Сейчас мы обсудим ZFS, продвинутую файловою систему. Мы обсудим как она появилась, что из себя представляет, и почему так популярна в технических кругах и предприятиях.

Хотя я из США, я предпочитаю произносить ZedFS вместо ZeeFS, потому что это звучит круче. Вы же можете выбрать вариант произношения для себя.

Заметка: В этой статье вы увидите, что ZFS повторяется очень много раз. Когда я буду говорить об особенностях и установке, я имею в виду OpenZFS. Пути ZFS (разработанная Oracle) и OpenZFS разошлись, с того момента как Oracle закрыла проект OpenSolaris. (Подробнее дальше в статье.)

История ZFS

Файловая система Z (ZFS) была создана Меттью Ареном и Джефом Бонвиком в 2001. ZFS была разработана, для того чтобы стать следующим поколением файловых систем OpenSolaris от Sun Microsystems. В 2008 ZFS была портирована на FreeBSD. В этом же году началось портирование ZFS на Linux. Однако, с того момента как ZFS начала выпускаться под лицензией CDDL, которая несовместима с GNU GPL, она не может быть добавлена к ядру Linux. Что бы обойти это ограничение, большинство дистрибутивов предлагают методы установки ZFS.

В скоре после того, как Oracle купила Sun Microsystems, код OpenSolaris стал закрыт. Вся последующая разработка ZFS стала закрытой тоже. Большое количество разработчиков ZFS разочаровалось из-за таких изменений. Две трети важных разработчиков ZFS, включая Аренса и Бонвика, покинули Oracle вследствие этого решения. Они присоединились к другим компаниям и создали проект OpenZFS в сентябре 2013. Проект возглавил открытую разработку ZFS.

Вернемся же к проблеме с лицензиями упомянутой выше. С того момента как OpenZFS отделился от Oracle, кому-то может быть интересно, почему они не изменили лицензию совместимую с GPL, так, чтобы включить файловую систему в ядро Linux. Согласно сайту OpenZFS, изменение лицензии влечёт за собой контакт разработчиков которые вносили изменения в релиз OpenZFS (включая тех, кто начал этот проект и код ZFS до OpenSolaris) и получить их разрешение. Это уже почти невозможно (возможно кто-то из них уже умер или их не так легко найти), они решили оставить все как есть.

Что такое ZFS? Чем она особенна?

Как я сказал ранее, ZFS это продвинутая файловая система. Как таковая, она имеет некоторые интересные особенности. Такие, как:

• Объединённое хранилище (Pooled storage)
• Copy-on-write
• Снапшоты
• Проверка цельности информации и автоматическая починка
• RAID-Z
• Максимальный размер файла в 16 Эксабайт (Прим. переводчика: 10^18 байт)
• Максимальный размер хранилища в 256 квадрильонов Зеттабайт (Прим. переводчика: Квадрильон — миллион^4; Зеттабайт — 10^21 байт)

Разберемся же в некоторых из них.

Объединённое хранилище

В отличие от других файловых систем, ZFS совмещает возможности файловой системы и менеджера дисков. Это означает что ZFS может создать файловую систему охватив все диски. Но не только это, можно также добавить хранилище в систему дисков. ZFS займется разделением и форматированием дисков.

Copy-on-write

Copy-on-write это другая интересная особенность. Но большинстве файловых систем, если информация перезаписана, она утрачена навсегда. В ZFS новая информация записывается в отдельный блок. Как только запись завершена, метаданные файловой системы обновляются к точке новой информации. Это гарантирует что если файловая система сломается (или случится что-либо подобное) во время записи, старая информация будет фиксирована. Это означает что системе не нужно запускать fsck после сбоя.

Снапшоты

Copy-on-write приводит к другой интересной вещи в ZFS: снапшоты. ZFS использует снимки, для того чтобы следить за изменениями в файловой системе. Снимок хранит оригинальную версию файловой системы и текущую, в которой все изменения с момента создания снимка. Никакого дополнительного места не используется. Как только новая информация записывается в текущую файловую систему, новые блоки распределяются для её хранения. Если же файл был удален, упоминание о нём из снимка исчезает. Снимки разработаны для слежки за изменениями, но не являются дополнением и не создают файлов.

Снимки могут быть смонтированы в формате read-only для восстановления старой версии файла. Также можно откатить систему к предыдущему снимку. Все изменения сделанные после снимка будут утрачены.

Проверка цельности информации и автоматическая починка

Всякий раз когда новая информация записывается в ZFS, создается чек-сумма (контрольная сумма) для этой информации. Когда информация прочитана, чек-сумма подтверждается. Если чек-суммы не совпадают, ZFS замечает ошибку и попытается её исправить.

RAID-Z

ZFS может поднять RAID без вспомогательного софта. Не удивительно, что ZFS предоставляет свою реализацию RAID: RAID-Z. RAID-Z это по сути вариация RAID-5. Тем не менее RAID-Z разработан так, что бы превзойти RAID-5 в плане ошибки, «все данные и информация о контроле по чётности становится несовместимой после непредвиденной перезагрузки.» Чтобы использовать базовый уровень (RAID-Z1) вам необходимо минимум два диска для хранения и один для контроля по чётности. RAID-Z2 нужно как минимум два диска для хранения и два для контроля по чётности. RAID-Z3 требует два диска для хранения и три для контроля по чётности. Как только диски добавлены к группам RAID-Z они должны быть кратны двум.

Огромные возможности хранилища

Когда ZFS была создана, она была спроектирована, чтобы стать лучшей в своем роде. Во время когда большинство файловых систем были 64-битными, создатели ZFS решили сделать её 128-битной, для будущего подтверждения этого. Это означает, что ZFS предоставляет емкость 16 миллионов миллионов 32 или 64-битных систем. К тому же, Джеф Бонвик (один из создателей) сказал что энергоснабжение полностью заполненного 128-битного пула памяти будет буквально требовать больше энергии чем для вскипания океанов.

Как установить ZFS

Если вы хотите использовать ZFS из коробки, то необходимо установить либо FreeBSD, либо ОС, которая использует illumos-ядро. Illumos это форк ядра OpenSolaris.

На самом деле, поддержка ZFS и для ZFS это главный аспект, почему некоторые опытные пользователи Linux останавливают свой выбор на BSD.

Если вы хотите использовать ZFS на Linux, вы сможете её использовать как файловую систему только для хранения. Насколько мне известно, никакой из дистрибутивов не даёт возможности установить ZFS, так, чтобы она работала сразу. Если вы заинтересованы и хотите попробовать, есть проект ZFS on Linux, который предоставляет несколько туториалов.

Напоследок

В этой статье я рассказал о плюсах ZFS. И сейчас о маленькой проблеме. Использование RAID-Z может дорого обойтись из-за количества дисков нужных для него.

А вы когда-то использовали ZFS? И как она вам? Расскажите об этом в комментариях.

Послесловие переводчика

Спасибо за то, что прочитали. Удачи вам.