28 永続的なメモリ #

この形態のメモリアクセスはトランザクションが「可能ではない」ことに注意することが重要です。電源異常などのシステム障害が発生する場合には、データがストレージに完全に書き込まれない場合があります。PMEMストレージはアプリケーションが部分的に書き込まれたデータの状態を処理できる場合にのみ適しています。

高速ストレージのディスクのようなプールとしてNVDIMMのセットに永続的なメモリを使用したい場合に役立ちます。たとえば、BTTを使用してファイルシステムジャーナルをPMEMに配置すると、停電やその他の突然の中断後のファイルシステムの回復の信頼性が向上します(28.5.3項 「BTTを使用したPMEMネームスペースの作成」を参照)。

アプリケーションに対して、このようなデバイスは高速SSDとして認識され、他のストレージデバイスのように使用できます。たとえば、LVMは永続的なメモリの上部に階層化することができ、通常のように動作します。

BTTの利点は、セクタ書き込みの原子性が保証されるため、データ整合性に依存する高度なアプリケーションでも機能し続けるという点です。メディアエラーレポートは標準のエラーレポーティングチャネルを介して機能します。

ndctl listコマンドを使用して、システム内で使用可能なすべてのNVDIMMを一覧表示できます。

次の例では、システムにトリプルチャネルでインターリーブされた単一セットの3個のNVDIMMがあります。

root # ndctl list --dimms

[
 {
  "dev":"nmem2",
  "id":"8089-00-0000-12325476"
 },
 {
  "dev":"nmem1",
  "id":"8089-00-0000-11325476"
 },
 {
  "dev":"nmem0",
  "id":"8089-00-0000-10325476"
 }
]

別のパラメータ、ndctl listを使用して、使用可能な領域を一覧表示することもできます。

注記

領域は番号順に表示されない場合があります。

3つのNVDIMMしかありませんが、4つの領域として表示されることに注意してください。

root # ndctl list --regions

[
 {
  "dev":"region1",
  "size":68182605824,
  "available_size":68182605824,
  "type":"blk"
 },
 {
  "dev":"region3",
  "size":202937204736,
  "available_size":202937204736,
  "type":"pmem",
  "iset_id":5903239628671731251
  },
  {
   "dev":"region0",
   "size":68182605824,
   "available_size":68182605824,
   "type":"blk"
  },
  {
   "dev":"region2",
   "size":68182605824,
   "available_size":68182605824,
   "type":"blk"
  }
]

スペースは次の2つの異なる形態で利用できます: BLKタイプの3つの個別の64GB領域として、または3つがインターリーブされたNVDIMM上にすべてのスペースを提供するPMEMタイプの1つに結合された189GB領域を単一のボリュームとして。

available_sizeに表示される値は、sizeの値と同じであることに注意してください。これは、スペースのどれもまだ割り当てられていないということを意味します。

最初の例として、直接アクセス(DAX)を使用した単一のPMEMネームスペースに3つのNVDIMMを設定します。

最初のステップは、新しいネームスペースを作成することです。

root # ndctl create-namespace --type=pmem --mode=fsdax --map=memory
{
 "dev":"namespace3.0",
 "mode":"memory",
 "size":199764213760,
 "uuid":"dc8ebb84-c564-4248-9e8d-e18543c39b69",
 "blockdev":"pmem3"
}

これにより、DAXをサポートする、ブロックデバイス/dev/pmem3が作成されます。デバイス名の3 (この場合はregion3)は、親地域番号から継承されます。

--map=memoryオプションにより、NVDIMM上にPMEMストレージスペースの一部が置かれ、これはstruct pagesと呼ばれる内部カーネルデータ構造を割り当てるために使用できます。これにより、新しいPMEMネームスペースがO_DIRECT I/OやRDMAなどの機能で使用できるようになります。

カーネルデータ構造用に一部の永続的なメモリを予約するのは、生成されるPMEMネームスペースの容量がPMEM親領域よりも小さいためです。

次に、新しいブロックデバイスがオペレーティングシステムで利用可能であることを確認します。

root # fdisk -l /dev/pmem3
Disk /dev/pmem3: 186 GiB, 199764213760 bytes, 390164480 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 4096 bytes
I/O size (minimum/optimal): 4096 bytes / 4096 bytes

使用する前に、他のドライブのように、フォーマットする必要があります。この例では、XFSを使用してフォーマットします。

root # mkfs.xfs /dev/pmem3
meta-data=/dev/pmem3      isize=256    agcount=4, agsize=12192640 blks
         =                sectsz=4096  attr=2, projid32bit=1
         =                crc=0        finobt=0, sparse=0
data     =                bsize=4096   blocks=48770560, imaxpct=25
         =                sunit=0      swidth=0 blks
naming   =version 2       bsize=4096   ascii-ci=0 ftype=1
log      =internal log    bsize=4096   blocks=23813, version=2
         =                sectsz=4096  sunit=1 blks, lazy-count=1
realtime =none            extsz=4096   blocks=0, rtextents=0

