ZFS: Konsep dan Tutorial

Dalam usaha anda untuk integriti data menggunakan OpenZFS tidak dapat dielakkan. Sebenarnya, agak malang jika anda menggunakan apa-apa kecuali ZFS kerana menyimpan data berharga anda.  Walau bagaimanapun, banyak orang enggan mencubanya. Kerana sistem fail kelas perusahaan dengan pelbagai ciri yang terdapat di dalamnya, ZFS mesti sukar digunakan dan ditadbir.  Tidak ada yang lebih jauh dari kebenaran. Menggunakan ZFS semudah yang diperoleh. Dengan sebilangan istilah, dan lebih sedikit perintah, anda sudah bersedia untuk menggunakan ZFS di mana sahaja - Dari perusahaan ke rumah / pejabat anda NAS.

Dengan kata-kata pencipta ZFS: "Kami ingin menjadikan penambahan storan ke sistem anda semudah menambahkan tongkat RAM baru."

Kita akan melihat kemudian bagaimana ia dilakukan. Saya akan menggunakan FreeBSD 11.Untuk menjalankan ujian di bawah, perintah dan seni bina yang mendasarinya serupa untuk semua pengedaran Linux yang menyokong OpenZFS.

Seluruh timbunan ZFS dapat dibentangkan dalam lapisan berikut:

• Penyedia simpanan - cakera berputar atau SSD
• Vdevs - Pengelompokan penyedia storan ke dalam pelbagai konfigurasi RAID
• Zpools - Penggabungan vdev ke dalam kumpulan simpanan tunggal
• Z-Filesystem - Set data dengan ciri menarik seperti pemampatan dan tempahan.

Zpool buat

Sebagai permulaan mari kita mulakan dengan persediaan di mana kita mempunyai enam cakera 20GB ada [1-6]

$ ls -al / dev / ada?

The ada0 adalah tempat sistem operasi dipasang. Selebihnya akan digunakan untuk demonstrasi ini.

Nama cakera anda mungkin berbeza bergantung pada jenis antara muka yang digunakan. Contoh biasa termasuk: da0, ada0, acd0 dan cd.  Melihat ke dalam/ devakan memberi anda idea tentang apa yang ada.

A zpool dicipta oleh zpool buat arahan:

$ zpool buat OurFirstZpool ada1 ada2 ada3 # Dan kemudian jalankan arahan berikut: $ zpool status 

Kami akan melihat hasil yang kemas yang memberi kami maklumat terperinci mengenai kolam renang:

Ini adalah zpool termudah tanpa kelebihan atau toleransi kesalahan ... Setiap cakera adalah vdevnya sendiri.

Walau bagaimanapun, anda masih akan mendapat semua kebaikan ZFS seperti checksum untuk setiap blok data yang disimpan sehingga anda sekurang-kurangnya dapat mengesan sama ada data yang anda simpan rosak.

Sistem fail, a.k.set data, kini boleh dibuat di atas kolam ini dengan cara berikut:

$ zfs membuat OurFirstZpool / set data1 

Sekarang, gunakan yang biasa anda gunakan df -h arahan atau jalankan:

senarai $ zfs

Untuk melihat sifat sistem fail anda yang baru dibuat:

Perhatikan, bagaimana seluruh ruang yang ditawarkan oleh tiga cakera (vdevs) tersedia untuk sistem fail. Ini akan berlaku untuk semua sistem fail yang anda buat di kolam kecuali kami menyatakan sebaliknya.

Sekiranya anda ingin menambah cakera baru (vdev), ada4, anda boleh melakukannya dengan menjalankan:

$ zpool tambah OurFirstZpool ada4

Sekarang, jika anda melihat keadaan sistem fail anda

Saiz yang ada sekarang telah berkembang tanpa perlu menambahkan kerumitan untuk mengembangkan partisi atau membuat sandaran dan memulihkan data pada sistem fail.

Peranti Maya - Vdevs

Vdevs adalah blok bangunan zpool, kebanyakan kelebihan dan prestasi bergantung pada cara disk anda dikumpulkan ke dalam vdevs ini, yang disebut . Mari lihat beberapa jenis vdev yang paling penting:

1. RAID 0 atau Jalur

Setiap cakera berfungsi sebagai vdev sendiri. Tidak ada kelebihan data, dan data tersebar di semua cakera. Juga dikenali sebagai jalur. Kegagalan cakera tunggal bermaksud keseluruhan zpool tidak dapat digunakan. Storan yang boleh digunakan sama dengan jumlah semua peranti storan yang ada.

Zpool pertama yang kami buat di bahagian sebelumnya adalah RAID 0 atau susunan storan berjalur.

