什麽是ZFS文(wén)件系統?

什麽是ZFS文(wén)件系統?

編譯自： https://itsfoss.com/what-is-zfs/

作(zuò)者： John Paul

譯者： Lv Feng

今天，我們來談論一下 ZFS，一個先進的文(wén)件系統。我們将讨論 ZFS 從何而來，它是什麽，以及為(wèi)什麽它在科(kē)技(jì )界和企業界如此受歡迎。

雖然我是一個美國(guó)人，但我更喜歡讀成 ZedFS 而不是 ZeeFS，因為(wèi)前者聽起來更酷一些。你可(kě)以根據你的個人喜好來發音。

注意：在這篇文(wén)章中(zhōng)，你将會看到 ZFS 被提到很(hěn)多(duō)次。當我在談論特性和安(ān)裝(zhuāng)的時候，我所指的是 OpenZFS 。自從 甲骨文(wén)(Oracle)公(gōng)司放棄 OpenSolaris 項目之後，ZFS（由甲骨文(wén)公(gōng)司開發）和 OpenZFS 已經走向了不同的發展道路。

ZFS 的曆史

Z 文(wén)件系統(Z File System)（ZFS）是由 Matthew Ahrens 和 Jeff Bonwick 在 2001 年開發的。ZFS 是作(zuò)為(wèi) 太陽微系統(Sun MicroSystem) 公(gōng)司的 OpenSolaris 的下一代文(wén)件系統而設計的。在 2008 年，ZFS 被移植到了 FreeBSD 。同一年，一個移植 ZFS 到 Linux 的項目也啓動了。然而，由于 ZFS 是 通用(yòng)開發和發布許可(kě)證 (Common Development and Distribution License)（CDDL）許可(kě)的，它和 GNU 通用(yòng)公(gōng)共許可(kě)證 不兼容，因此不能(néng)将它遷移到 Linux 内核中(zhōng)。為(wèi)了解決這個問題，絕大多(duō)數 Linux 發行版提供了一些方法來安(ān)裝(zhuāng) ZFS　。

在甲骨文(wén)公(gōng)司收購(gòu)太陽微系統公(gōng)司之後不久，OpenSolaris 就閉源了，這使得 ZFS 的之後的開發也變成閉源的了。許多(duō) ZFS 開發者對這件事情非常不滿。 三分(fēn)之二的 ZFS 核心開發者 ，包括 Ahrens 和 Bonwick，因為(wèi)這個決定而離開了甲骨文(wén)公(gōng)司。他(tā)們加入了其它公(gōng)司，并于 2013 年 9 月創立了 OpenZFS 這一項目。該項目引領着 ZFS 的開源開發。

讓我們回到上面提到的許可(kě)證問題上。既然 OpenZFS 項目已經和 Oracle 公(gōng)司分(fēn)離開了，有(yǒu)人可(kě)能(néng)好奇他(tā)們為(wèi)什麽不使用(yòng)和 GPL 兼容的許可(kě)證，這樣就可(kě)以把它加入到 Linux 内核中(zhōng)了。根據 OpenZFS 官網 的介紹，更改許可(kě)證需要聯系所有(yǒu)為(wèi)當前 OpenZFS 實現貢獻過代碼的人（包括初始的公(gōng)共 ZFS 代碼以及 OpenSolaris 代碼），并得到他(tā)們的許可(kě)才行。這幾乎是不可(kě)能(néng)的（因為(wèi)一些貢獻者可(kě)能(néng)已經去世了或者很(hěn)難找到），因此他(tā)們決定保留原來的許可(kě)證。

ZFS 是什麽，它有(yǒu)什麽特性？

正如前面所說過的，ZFS 是一個先進的文(wén)件系統。因此，它有(yǒu)一些有(yǒu)趣的 特性 。比如：

• 存儲池
• 寫時拷貝
• 快照
• 數據完整性驗證和自動修複
• RAID-Z
• 最大單個文(wén)件大小(xiǎo)為(wèi) 16 EB（1 EB = 1024 PB）
• 最大 256 千萬億（256*1015 ）的 ZB（1 ZB = 1024 EB）的存儲

讓我們來深入了解一下其中(zhōng)一些特性。

存儲池

與大多(duō)數文(wén)件系統不同，ZFS 結合了文(wén)件系統和卷管理(lǐ)器的特性。這意味着，它與其他(tā)文(wén)件系統不同，ZFS 可(kě)以創建跨越一系列硬盤或池的文(wén)件系統。不僅如此，你還可(kě)以通過添加硬盤來增大池的存儲容量。ZFS 可(kě)以進行 分(fēn)區(qū)和格式化 。

ZFS 存儲池

寫時拷貝

寫時拷貝 (Copy-on-write)是另一個有(yǒu)趣并且很(hěn)酷的特性。在大多(duō)數文(wén)件系統上，當數據被重寫時，它将永久丢失。而在 ZFS 中(zhōng)，新(xīn)數據會寫到不同的塊。寫完成之後，更新(xīn)文(wén)件系統元數據信息，使之指向新(xīn)的數據塊（LCTT 譯注：更新(xīn)之後，原數據塊成為(wèi)磁盤上的垃圾，需要有(yǒu)對應的垃圾回收機制）。這确保了如果在寫新(xīn)數據的時候系統崩潰（或者發生其它事，比如突然斷電(diàn)），那麽原數據将會保存下來。這也意味着，在系統發生崩潰之後，不需要運行 fsck 來檢查和修複文(wén)件系統。

