أجرى موقع XDA مقابلة مع ستان دميترييف من شركة Tuxera، وهي شركة فنلندية متخصصة في أنظمة الملفات. يناقش ستان أنظمة الملفات ومستقبل F2FS.
لا تتم مناقشة أنظمة الملفات في XDA أو أي منتدى آخر في كثير من الأحيان. يتضمن الموضوع الكثير من التطوير منخفض المستوى، لذلك يفضل المطورون التركيز على التطبيقات أو الأقراص المضغوطة أو النواة. ومع ذلك، يعد نظام الملفات جزءًا حيويًا من كل وحدة تخزين. إنها التكنولوجيا التي تحدد كيفية تخزين البيانات الموجودة على مساحة تخزين جهازك واسترجاعها. هناك العديد من الأنواع المختلفة لأنظمة الملفات، ولكل منها إيجابيات وسلبيات خاصة به، واختيار واحد على الآخر يمكن أن يحدث فرقًا كبيرًا في الاستقرار والأداء. فكيف يتخذ مصنعو المعدات الأصلية هذا الاختيار؟ كان من دواعي سروري التحدث مع ستان ديميترييف، مدير العلاقات العامة والاتصالات في التوكسيرا، وهي شركة فنلندية توفر حلول أنظمة الملفات للعديد من كبار مصنعي المعدات الأصلية.
س: هل يمكنك تقديم نفسك و Tuxera؟
ج: أنا ستان دميترييف. منذ أن حصلت على أول هاتف يعمل بنظام Android (HTC EVO 3D)، أصبحت معجبًا نشطًا بمجتمع XDA. لنفترض فقط أنني قمت بتثبيت ROM مخصص وأبطلت الضمان الخاص بي في اليوم الأول (
ستان. دميترييف عضو في منتدى XDA). منذ عامين، شاركت في تأسيس مشروع ناشئ يسمى Corgi for Feedly، وفي ذلك الوقت ساعدنا مجتمع XDA كثيرًا في تعريف التطبيق وتطويره.أعمل حاليًا مديرًا للعلاقات العامة والاتصالات في Tuxera، وهي الشركة الرائدة في السوق في مجال برامج التخزين المدمجة وأنظمة الملفات على وجه التحديد. تعمل برامجنا على تشغيل أكثر من مليار جهاز ويمكن العثور عليها في أحدث الهواتف والسيارات وأجهزة التوجيه والطائرات بدون طيار والكاميرات الرائدة. بدأت قصة الشركة مع NTFS-3G، عندما قام رئيسنا ومدير التكنولوجيا التنفيذي Szabolcs "Szaka" Szakactics بإنشاء نظام NTFS للعمل مع أجهزة Linux. نقوم حاليًا بتطوير أنظمة الملفات والتطبيقات الخاصة بنا للتخزين الخارجي والمضمن ونعمل مع معظم شركات السيارات الموجودة هناك بالإضافة إلى العديد من شركات الهواتف الذكية.
هنا في Tuxera، نقوم في كثير من الأحيان بزيارة منتديات XDA، خاصة عند استكشاف أخطاء جهاز معطل أو العثور على ROM/kernel مخصص للعب به. يقوم العديد من زملائي بزيارة موقع XDA بشكل متكرر لقراءة أحدث أخبار التكنولوجيا العميقة حول أنظمة Android وLinux.
س: تعد أنظمة الملفات جزءًا لا يتجزأ من أجهزتنا، ولكن قلة قليلة من الأشخاص يعرفون دورها والتحسينات ونقاط القوة والضعف الخاصة بها. ما هي هدية ذلك، ولماذا يجب أن يهتم عدد أكبر من الأشخاص بأنظمة الملفات التي تجمع بياناتهم معًا؟
ج: تعد أنظمة الملفات عنصرًا حيويًا في Linux kernel وهو المسؤول عن كافة التفاعلات بين الجهاز ومساحة تخزينه. في كل مرة تلتقط فيها صورة، أو تفتح تطبيقًا، أو تشاهد مقطع فيديو - يلعب نظام الملفات دورًا أساسيًا لنظام التشغيل للوصول إلى جميع الملفات وتخزينها. لم تكن أنظمة الملفات مثيرة للاهتمام لبعض الوقت، والسبب الرئيسي هو أن عنق الزجاجة في الأداء كان يأتي من وحدة التخزين.
