日志结构文件系统（Log-Structured File System, LFS）是一种广泛应用的文件系统架构，其核心理念是通过追加写入的方式更新数据。追加写入不仅能充分发挥底层存储设备的写入带宽优势，还简化了崩溃恢复流程。然而，这种更新方式也带来了一项关键挑战：旧数据在写入新版本后就成为无效的过时数据。为此，LFS需执行垃圾回收（Garbage Collection, GC）操作，以回收这些无效数据。GC过程通常包括扫描文件系统以识别有效数据，并将其复制到连续空间中。该过程会占用大量的读写带宽，导致系统整体性能严重下降。
在国家自然科学基金委员会（项目号：62472127）等的支持下，哈尔滨工业大学（深圳）夏文教授团队提出了一种无需垃圾回收的分散式日志结构，该结构充分发挥了持久性内存（Persistent Memory, PM）的字节寻址能力。该结构的核心设计是：（1）放弃连续布局，以日志项作为基本分配和释放单元。日志项分散存储，并通过DRAM和PM中的链表协同索引。（2）系统可以通过更新链表来立即回收无效日志项，或者将新日志项直接覆盖无效日志项，从而避免GC开销。（3）在消除GC的同时，保留了LFS的高效崩溃一致性优势。（4）引入了缓存行粒度感知的分配与写入等策略，有效减轻分散布局的碎片化问题。实验表明，该结构有效消除了GC，性能领先于其他先进的PM文件系统。基于分散式日志结构，团队构建了面向新型非易失内存的SlotFS日志结构文件系统。
图一展示了不同文件系统在不同写入模式和I/O大小下的性能，实现结果表明SlotFS取得了总体最好的性能，在所有负载中，性能都优于另一PM日志结构文件系统NOVA。SlotFS在4KiB和16KiB写入中，分别比其他文件系统性能提升1.33×至4.21×和1.27×到2.12×。该成果已发表于领域顶级会议Proceedings of the Twentieth European Conference on Computer Systems（EuroSys ’25，CCF-A）。
图1 文件系统基本I/O性能
哈尔滨工业大学（深圳）夏文教授团队立足国家战略需求和学术前沿，长期从事存储系统、操作系统、云存储、去重压缩领域研究，近年来在OSDI、FAST、USENIX ATC、ASPLOS、EuroSys等国际顶级会议发表论文80余篇，荣获省部级一等奖两项，促进了国家计算机系统与计算机存储学科的发展。（审核 夏文）
