Лучшая файловая система — ZFS

Сегодня мы рассмотрим усовершенствованную файловую систему ZFS. Мы обсудим, откуда она взялась, что она из себя представляет и почему она стала так популярна.

В США, её название произносят как «ZedFS» вместо «ZeeFS» (по их мнению так оно звучит круче). Вы можете произносить его, как вам нравится.

Примечание. Вы увидите, что само слово «ZeeFS» очень много раз повторяется в статье. Когда я говорю о функциях и о установке, я говорю об OpenZFS. ZFS (разработанна Oracle) и OpenZFS начала развиваться энтузиастами с того момента как Oracle закрыло проект OpenSolaris (позже я расскажу об этом подробнее).

История ZFS

Файловая система Z (ZFS) была создана Мэтью Аренсом и Джеффом Бонвиком в 2001 году. ZFS была разработана как файловая система нового поколения для OpenSolaris от Sun Microsystems. В 2008 году ZFS был портирована во FreeBSD. В том же году был запущен проект для переноса ZFS на Linux. Однако, поскольку ZeeFS получает лицензию в рамках общих правил получения лицензии на разработку и распространение, которая несовместима с GNU General Public License, она не может быть включена в ядро ​​Linux. Чтобы обойти эту проблему, большинство дистрибутивов Linux предлагают различные методы установки ZFS.

Вскоре после того, как Oracle приобрела Sun Microsystems, OpenSolaris стала проприетарной. Все дальнейшее развитие ZFS стало также проприетарным. Многие разработчики ZFS были недовольны этим поворотом событий. Из-за этого решения две трети основных разработчиков ZFS, включая Аренса и Бонвика, покинули Oracle. Они присоединились к другим компаниям и создали проект OpenZFS в сентябре 2013 года. Проект позиционировался как разработка ZeeFS с открытым исходным кодом.

Вернемся к проблеме с лицензией, упомянутой выше. Поскольку проект OpenZFS уже разрабатывался отдельно от Oracle, некоторые, вероятно, задаются вопросом, почему они не поменяют лицензию на что-то совместимое с GPL, чтобы OpenZFS  могла быть включена в ядро ​​Linux. Согласно информации с сайта OpenZFS, изменение лицензии предполагает обращение к КАЖДОМУ, кто создавал код для текущей реализации OpenZFS (включая исходный, общий код ZFS до OpenSolaris) и получить разрешение на изменение лицензии. Поскольку эта работа почти невозможна (потому что некоторые участники могут быть мертвы или их попросту невозможно найти), они решили сохранить имеющуюся у них лицензию.

Что такое ZFS? Каковы её особенности?

Как я уже говорил, ZeeFS — это расширенная файловая система. Таким образом, у неё есть множество интересных функций. Таких как:

• Объединенное хранилище
• Copy-on-write
• Моментальные снимки
• Проверка целостности данных и автоматическое исправление неисправностей
• RAID-Z
• Максимальный размер файла 16 Exabyte
• Максимальный размер хранилища 256 Quadrillion Zetwabytes

Давайте разберём парочку этих функций.

Объединенное хранилище

В отличие от большинства файловых систем, ZeeFS сочетает в себе функции файловой системы и диспетчера томов. Это означает, что в отличие от других файловых систем, ZFS может создавать файловую систему, которая охватывает множество дисков или пулов. ZFS поддерживает разделение и форматирование.

Copy-on-write

Copy-on-write — еще одна интересная (и классная) функция. В большинстве файловых систем, когда данные перезаписываются, они теряются навсегда. В ZeeFS новая информация записывается в другой блок. По завершении записи метаданные файловых систем обновляются, чтобы указать на новую информацию. Это гарантирует, что если система выйдет из строя (или что-то еще произойдет) во время записи, старые данные будут сохранены. Это также означает, что системе не нужно запускать fsck после сбоя системы.

Моментальные снимки

Copy-on-write приводит нас к другой интересной функции ZFS: моментальные снимки (Snapshots). ZFS использует моментальные снимки для отслеживания изменений в файловой системе. Снимок содержит исходную версию файловой системы, а в самой файловой системе происходят какие-либо изменения, сделанные с момента создания моментального снимка. Дополнительное пространство не используется. Когда в файловую систему записываются новые данные, для хранения этих данных выделяются новые блоки. Когда файл удаляется, ссылка на моментальный снимок также удаляется. Таким образом, снимки в основном предназначены для отслеживания изменений в файлах, но не для добавления и создания файлов.

Снимки можно монтировать в формате «только для чтения», чтобы была возможность восстановить прошлую версию файла. Также можно откатить систему из текущего состояния на состояние из предыдущего снимка. Все изменения, сделанные после моментального снимка, будут потеряны.

Проверка целостности данных и автоматическое восстановление

Всякий раз, когда новые данные записываются в ZFS, создается контрольная сумма для этих данных. Когда эти данные считываются, контрольная сумма проверяется. Если контрольная сумма не соответствует, то ZFS знает, что обнаружена ошибка. Затем ZFS автоматически попытается исправить возникшую ошибку.

RAID-Z

ZFS может обрабатывать RAID, не требуя дополнительного программного или аппаратного обеспечения. Неудивительно, что ZFS имеет собственную версию RAID: RAID-Z. RAID-Z на самом деле является версией RAID-5. Для использования базового уровня RAID-Z (RAID-Z1) вам нужно как минимум два диска для хранения и один для контроля четности. Для RAID-Z2 требуется как минимум два накопителя и два диска для контроля четности. Для RAID-Z3 требуется как минимум два накопителя и три диска для контроля четности соответственно.

Огромный потенциал хранения

Когда ZFS был создан, она была разработана как «последнее слово» среди файловых систем. В то время, когда большинство файловых систем имело 64-битный формат, создатели ZFS решили перейти сразу к 128-битной версии. Это означает, что ZFS «вмещает 16 миллиардов-миллиардов 32-разрядных или 64-разрядных систем». Джефф Бонвик (один из создателей) сказал, что заполнение «полное заполнение 128-битного пула памяти в буквальном смысле потребует больше энергии, чем энергии необходимой для кипячения океанов».

Как установить ZFS?

Если вы хотите использовать ZFS, вам потребуется установка либо FreeBSD, либо операционной системы с использованием ядра illumos. illumos — это форк ядра OpenSolaris.

Фактически, поддержка ZFS является одной из основных причин, почему большинство опытных пользователей Linux выбирают BSD.

Если вы хотите попробовать ZFS в Linux, вы можете использовать его только в качестве файловой системы хранилища. Насколько мне известно, ни один дистрибутив Linux не дает вам возможности установить ZFS на свой root непосредственно из коробки. Если вы заинтересованы в настройке ZFS в Linux, в этой статье по установке ZFS на Linux есть ряд советов о том, как это сделать.

Предостережение

Эта статья воспевала преимущества ZFS. Теперь позвольте мне рассказать вам о основной проблеме связной с использованием ZFS. Использование RAID-Z может быть дорогостоящим из-за количества дисков, которые необходимо приобрести для добавления пространства для хранения.

Спасибо за уделенное время на прочтение статьи!

Если возникли вопросы, задавайте их в комментариях.

Подписывайтесь на обновления нашего блога и оставайтесь в курсе новостей мира инфокоммуникаций!

Чтобы знать больше и выделяться знаниями среди толпы IT-шников, записывайтесь на курсы Cisco, курсы по кибербезопасности,  полный курс по кибербезопасности от Академии Cisco, курсы Linux от Linux Professional Institute на платформе SEDICOMM University (Университет СЭДИКОММ).