ولكن نظرًا لأن سرعات الفلاش أصبحت سريعة للغاية، خاصة مع تقديم UFS، فقد أصبح البرنامج الآن بحاجة إلى التحديث لمواكبة أداء الفلاش. لا يؤثر نظام الملفات على سرعات التخزين فحسب، بل يلعب أيضًا دورًا مهمًا في الحفاظ على أداء الهاتف على المدى الطويل. إذا حدث خطأ، فسوف تصبح وحدة التخزين مجزأة، وهي ظاهرة يمكن أن يؤدي فيها الاستخدام غير الفعال للتخزين إلى تقليل أداء الجهاز. يعد تقليل هذه الإمكانية إلى الحد الأدنى من الخصائص المهمة لنظام الملفات.
س: ما هو F2FS (التمهيدي)، ولماذا بدأ في شق طريقه إلى Android؟ ما هي الشركات المصنعة الأصلية التي كانت تقود هذه المهمة؟
ج: F2FS هو نظام ملفات مفتوح المصدر، حيث تم تصميمه خصيصًا لبنية تخزين الفلاش. يتم استخدام وحدة تخزين NAND (الفلاش) في جميع هواتف Android الحالية عادةً كحلول eMMC أو UFS. تم تطوير المشروع من قبل شركة Samsung في البداية وقد حظي باهتمام كبير من بعض مصنعي المعدات الأصلية للهواتف المحمولة. ليس لدينا البيانات التي من خلالها بدأ مصنعو المعدات الأصلية هذا التحول. ولكن مما أعرفه شخصيًا، أن موتورولا كانت الأولى، حيث اتبعت العديد من الشركات المصنعة الأصلية الأخرى مثل OnePlus وHuawei هذا التحول قريبًا.
س: ما هي المزايا التي قدمتها؟ تشير الشركات المصنعة الأصلية إلى عمليات تخزين أسرع وأداء واجهة المستخدم، ولكن هل هناك أي مزايا أخرى؟
ج: ال يقذف كان الأمر بسيطًا جدًا، حيث يوفر F2FS أداءً أعلى للتخزين المعتمد على الفلاش. سيتم تشغيل نظامك بشكل أسرع (سرعات قراءة أعلى)، وستكون سرعات الكتابة أعلى، مما يسمح بتسجيل 4K ثقيل، ومعدل إطارات أعلى للحركة البطيئة، ومقاطع فيديو بزاوية 360 درجة. بالإضافة إلى ذلك، سيكون زمن الوصول بين النظام ووحدة التخزين منخفضًا للغاية، مما يعني أن الرسوم المتحركة وفتح التطبيقات ستشعر بمزيد من السرعة.
س: يبدو أن المشكلات، على وجه التحديد، تتمحور حول الأداء المهين. هل يمكنك شرح ذلك بعمق أكبر؟ ما هو السبب؟
ج: فكرة F2FS كانت رائعة بالفعل، لتحقيق أسرع أداء ممكن لأجهزة الفلاش. ولكن من المهم أيضًا التركيز على الأداء على المدى الطويل. يمكن دائمًا أن تكون الأجهزة سريعة بمجرد إخراجها من الصندوق، لكن الحفاظ على هذه السرعات بشكل مستمر يمثل تحديًا أصعب بكثير. بالنسبة لحالة استخدام Android، يكون تخزين الجهاز ممتلئًا تقريبًا في معظم الأوقات، وهناك الآلاف من عمليات القراءة والكتابة التي تحدث أحيانًا حتى في ثانية واحدة. تقوم العديد من التطبيقات الشائعة بتشغيل الخدمات في الخلفية، وهذا يعني أن التطبيق يقوم ببعض عمليات القراءة/الكتابة حتى عندما لا تفتحه. إذا تمت عمليات الكتابة بشكل خاطئ، فيمكن أن تؤدي إلى زيادة تجزئة التخزين بشكل كبير، مما يجعل كل عملية قراءة/كتابة تالية أبطأ.
نحن نرى تجزئة التخزين كأحد أسباب انخفاض الأداء في أجهزة Android. الآن ما يجب تحديده هو ما إذا كانت المشكلات ناجمة عن توافق الأجهزة وكيفية أداء نظام الملفات معها التخزين من مختلف مصنعي المعدات الأصلية، أو ما إذا كانت بنية F2FS تركز على السرعات الأولية، وهذا يؤثر على المدى الطويل أداء. يمكن أن تحدث هذه المشكلات أيضًا بسبب الأخطاء، حيث أن نظام الملفات لا يزال قيد التطوير.
