Durante a Linux Plumbers Conference (LPC) 2026 na Chéquia, engenheiros da Huawei apresentaram um novo sistema de arquivos experimental projetado para servidores modernos. O projeto, chamado XMFS (eXpress Memory FS), tem o objetivo de tornar a memória remota diretamente endereçável por meio de interfaces POSIX padrão, utilizando tecnologias como CXL 3.0 e a Huawei United Bus. A proposta soluciona gargalos de acesso ao tratar a memória distribuída entre máquinas físicas como uma camada unificada de armazenamento.
Embora o XMFS ainda esteja em fase experimental e não tenha ingressado na lista de discussão oficial do kernel Linux, a ferramenta já exibe resultados práticos. O sistema atua como uma alternativa direta a outras soluções em desenvolvimento para servidores CXL, como FAMFS e DAXFS, com o diferencial principal de suportar operações comuns de arquivos sem exigir que os desenvolvedores reescrevam as lógicas de suas aplicações originais.
Como funciona a arquitetura do eXpress Memory FS
A premissa do XMFS é utilizar a interconexão do padrão CXL 3.0 ou da malha Huawei United Bus para acessar a memória compartilhada. A Huawei estruturou a tecnologia para operar em dois cenários, podendo residir sobre um pool concentrado formado por um dispositivo desagregado único ou sobre um pool agregado onde cada nó da rede contribui com sua própria memória DRAM local.
Para gerenciar o fluxo de dados de forma escalável, a arquitetura divide as funções entre o cliente, o servidor e o pool de memória. O servidor centraliza o controle de metadados, manipulando a tabela de inodes e alocando o espaço em um registro de anexação contínua. O protótipo atual demonstrou essa capacidade em uma escala de até 16 clientes operando de maneira simultânea.
Segundo Yifan Qiao, engenheiro da fabricante responsável pela apresentação, o comportamento do XMFS muda de acordo com a disponibilidade de coerência de cache (CC) no hardware do ambiente:
- Modo com coerência de cache: O sistema realiza operações de carregamento e armazenamento diretamente na linha de cache do pool. O mapeamento de memória permite o acesso com cópia zero aos arquivos, enquanto a comunicação entre os nós de computação ocorre por meio de um anel de mensagens estabelecido na área compartilhada.
- Modo de rede sem coerência de cache: Quando a coerência física inexiste ou possui custo de processamento muito elevado, o XMFS transfere dados de forma remota, procedimento que resulta na criação de cópias adicionais na memória local. Atualmente, esta rota de rede suporta apenas o protocolo URMA, sem suporte ativado a RDMA nesta fase do código.
O design das gravações adota um modelo estruturado em logs com alocação em novo local. Quando ocorre uma escrita, o servidor aloca páginas limpas no pool, permitindo que as operações de leitura concorrentes mantenham seus mapeamentos originais intactos até a efetiva sincronização. A limpeza e recuperação da memória (GC) ocorrem isoladamente por proprietário do processo.
Enteda o XMFS com mais clareza!
Para entender o impacto do XMFS de forma simples, imagine a memória RAM como a mesa de trabalho temporária de um computador. Normalmente, se um servidor precisa repassar uma informação pesada para outro, ele é obrigado a fazer uma cópia completa dos dados pela rede ou gravar tudo em um disco de armazenamento convencional, o que gera atrasos no processamento. O novo sistema da Huawei funciona como uma ponte que une as memórias de várias máquinas diferentes em um único espaço compartilhado. Na prática, se o primeiro servidor termina de decodificar uma parte de um vídeo, o segundo computador consegue acessar esse resultado instantaneamente nessa área central, interagindo com o arquivo de forma direta e sem precisar criar cópias adicionais para continuar o trabalho.
Desempenho superior e inicialização acelerada de contêineres
Por manter conformidade com o padrão POSIX, o XMFS processa todas as chamadas essenciais de manipulação do Linux, como abertura, leitura, gravação, mapeamento, criação de diretórios, verificação de atributos e ligações simbólicas. A latência alcançada pelo projeto nas operações de entrada e saída em modo semântico de memória revela métricas praticamente idênticas às observadas na utilização de um volume TMPFS local.
Essa baixa latência se converte em velocidade tangível nas cargas de trabalho que exigem intenso uso de metadados, cenário exaustivamente testado pela Huawei:
- Inicialização a frio de contêineres: Nós de servidores diferentes podem iniciar a mesma imagem de contêiner consumindo os mesmos dados na memória compartilhada. Como os clientes carregam o arquivo diretamente pelo sistema e o transferem para sua RAM, a necessidade de puxar toda a imagem pela rede é suprimida. Nos testes de laboratório, o tempo de carga caiu de 3,25 segundos registrados em discos locais tradicionais para apenas 1,99 segundo no novo sistema.
- Pipelines de processamento simultâneo: O XMFS acelera a colaboração algorítmica ao permitir, por exemplo, que um nó de decodificação de vídeo salve o quadro limpo no pool enquanto um segundo nó inicia imediatamente a recodificação desse mesmo segmento para outro formato, contornando a passagem pelos discos de armazenamento locais.
- Aplicações de finanças e bancos de dados: Em transações financeiras simuladas onde um nó computa o fechamento e um sucessor consome o log, o XMFS apresentou latência de leitura e gravação notoriamente inferior aos métodos convencionais executados em JuiceFS.
Foco na inteligência artificial e caminhos futuros
Ainda não há um prazo consolidado para a submissão formal do eXpress Memory FS aos repositórios centrais do kernel Linux, pois a equipe pretende avançar em módulos específicos antes de sugerir a integração. O roteiro futuro do sistema de arquivos almeja estender sua flexibilidade ao habilitar operações de swap de páginas em memória não apenas para o processador, mas para os chips de redes neurais e aceleração gráfica (NPU e GPU). Essa capacidade ajudará o núcleo operacional no descarregamento e compartilhamento massivo de pesos de modelos de inteligência artificial.
Os esforços da Huawei englobarão ainda as métricas de confiabilidade para sistemas críticos, onde o suporte para proteção contra falhas de operação garantirá que o projeto continue ativo mesmo que um nó físico da rede sofra uma parada repentina.