המסע של F2FS ולמה מערכות קבצים חשובות: ראיון עם סטן דמיטרייב מטוקסרה

מערכות קבצים אינן נידונות ב-XDA או בכל פורום אחר לעתים קרובות מדי. הנושא כולל הרבה פיתוח ברמה נמוכה, ולכן מפתחים מעדיפים להתמקד ביישומים, ROMs או קרנלים. עם זאת, מערכת הקבצים היא חלק חיוני בכל אחסון. זוהי הטכנולוגיה שמתארת ​​את אופן האחסון והאחזור של הנתונים באחסון המכשיר שלך. ישנם סוגים רבים ושונים של מערכות קבצים - כל אחת עם היתרונות והחסרונות שלה - ובחירה אחת על פני אחרת יכולה לעשות הבדל עצום ביציבות ובביצועים. אז איך יצרני OEM עושים את הבחירה הזו? היה לי העונג לדבר איתי סטן דימיטרייב, מנהל יחסי ציבור ותקשורת ב טוקסרה, חברה פינית המספקת פתרונות מערכות קבצים ליצרני OEM גדולים רבים.

ש: האם אתה יכול להציג את עצמך ואת טוקסרה?

ת: אני סטן דמיטרייב. מאז שקיבלתי את הטלפון האנדרואיד הראשון שלי (HTC EVO 3D), הפכתי למעריץ פעיל של קהילת XDA. בוא נגיד שהתקנתי ROM מותאם אישית ובטלתי את האחריות שלי ביום הראשון (סטן. דמיטרייב הוא חבר פורום ב-XDA). לפני כמה שנים, ייסדתי פרויקט סטארט-אפ בשם Corgi for Feedly, באותו זמן קהילת XDA עזרה לנו רבות בהגדרת ופיתוח האפליקציה.

כיום אני מנהל יחסי ציבור ותקשורת בחברת Tuxera, שהיא חברת תוכנת האחסון המשובצת, מערכות קבצים, ליתר דיוק, בשוק. התוכנה שלנו מפעילה יותר ממיליארד מכשירים וניתן למצוא אותה בטלפונים העדכניים ביותר של מכשירי הדגל, המכוניות, הנתבים, הרחפנים והמצלמות. הסיפור של החברה התחיל עם NTFS-3G, כאשר הנשיא וה-CTO שלנו Szabolcs "Szaka" Szakactics יצרו NTFS לעבוד עם מכשירי לינוקס. נכון לעכשיו, אנו מפתחים מערכות קבצים והטמעות משלנו הן עבור אחסון חיצוני והן משובץ ועובדים עם רוב חברות הרכב בחוץ, כמו גם חברות סמארטפונים רבות.

כאן ב-Tuxera אנו מבקרים לעתים קרובות בפורומים של XDA, במיוחד כשפותרים בעיות במכשיר עם לבנים או מוצאים ROM/קרנל מותאם אישית לשחק איתו. רבים מעמיתיי מבקרים לעתים קרובות ב-XDA כדי לקרוא על חדשות הטכנולוגיה העמוקות האחרונות סביב מערכות אקולוגיות של אנדרואיד ולינוקס.

ש: מערכות קבצים הן חלק בלתי נפרד מהמכשירים שלנו, אבל מעט מאוד אנשים יודעים על תפקידם, השיפורים, החוזקות והחולשות שלהם. מה המתנה של זה, ולמה יותר אנשים צריכים להתעניין במערכות הקבצים שמחזיקות את הנתונים שלהם?

ת: מערכות קבצים הן מרכיב חיוני בקרנל הלינוקס שאחראי לכל האינטראקציות בין המכשיר לאחסון שלו. בכל פעם שאתה מצלם תמונה, פותח אפליקציה או צופה בסרטון - מערכת הקבצים ממלאת תפקיד מרכזי עבור מערכת ההפעלה לגשת לכל הקבצים ולאחסן אותם. מערכות הקבצים לא היו כל כך מרגשות במשך זמן מה, הסיבה העיקרית היא שצוואר הבקבוק בביצועים הגיע מהאחסון.