2. RAID 1 atau Cermin

Data dicerminkan antara ncakera. Kapasiti sebenar vdev dibatasi oleh kapasiti mentah cakera terkecil di dalamnya n-tatasusunan cakera. Data dicerminkan antara n cakera, ini bermaksud bahawa anda dapat menahan kegagalan n-1 cakera.

Untuk membuat susunan cermin menggunakan kata kunci cermin:

$ zpool buat cermin tangki ada1 ada2 ada3

Data yang ditulis kepada tangki zpool akan dicerminkan di antara ketiga-tiga cakera ini dan penyimpanan yang ada sebenarnya sama dengan ukuran cakera terkecil, yang dalam kes ini kira-kira 20 GB.

Pada masa akan datang, anda mungkin mahu menambahkan lebih banyak cakera ke kolam ini, dan ada dua kemungkinan perkara yang boleh anda lakukan. Contohnya, zpool tangki mempunyai tiga cakera mencerminkan data sebagai cermin vdev tunggal-0:

Anda mungkin mahu menambah cakera tambahan, katakan ada4, untuk mencerminkan data yang sama. Ini dapat dilakukan dengan menjalankan perintah:

$ zpool attach tank ada1 ada4

Ini akan menambah cakera tambahan ke vdev yang sudah mempunyai cakera ada1 di dalamnya, tetapi tidak meningkatkan simpanan yang ada.

Begitu juga, anda boleh melepaskan pemacu dari cermin dengan menjalankan:

$ zpool detach tank ada4

Sebaliknya, anda mungkin mahu menambahkan vdev tambahan untuk meningkatkan kapasiti zpool. Itu boleh dilakukan dengan menggunakan arahan zpool add:

$ zpool tambah tangki cermin ada4 ada5 ada6

Konfigurasi di atas membolehkan data dilucutkan di atas vdevs mirror-0 dan mirror-1. Anda boleh kehilangan 2 cakera per vdev, dalam kes ini, dan data anda akan tetap utuh. Jumlah ruang yang boleh digunakan meningkat kepada 40GB.

3. RAID-Z1, RAID-Z2 dan RAID-Z3

Sekiranya vdev adalah jenis RAID-Z1, ia mesti menggunakan sekurang-kurangnya 3 cakera dan vdev boleh bertolak ansur dengan kematian salah satu daripada cakera tersebut. Konfigurasi RAID-Z tidak membenarkan melampirkan cakera terus ke vdev. Tetapi anda boleh menambah lebih banyak vdev, menggunakan zpool tambah, sehingga keupayaan kolam dapat terus meningkat.

RAID-Z2 memerlukan sekurang-kurangnya 4 cakera per vdev dan boleh bertolak ansur dengan kegagalan 2 cakera dan jika cakera ketiga gagal sebelum 2 cakera diganti data berharga anda akan hilang. Hal yang sama berlaku untuk RAID-Z3, yang memerlukan sekurang-kurangnya 5 cakera per vdev, dengan toleransi kegagalan hingga 3 cakera sebelum pemulihan menjadi putus asa.

Mari buat kumpulan RAID-Z1 dan kembangkannya:

$ zpool buat tangki menyerangz1 ada1 ada2 ada3

Kolam itu menggunakan tiga cakera 20GB menjadikannya 40 GB untuk pengguna.

Menambah vdev lain memerlukan 3 cakera tambahan:

$ zpool tambah tangki menyerangz1 ada4 ada5 ada6

Jumlah data yang boleh digunakan sekarang ialah 80GB dan anda boleh kehilangan hingga 2 cakera (satu dari setiap vdev) dan masih mempunyai harapan untuk pulih.

Kesimpulannya

Sekarang anda cukup tahu mengenai ZFS untuk mengimport semua data anda ke dalamnya dengan yakin. Dari sini anda boleh mencari pelbagai ciri lain yang disediakan oleh ZFS seperti menggunakan NVMes berkelajuan tinggi untuk cache membaca dan menulis, menggunakan pemampatan terbina dalam untuk set data anda dan bukannya dibanjiri oleh semua pilihan yang tersedia, cari apa yang anda perlukan untuk anda kes penggunaan tertentu.

Sementara itu terdapat beberapa petua yang lebih berguna mengenai pilihan perkakasan yang harus anda ikuti:

1. Jangan sekali-kali menggunakan pengawal RAID perkakasan dengan ZFS.
2. Ralat Membetulkan RAM (ECC) disyorkan, tetapi tidak wajib
   
3. Ciri deduplikasi data memakan banyak memori, sebaliknya gunakan pemampatan.
4. Redundansi data bukanlah alternatif untuk sandaran. Mempunyai banyak sandaran, simpan sandaran tersebut menggunakan ZFS!