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| 本文作者： Nemo | 2024-12-31 09:31 |
12月30日获悉，腾讯云操作系统（Tencent OS）内核团队在 Linux 社区默默提交的两项改进，成功解决了自 2021 年以来一直困扰着一线厂商，并在近期让多个Linux顶级Maintainer（软件维护者）困惑的关键内核bug。这一改进方案最终被合并进入后续的Linux LTS（Long-term support） 版本中，并获得了 Linux 之父 Linus Torvalds 的高度评价。
Linus：“不明，觉赞”
大约两个月前，Linux 社区中的一封邮件引起了广泛关注。其内容主要是，自 2021 年 12 月起，Linux 内核中启用了 Large folio 特性（能够提升系统访存性能）的 XFS 文件系统用户（但不仅限于 XFS）有概率遭遇缓存损毁导致的宕机问题。该问题受到了社区的高度重视。
XFS 是最常见的 Linux 文件系统之一，在常见的 Linux 使用场景中，如服务器、桌面等，XFS 被作为主力文件系统大量采用。尽管该bug较难触发，但其潜在风险仍然让社区和各大厂商感到不安。Meta 和 Cloudflare 等公司甚至不得不暂时禁用 XFS 的 Large folio 特性以确保系统稳定。
一个多星期的讨论中，大家迟迟没有捕捉到bug所引发的具体位置或线索，只是确认 bug确实存在而且亟需修复。几位顶级Maintainer，以及 Linus Torvalds 本人也参与进入讨论。
社区在广泛排查的过程中，突然发现这个问题在新的 Linux 内核版本中已经不复存在。进一步的调查发现，这一变化归功于腾讯云操作系统内核团队在今年 4 月提交的两项改进。
原来，腾讯云操作系统内核团队在进行操作系统性能优化研发时发现，操作系统内核使用 XArray（内核中用于处理广范围地址索引结构的基数树处理库）管理 Page Cache（页面缓存）时，会因XArray在分配内存时没有考虑好并发修改的问题，导致分配的内存指针可能指向错误的数据，对外表现为 XFS 与其他引入了 Large Folio 特性的文件系统均有概率出现卡死宕机甚至数据丢失的情况。
针对这一问题，腾讯云操作系统内核团队在优化 Page Cache 对 Xarray 的使用上，引入了一个新的辅助函数，简化了 Xarray 的中Large Folio 的插入算法，并进一步梳理和修复了内存分配的并发处理，确保了即使在多线程环境下，内存分配和释放也能正确进行。这些改动不仅修复了数据损坏的问题，还提升了操作系统系统的性能。
经历了数个星期的讨论与分析后，这些改动被社区认为是最佳的修复方案。
如今，这一修复方案已经被合入了最新的操作系统版本中，为这一问题画上了句号。同时，方案也极大提升了大文件在 Page Cache 中的读入性能，数以十亿计运行 Linux 的设备，都会因此快一点。
除了这次贡献外，腾讯云操作系统内核团队近年来通过与社区的紧密合作，在 swap（交换空间）、memory cgroup（内存控制组）、页面与热度管理等方面持续进行技术创新，不断提升 Linux 内核的性能和稳定性，助力操作系统技术发展。
目前，腾讯云也开发了自研的服务器操作系统版本TencentOS Server，装机规模超过1000万套，除了支撑腾讯自研的国民级应用，也广泛服务了互联网、金融、政务、工业、能源、交通等行业客户。
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