אבל מכיוון שמהירויות הבזק נעשות מהירות במיוחד, במיוחד עם הצגת ה-UFS, כעת זו התוכנה שצריך לעבור מודרניזציה כדי לעמוד בקצב ביצועי הפלאש. לא רק שמערכת הקבצים יכולה להשפיע על מהירויות האחסון, אלא שהיא גם משחקת תפקיד חשוב בשמירה על ביצועי הטלפון בטווח הארוך. אם נעשה לא נכון, האחסון יהפוך למפוצל, תופעה שבה שימוש לא יעיל באחסון עלול להפחית את ביצועי המכשיר. צמצום אפשרות כזו למינימום, הוא מאפיין חשוב של מערכת קבצים.

ש: מהו F2FS (פריימר), ולמה הוא התחיל לעשות את דרכו לאנדרואיד? אילו יצרני OEM הובילו את המטען?

ת: F2FS היא מערכת קבצים בקוד פתוח, עם הגובה הראשי שהיא מיועדת לארכיטקטורת אחסון פלאש. אחסון NAND (פלאש) משמש בכל מכשירי האנדרואיד הנוכחיים, בדרך כלל כפתרונות eMMC או UFS. הפרויקט פותח על ידי סמסונג בתחילה וקיבל עניין רב מכמה מיצרני ה-OEM הניידים. אין לנו את הנתונים שלפיהם יצרני OEM התחילו את השינוי הזה. אבל ממה שאני יודע, באופן אישי, מוטורולה הייתה הראשונה, עם יצרני OEM רבים אחרים כמו OnePlus ו-Huawei בעקבות השינוי הזה בקרוב.

ש: מה היו היתרונות שהוא סיפק? יצרני OEM מציינים פעולות אחסון מהירות יותר וביצועי ממשק משתמש, אך האם יש יתרונות אחרים?

ת: ה גובה הצליל היה די פשוט, F2FS מביא ביצועים גבוהים יותר לאחסון מבוסס פלאש. המערכת שלך הייתה מאתחלת מהר יותר (מהירויות קריאה מהירות יותר), מהירויות הכתיבה יהיו גבוהות יותר, מה שיאפשר להקליט 4K כבד, קצב פריימים גבוה יותר בהילוך איטי וסרטונים של 360 מעלות. בנוסף, ההשהיה בין המערכת לאחסון תהיה נמוכה במיוחד, כלומר האנימציה ואפליקציות הפתיחה ירגישו הרבה יותר קלות.

ש: נראה שהבעיות, ספציפית, מתמקדות בביצועים משפילים. תוכל להסביר את זה יותר לעומק? מה הסיבה?

ת: הרעיון של F2FS אכן היה נהדר, להשיג את הביצועים המהירים ביותר האפשריים עבור מכשירי פלאש. אבל חשוב גם להתמקד בביצועים בטווח הארוך. חומרה תמיד יכולה להיות מהירה מחוץ לקופסה, אבל שמירה על מהירויות אלה ברציפות היא אתגר הרבה יותר קשה. עבור מקרה שימוש באנדרואיד, האחסון של המכשיר כמעט מלא רוב הזמן, ויש אלפי פעולות כתיבה של קריאה שמתרחשות לפעמים אפילו בשנייה. רבות מהאפליקציות הפופולריות מפעילות שירותים ברקע, זה אומר שהאפליקציה מבצעת כמה פעולות קריאה/כתיבה גם כשאתה לא פותח אותה. אם נעשה לא נכון, פעולות כתיבה יכולות להגביר באופן דרסטי את פיצול האחסון, ולהפוך כל פעולת קריאה/כתיבה הבאה לאטית עוד יותר.

אנו רואים בפיצול אחסון את אחת הסיבות לפגיעה בביצועים במכשירי אנדרואיד. עכשיו מה שצריך לקבוע הוא האם הבעיות נגרמות מתאימות חומרה וכיצד מערכת הקבצים מתפקדת עם אחסון מיצרני OEM שונים, או האם ארכיטקטורת F2FS מתמקדת במהירויות ראשוניות, וזה משפיע על הטווח הארוך ביצועים. הבעיות יכולות להיגרם גם על ידי באגים, מכיוון שמערכת הקבצים עדיין בפיתוח.

ש: האם יש בעיות ביצועים או אמינות אחרות שפחות מוכרות?