快照

寫時拷貝使得 ZFS 有(yǒu)了另一個特性： 快照(snapshots)。ZFS 使用(yòng)快照來跟蹤文(wén)件系統中(zhōng)的更改。 快照 包含文(wén)件系統的原始版本（文(wén)件系統的一個隻讀版本），實時文(wén)件系統則包含了自從快照創建之後的任何更改。沒有(yǒu)使用(yòng)額外的空間。因為(wèi)新(xīn)數據将會寫到實時文(wén)件系統新(xīn)分(fēn)配的塊上。如果一個文(wén)件被删除了，那麽它在快照中(zhōng)的索引也會被删除。所以，快照主要是用(yòng)來跟蹤文(wén)件的更改，而不是文(wén)件的增加和創建。

快照可(kě)以挂載成隻讀的，以用(yòng)來恢複一個文(wén)件的過去版本。實時文(wén)件系統也可(kě)以回滾到之前的快照。回滾之後，自從快照創建之後的所有(yǒu)更改将會丢失。

數據完整性驗證和自動修複

當向 ZFS 寫入新(xīn)數據時，會創建該數據的校驗和。在讀取數據的時候，使用(yòng)校驗和進行驗證。如果前後校驗和不匹配，那麽就說明檢測到了錯誤，然後，ZFS 會嘗試自動修正錯誤。

RAID-Z

ZFS 不需要任何額外軟件或硬件就可(kě)以處理(lǐ) RAID（磁盤陣列）。毫不奇怪，因為(wèi) ZFS 有(yǒu)自己的 RAID 實現：RAID-Z 。RAID-Z 是 RAID-5 的一個變種，不過它克服了 RAID-5 的寫漏洞：意外重啓之後，數據和校驗信息會變得不同步（LCTT 譯注：RAID-5 的條帶在正寫入數據時，如果這時候電(diàn)源中(zhōng)斷，那麽奇偶校驗數據将跟該部分(fēn)數據不同步，因此前邊的寫無效；RAID-Z 用(yòng)了 “可(kě)變寬的 RAID 條帶” 技(jì )術，因此所有(yǒu)的寫都是全條帶寫入）。為(wèi)了使用(yòng) 基本級别的 RAID-Z （RAID-Z1），你需要至少三塊磁盤，其中(zhōng)兩塊用(yòng)來存儲數據，另外一塊用(yòng)來存儲 奇偶校驗信息 。而 RAID-Z2 需要至少兩塊磁盤存儲數據以及兩塊磁盤存儲校驗信息。RAID-Z3 需要至少兩塊磁盤存儲數據以及三塊磁盤存儲校驗信息。另外，隻能(néng)向 RAID-Z 池中(zhōng)加入偶數倍的磁盤，而不能(néng)是奇數倍的。

巨大的存儲潛力

創建 ZFS 的時候，它是作(zuò)為(wèi) 最後一個文(wén)件系統 而設計的 。那時候，大多(duō)數文(wén)件系統都是 64 位的，ZFS 的創建者決定直接跳到 128 位，等到将來再來證明這是對的。這意味着 ZFS 的容量大小(xiǎo)是 32 位或 64 位文(wén)件系統的 1600 億億倍。事實上，Jeff Bonwick（其中(zhōng)一個創建者）說：“完全填滿一個 128 位的存儲池所需要的 能(néng)量 ，從字面上講，比煮沸海洋需要的還多(duō)。”

如何安(ān)裝(zhuāng) ZFS？

如果你想立刻使用(yòng) ZFS（開箱即用(yòng)），那麽你需要安(ān)裝(zhuāng) FreeBSD 或一個 使用(yòng) illumos 内核的操作(zuò)系統 。 illumos 是 OpenSolaris 内核的一個克隆版本。

事實上，支持 ZFS 是一些有(yǒu)經驗的 Linux 用(yòng)戶選擇 BSD 的主要原因 。

如果你想在 Linux 上嘗試 ZFS，那麽隻能(néng)在存儲文(wén)件系統上使用(yòng)。據我所知，沒有(yǒu)任何 Linux 發行版可(kě)以在根目錄上安(ān)裝(zhuāng) ZFS，實現開箱即用(yòng)。如果你對在 Linux 上嘗試 ZFS 感興趣，那麽 ZFS on Linux 項目 上有(yǒu)大量的教程可(kě)以指導你怎麽做。

附加說明

這篇文(wén)章論述了 ZFS 的優點。現在，讓我來告訴你一個關于 ZFS 很(hěn)現實的問題。使用(yòng) RAID-Z 會很(hěn)貴 ，因為(wèi)你需要購(gòu)買大量的磁盤來增大存儲空間。

via: https://itsfoss.com/what-is-zfs/

作(zuò)者： John Paul 選題： lujun9972 譯者： ucasFL 校對： wxy