次に、新しいドライブを特定のディレクトリにマウントできます。

root # mount -o dax /dev/pmem3 /mnt/pmem3

ここで、DAX対応デバイスがあることを確認できます。

root # mount | grep dax
/dev/pmem3 on /mnt/pmem3 type xfs (rw,relatime,attr2,dax,inode64,noquota)

これで、XFSファイルシステムでフォーマットされ、DAXでマウントされたPMEMネームスペースが設定されます。

mmap()は、ファイルに呼び出しを行い、ファイルシステムはNVDIMM上の永続的なメモリに直接マップする仮想アドレスを返し、ページキャッシュを完全にバイパスします。

そのファイルシステム内のファイルに対するfsyncまたはmsync呼び出しが行われても、変更されたデータは完全にNVDIMMに書き込まれています。これらの呼び出しはmmapマッピングを介してユーザスペースで変更されているページに関連付けられているプロセッサキャッシュラインをフラッシュします。

root # umount /mnt/pmem3

root # ndctl disable-namespace namespace3.0
disabled 1 namespace

root # ndctl destroy-namespace namespace3.0
destroyed 1 namespace

BTTはセクタ書き込みの原子性を提供します。これは、Ext4ジャーナルやXFSジャーナルなどのデータ保護が必要な場合に適しています。電源障害が発生した場合、ジャーナルは保護され、回復可能である必要があります。次の例は、BTTを使用したPMEMネームスペースをセクタモードで作成する方法と、このネームスペースにファイルシステムジャーナルを配置する方法を示しています。

root # ndctl create-namespace --type=pmem --mode=sector
{
 "dev":"namespace3.0",
 "mode":"sector",
 "uuid":"51ab652d-7f20-44ea-b51d-5670454f8b9b",
 "sector_size":4096,
 "blockdev":"pmem3s"
}

次に、新しいデバイスが存在することを確認します。

root # fdisk -l /dev/pmem3s
Disk /dev/pmem3s: 188.8 GiB, 202738135040 bytes, 49496615 sectors
Units: sectors of 1 * 4096 = 4096 bytes
Sector size (logical/physical): 4096 bytes / 4096 bytes
I/O size (minimum/optimal): 4096 bytes / 4096 bytes

以前に設定したDAX対応PMEMネームスペースと同様に、このBTT対応PMEMネームスペースはNVDIMM上で使用可能なすべてのストレージを消費します。

注記

デバイス名の最後のs (/dev/pmem3s)は、sectorを表し、BTTを使用するように設定されるネームスペースを簡単に区別するために使用されます。

ボリュームは前の例と同様に、フォーマットし、マウントできます。

ここに表示されるPMEMネームスペースはDAXを使用することはできません。その代わりに、BTTを使用して、「セクタ書き込みの原子性」を提供します。PMEMブロックドライバからのセクタ書き込みが行われるたびに、BTTは新しいセクタを割り当てて新しいデータを受け取ります。BTT原子性により、新しいデータが完全に書き込まれた後で、その内部マッピング構造をアップデートし、新しく書き込まれたデータがアプリケーションで利用できるようにします。このプロセス中に任意のポイントで電源障害が発生した場合、書き込みは完全に消失しますが、アプリケーションはまだ存在する古いデータにアクセスできます。これにより、「tornセクタ」と呼ばれる状況が回避されます。

このBTT対応PMEMネームスペースは他の標準ブロックデバイスのようにファイルシステムでフォーマットして使用できます。DAXと併用することはできません。ただし、このブロックデバイス上のファイルのmmapマッピングはページキャッシュを使用します。

別のデバイスにファイルシステムジャーナルを配置する場合は、ファイルシステムと同じファイルシステムブロックサイズを使用する必要があります。これは4096である可能性が高く、次のコマンドでブロックサイズを確認できます。

root # blockdev --getbsz /dev/sda3

次の例では、別のNVDIMMデバイスに新しいExt4ジャーナルを作成し、SATAデバイスにファイルシステムを作成してから、新しいファイルシステムをジャーナルに接続します。

root # mke2fs -b 4096 -O journal_dev /dev/pmem3s
root # mkfs.ext4 -J device=/dev/pmem3s /dev/sda3

次の例では、SATAドライブに新しいXFSファイルシステムを作成し、別のNVDIMMデバイスにジャーナルを作成します。

root # mkfs.xfs -l logdev=/dev/pmem3s  /dev/sda3

オプションに関する詳細については、man 8 mkfs.ext4およびman 8 mkfs.ext4を参照してください。