ת: דבר מעניין אחד שמצאנו הוא של-F2FS יש תקורה בלתי צפויה, לפחות כמה מאות מגה-בייט מהאחסון שלך לאחסון במטמון ותחזוקת אחסון. זה בהחלט הגיוני אם יש לך 64GB של אחסון או יותר, אבל בטלפונים בתקציב נמוך עם 8GB, 16GB ROM, זו עלולה להיות בעיה.

הממצא העיקרי הוא שהיישום הנוכחי של F2FS נהדר עבור סביבות קריאה בלבד כאשר אתה רוצה להשיג מהירויות גבוהות יותר. F2FS צריך להתמקד בשיפור ביצועי האחסון לטווח הארוך שלו באינטראקציה גבוהה עם קבצים קטנים, שכן זה מה שקורה בסביבת אנדרואיד.

זה במובן מסוים קרב של תיאוריות. אתה יכול לדמיין שביצועי החומרה כל כך מהירים, שההשפלה לא תהיה בעיה. או שאתה מסתכל על זה בצורה הפוכה, שם החומרה כל כך מהירה, שביצועים קצת יותר איטיים שאפשר לשמור עליהם בטווח הארוך, זה מה שצריך להשיג. F2FS בחרה בגישה הראשונה, ואין כאן אפשרויות שגויות, זה ניסוי חשוב לעשות, ועקומת למידה לכל התעשייה. עם זאת, מה שאנחנו רואים כרגע, הוא שביצועים לטווח ארוך צריכים להיות המוקד העיקרי כרגע.

ש: חלק מיצרני ה-OEM פסלו את השימוש שלהם ב-F2FS, בעוד שאחרים כמו Huawei עדיין תומכים ב-F2FS במכשירים האחרונים. אתה חושב שיש מגמה לכאן או לכאן? (אימוץ איטי, או נטישה מוחלטת)

ת: ישנם מספר תרחישים מדוע יצרני OEM ימשיכו להשתמש ב-F2FS.

• ל-OEM יכול להיות יישום משלהם של F2FS, שמביא כמה תיקונים לבעיות הידועות.

• יצרן OEM יכול להיות בעל קשרים טובים מאוד עם יצרן אחסון הבזק, מכיוון שיש לו גישה לשכבת FTL של NAND וכוונון מערכת הקבצים שתעבוד היטב עם החומרה יכולה להביא שיפורים משמעותיים, כולל פיצול של פלאש אִחסוּן.

• יצרן ציוד מקורי יכול להעדיף להתמקד בביצועים הראשוניים של הטלפון, מכיוון שמחזור החיים הממוצע של סמארטפון הוא בערך שנתיים, וכשהטלפון נהיה איטי הם כבר ירכשו אחד חדש.

• ל-OEM יכול להיות גם שירות איחוי כלשהו פועל, זה יכול לפתור חלקית את הבעיות של F2FS.

אלו הם חלק מהתרחישים האפשריים, יחד עם זאת, אנו רואים שחלק מיצרני ה-OEM כבר נמצאים חזרה לשימוש ב-Ext4, לדוגמה OnePlus 3T השתמש ב-F2FS, אבל כל הדגמים החדשים יותר של OnePlus משתמשים Ext4.

ש: F2FS זקוק כעת לפתרון איחוי תוך כדי תנועה, שיכול לפתור את הבעיה שמופיעה כעת עם F2FS.

ת: כלי איחוי קיימים כבר זמן מה, היתרון העיקרי הוא שהם יכולים להקצות מחדש/לכתוב מחדש את בלוקי הזיכרון כדי להפחית את פיצול האחסון. אבל הבעיה בגישה הזו היא שאתה משכתב את תאי זיכרון הפלאש, מה שמפחית את חיי האחסון. התרחיש הטוב ביותר יהיה לכתוב נתונים בצורה חכמה מלכתחילה. ביצוע בקרת נזקים אינו הפתרון הרצוי.

תחשוב על זה כמו לעשות בלגן בחדר על ידי לזרוק הרבה דברים מסביב, ואז להתחיל לסדר אותם למגירות. למה לא לעשות את זה מיד?