س: هل هناك أي مشكلات أخرى تتعلق بالأداء أو الموثوقية أقل شهرة؟
ج: أحد الأشياء المثيرة للاهتمام التي وجدناها هو أن F2FS لديه حمل غير متوقع، على الأقل بضع مئات من ميغابايت من مساحة التخزين لديك للتخزين المؤقت وصيانة التخزين. يعد هذا منطقيًا بالتأكيد إذا كان لديك مساحة تخزين تبلغ 64 جيجابايت أو أكثر، ولكن على الهواتف ذات الميزانية المحدودة ذات أحجام 8 جيجابايت و16 جيجابايت، قد تكون هذه مشكلة.
النتيجة الرئيسية هي أن التنفيذ الحالي لـ F2FS يعد أمرًا رائعًا لبيئات القراءة فقط عندما تريد تحقيق سرعات أعلى. يحتاج F2FS إلى التركيز على تحسين أداء التخزين على المدى الطويل من خلال التفاعل العالي مع الملفات الصغيرة، وهذا ما يحدث في بيئة Android.
وهذه إلى حد ما معركة نظريات. يمكنك إما أن تتخيل أن أداء الأجهزة سريع جدًا، بحيث لن يكون التدهور مشكلة. أو تنظر إلى الأمر بطريقة معاكسة، حيث تكون الأجهزة سريعة جدًا، بحيث يكون الأداء أبطأ قليلاً والذي يمكن الحفاظ عليه على المدى الطويل، هو ما يجب تحقيقه. اختارت F2FS النهج الأول، ولا توجد خيارات خاطئة هنا، فهي تجربة مهمة يجب القيام بها، ومنحنى تعليمي للصناعة بأكملها. ومع ذلك، ما نراه حاليًا هو أن الأداء طويل المدى يجب أن يكون محور التركيز الرئيسي الآن.
س: تراجعت بعض الشركات المصنعة الأصلية عن استخدام F2FS، بينما لا يزال البعض الآخر مثل Huawei يدعم F2FS على الأجهزة الحديثة. هل تعتقد أن هناك اتجاه في كلتا الحالتين؟ (التبني البطيء، أو التخلي الكامل)
ج: هناك سيناريوهات متعددة وراء استمرار مصنعي المعدات الأصلية في استخدام F2FS.
يمكن أن يكون لمصنعي المعدات الأصلية (OEM) تطبيقهم الخاص لـ F2FS، مما يؤدي إلى بعض الإصلاحات للمشكلات المعروفة.
يمكن أن يكون لدى الشركة المصنّعة للمعدات الأصلية (OEM) علاقات جيدة جدًا مع الشركة المصنعة لوحدات تخزين الفلاش، حيث تتمتع بإمكانية الوصول إلى طبقة FTL الخاصة بـ NAND وضبطها يمكن لنظام الملفات الذي يعمل بشكل جيد مع الأجهزة أن يحقق تحسينات كبيرة، بما في ذلك تجزئة الفلاش تخزين.
يمكن لمصنعي المعدات الأصلية أن يفضلوا التركيز على الأداء الأولي للهاتف، حيث يبلغ متوسط دورة حياة الهاتف الذكي حوالي عامين، ومع بطء الهاتف، فسوف يقومون بالفعل بشراء هاتف جديد.
يمكن أن يكون لدى OEM أيضًا بعض خدمات إلغاء التجزئة قيد التشغيل، وهذا يمكن أن يحل مشكلات F2FS جزئيًا.
هذه بعض السيناريوهات المحتملة، وفي الوقت نفسه، نرى أن بعض مصنعي المعدات الأصلية قد فعلوا ذلك بالفعل العودة إلى استخدام Ext4، على سبيل المثال، كان OnePlus 3T يستخدم F2FS، لكن جميع طرز OnePlus الأحدث تستخدم تحويلة 4.
س: يحتاج F2FS حاليًا إلى بعض حلول إلغاء التجزئة أثناء التنقل، والتي يمكن أن تحل المشكلة التي تظهر حاليًا مع F2FS.
ج: أدوات إلغاء التجزئة موجودة منذ بعض الوقت، والميزة الرئيسية هي أنها تستطيع إعادة تخصيص/إعادة كتابة كتل الذاكرة لتقليل تجزئة التخزين. لكن المشكلة في هذا الأسلوب هي أنك تعيد كتابة خلايا ذاكرة الفلاش، مما يقلل من عمر التخزين. أفضل سيناريو هو كتابة البيانات بذكاء في المقام الأول. إن التحكم في الضرر ليس هو الحل الأمثل.
