir y descomprimir más rápido la imagen.

· Soporte de PPP sobre IPv4: Esta versión incluye
soporte de PPP sobre IPv4. Comparado con las implementaciones en
espacio de usuario (poptop/pptpclient), mejora dramáticamente el
rendimiento de las conexiones pptp vpn y reduce el consumo de CPU. Hay
un proyecto accel-pptp project para utilizar este módulo.

Esta es la lista de novedades más importantes.