ש: האם יצרני OEM הצליחו לפעול נגד או לטפל בכמה מהבעיות המעכבות את F2FS? לדוגמה, Huawei דוחה ביצועים משפילים ומפרסמת UX מהיר יותר לאורך זמן, בין היתר הודות ל"AI" שלהם.

ת: ובכן, אם AI יכול לנתח את התנהגות האחסון ולשכתב את מערכת הקבצים כך שתעבוד עבור מכשיר פלאש ספציפי, זה כנראה יכול לפתור את בעיות הפיצול. ה-AI יכול גם לנתח באילו אפליקציות או תכונות המשתמש משתמש בעיקר, ולטעון מראש / לאחסן אותם בהתאם - לגרום לתכונות הטלפון להרגיש יותר קלילות, זה לא יפתור את בעיית הפיצול אמנם. ההנחה העיקרית שלי היא שרוב האופטימיזציות קשורות למרחב המשתמש, ולא כמה אופטימיזציות של מערכת קבצים טכנית עמוקה.

ש: מהם עוד כמה פיתוחים מרגשים של מערכת קבצים שעלינו להיות מודעים אליהם? כיצד הם ישפיעו על חווית המשתמש, גם אם ברמה עדינה או נמוכה?

ת: F2FS ו-Ext4 הם עדיין חיוניים מאוד והם מערכות הקבצים הרצויות עבור קוד פתוח. Ext4 בוגר ואמין יותר אך עשוי להגביל את ביצועי הפלאש; F2FS הוא חכם יותר אך גם ניסיוני יותר. כל המצב שבו התוכנה הופכת לצוואר הבקבוק הוא מה שהופך את מערכות הקבצים למרגשות שוב. אנחנו עוברים מכל שנייה, לכל ספירת אלפיות השנייה, סביבות ומערכות קבצים ישחקו תפקיד חשוב בשיפור הביצועים הזה. הפיתוח המרגש ביותר עבור מערכות קבצים, יהיה יצירת פתרון מותאם פלאש באמת שיכול לשמור על הביצועים של פלאש.

ב-Tuxera, אנו מפתחים את Tuxera Flash System, שם אנו עושים דברים כמו תוכנה ספציפית לחומרה אופטימיזציות המבטיחות שמערכת הקבצים מותאמת למכשיר ספציפי, מקרה שימוש ופלאש זיכרון. בהיותנו נוכחות בתחום הרכב, אנו מתמקדים בעיקר בביצועים ארוכי טווח והשפלה של זיכרון הפלאש. זה יותר מסוג החומרה x תוכנה של אופטימיזציה, שסטיב ג'ובס נהג לדבר עליו. יישום למידת מכונה כדי ליצור "דרייברים" כאלה הוא משהו שלדעתנו יכול להיות ממש מרגש עבור כל תעשיית האחסון.

ש: אחסון הפלאש הפיזי שלנו ממשיך להיות מהיר יותר גם כן, איך אתה רואה את העובדה הזו משפיעה הן על חווית משתמש הקצה והן על עתיד מערכות הקבצים?

ת: ככל שהחומרה הולכת ונעשית מהירה יותר, התוכנה צריכה להבטיח שהיא יכולה לעמוד בארכיטקטורות החומרה המתקדמות הללו, זהו האתגר העיקרי לפתרון מערכות קבצים כיום. אתה יכול לקבל מאפייני מהירות קריאה וכתיבה מדהימים של המכשיר, אבל אם מחסנית התוכנה מביאה חביון נוסף - חווית המשתמש לא תרגיש כל כך מזעזעת. זהו זמן מרגש לפיתוח מערכות קבצים, שכן יש צורך ברור בטכנולוגיה מהירה יותר, מהירה יותר ועם זאת אמינה יותר למובייל.

אבל ככל שהפלאש נהיה מהיר יותר, השאלה העיקרית הופכת, מהי המהירות שבה הביצועים הופכים ללא רלוונטיים? תחשוב על זה כמו רזולוציית מסך הרטינה, שבה צפיפות פיקסלים גבוהה יותר לא באמת הופכת את התמונה לפריכה יותר עבור העין האנושית.

ש: תודה על הזמן שהקדשת.

ת: תודה!