فكر في الأمر مثل إحداث فوضى في الغرفة من خلال رمي الكثير من الأشياء في كل مكان، ثم البدء في ترتيبها في الأدراج. لماذا لا تفعل ذلك على الفور؟
س: هل تمكنت شركات تصنيع المعدات الأصلية من التصدي أو معالجة بعض المشكلات التي تعيق F2FS؟ على سبيل المثال، ترفض شركة هواوي الأداء المتدني وتعلن عن تجربة مستخدم أسرع بمرور الوقت، ويرجع الفضل في ذلك جزئيًا إلى "الذكاء الاصطناعي" الخاص بها.
ج: حسنًا، إذا كان بإمكان الذكاء الاصطناعي تحليل سلوك التخزين وإعادة كتابة نظام الملفات للعمل مع جهاز فلاش معين، فمن المحتمل أن يحل هذا مشكلات التجزئة. يمكن للذكاء الاصطناعي أيضًا تحليل التطبيقات أو الميزات التي يستخدمها الشخص في الغالب، وتحميلها / تخزينها مسبقًا وبناءً على ذلك، فإن جعل ميزات الهاتف أكثر سرعة، لن يحل مشكلة التجزئة رغم ذلك. افتراضي الرئيسي هو أن معظم التحسينات تتعلق بمساحة المستخدم، وليس بعض تحسينات نظام الملفات ذات التقنية العميقة.
س: ما هي بعض التطورات المثيرة الأخرى في نظام الملفات والتي يجب أن نكون على دراية بها؟ كيف ستؤثر على تجربة المستخدم، حتى لو كان على مستوى خفي أو منخفض؟
ج: لا يزال F2FS وExt4 حيويين للغاية ويعتبران نظامي الملفات المفضلين للمصادر المفتوحة. يعد Ext4 أكثر نضجًا وموثوقية ولكنه قد يحد من أداء الفلاش؛ F2FS أكثر سرعة ولكنه أيضًا أكثر تجريبية. الوضع برمته حيث يصبح البرنامج عنق الزجاجة هو ما يجعل أنظمة الملفات مثيرة مرة أخرى. نحن ننتقل من البيئات التي تحتوي على كل ثانية إلى كل مللي ثانية وستلعب أنظمة الملفات دورًا مهمًا في تعزيز الأداء هذا. سيكون التطوير الأكثر إثارة لأنظمة الملفات هو إنشاء حل مُحسّن للفلاش حقًا يمكنه الحفاظ على أداء الفلاش.
في Tuxera، نقوم بتطوير نظام ملفات Tuxera Flash، حيث نقوم بأشياء مثل البرامج الخاصة بالأجهزة تحسينات تضمن تحسين نظام الملفات لجهاز معين وحالة الاستخدام والفلاش ذاكرة. نظرًا لوجودنا في مجال السيارات، فإننا نركز بشكل أساسي على الأداء طويل المدى وتدهور ذاكرة الفلاش. هذا هو أكثر من نوع تحسين البرامج الخاص بالأجهزة، الذي اعتاد ستيف جوبز الحديث عنه. إن تطبيق التعلم الآلي لإنشاء مثل هذه "برامج التشغيل" هو أمر نعتقد أنه قد يكون مثيرًا حقًا لصناعة التخزين بأكملها.
س: تستمر وحدة تخزين الفلاش الفعلية لدينا في التزايد بشكل أسرع أيضًا، كيف ترى تأثير هذه الحقيقة على تجربة المستخدم النهائي ومستقبل أنظمة الملفات؟
ج: مع زيادة سرعة الأجهزة، تحتاج البرامج إلى التأكد من قدرتها على مواكبة بنيات الأجهزة المتقدمة هذه، وهذا هو التحدي الرئيسي الذي يتعين على أنظمة الملفات حله حاليًا. يمكن أن تتمتع بخصائص سرعة قراءة وكتابة مذهلة للجهاز، ولكن إذا كانت مجموعة البرامج توفر زمن استجابة إضافيًا، فلن تبدو تجربة المستخدم بهذه السرعة. يعد هذا وقتًا مثيرًا لتطوير نظام الملفات، نظرًا لوجود حاجة واضحة لتقنية أسرع وأكثر سرعة وموثوقية للجوال.
ولكن مع زيادة سرعة الفلاش، يصبح السؤال الرئيسي هو: ما هي السرعة التي يصبح بها الأداء غير ذي صلة؟ فكر في الأمر مثل دقة شاشة Retina، حيث لا تجعل كثافة البكسل الأعلى الصورة أكثر وضوحًا للعين البشرية.
س: شكرا لك على وقتك.
ج: شكرا!