Preskočite na sadržaj

Datotečni sustav i upravitelj volumenima ZFS

Sun Microsystems s razvojem datotečnog sustava ZFS za vlastiti operacijski sustav Solaris započinje 2001. godine. Ideja je bila razviti posljednji datotečni sustav koji će ikada biti potrebno razviti pa je i nazvan posljednjim slovom u abecedi. Ograničenja ZFS-a su toliko velika da bi za njihovo dostizanje trebalo izgraditi polje diskova koje je toliko energetski zahtjevno da bi isparavalo sve oceane na Zemlji. Voditelji projekta su Jeff Bonwick, Bill Moore i Matthew Ahrens. Rezultat je copy-on-write sustav koji kombinira dotada odvojene uloge datotečnog sustava, primjeri kojih su ext3, ext4 i XFS, i upravitelja volumenima, primjeri kojih su Linux Software Raid (mdraid) i Logical Volume Manager (LVM).

Otvoreni kod ZFS-a izdan je 2005. godine, kao dio operacijskog sustava OpenSolaris. Nedugo nakon, 2006. godine, započinje prenošenje koda na Linux kernel pod sučeljem FUSE (Filesystems in UserSpacE), a 2008. kreće razvoj porta ZFS-a na Linux koji bi se izvodio u jezgri, nazvanog ZFS on Linux, kojeg financira američki Lawrence Livermore National Laboratory. Sljedećih godina kod se prenosi i na ostale operacijske sustave, prvenstveno macOS i FreeBSD. Neki od njih staju s daljnjim razvojem ili nastavljaju kao fork originalnog projekta.

OpenSolaris prestaje postojati 2010. godine, a s njime i razvoj ZFS-a kao softvera otvorenog koda. Daljnji razvoj Solarisa preuzima illumos iste godine, svojevrsno nastavljajući OpenSolaris. Naposlijetku, 2013. godine započeo je projekt OpenZFS kao zajednički trud programskih inženjera ZFS-a za illumos, Linux, FreeBSD i macOS. Među pokretačima je i jedan od vođa originalnog projekta unutar Suna, Matthew Ahrens. Osim cilja poboljšavanja koda, otklanjanja bugova i održavanja postojećeg sustava, također i promoviraju sam datotečni sustav, njegove prednosti te rade na prenosivosti između različitih operacijskih sustava tako da je ZFS moguće koristiti i na [Windowsima].

Sama jezgra OpenZFS-a je neovisna o platformi, ali unatoč tome postoji po jedan repozitorij za svaku od 4 platforme, zbog određenih specifičnih implementacija vezanih uz operacijski sustav, primjerice, upravljanje memorijom ili input/output diska. OpenZFS je izdan pod licencom Common Development and Distribution License (CDDL), koju je naslijedio od prvotnog projekta započetog 2001. godine. Odogovor na pitanje je li ta licenca kompatibilna s licencom GNU General Public License, version 2 (GPLv2) pod kojom je izdana jezgra Linux varira ovisno o tome koji pravni stručnjaci ga daju; Software Freedom Law Center tvrdi da se licence mogu kombinirati, a Software Freedom Conservancy tvrdi da ne mogu jer to krši odredbe GPL-a. Hipotetska promjena licence zahtijevala bi suglasnost brojnih tvrtki i programera koji su na ZFS-u radili od početka, stoga takav pothvat nije u planu projekta.

Specifičnosti korištenja ZFS-a na Arch Linuxu

ZFS na Arch Linuxu je dio Arch User Repositoryja (AUR-a). To znači da se paket izgrađuje ručno iz izvornog koda korištenjem:

  • datoteke PKGBUILD, koja sadrži naredbe potrebne za izgradnju softvera i
  • naredbe makepkg, koja čita sadržaj datoteke PKGBUILD i na temelju istog izgrađuje paket.

Za dohvaćanje ključeva kojima su potpisane datoteke izvornog koda iskoristit ćemo GnuPG, specifično naredbu gpg --recv-keys key-id. Naredba pacman-key, koja je dio sustava za potpisivanje Pacman paketa), generalno je vrlo korisna, ali nam u ovom slučaju nije korisna jer radimo s potpisima datoteka izvornog koda, a ne s potpisima paketa.

Koristit ćemo zfs-dkms, koji nije vezan za specifičnu verziju jezgre Linuxa i koristi Dynamic Kernel Module Support (DKMS) za izgradnju modula jezgre za verziju jezgre Linuxa koju imamo instaliranu na sustavu. Kako koristimo stabilnu verziju jezgre Linuxa (paket linux), potrebna su nam pripadna zaglavlja dostupna u paketu linux-headers:

$ sudo pacman -S linux-headers

Prvo ćemo preuzeti datoteku PKGBUILD za zfs-dkms, a zatim i sve datoteke izvornog koda navedene u dijelu Sources.

Također ćemo izgraditi i instalirati zfs-utils koji sadrži alate u korisničkom prostoru za rad sa ZFS-om, specifično naredbe:

  • zpool, koja služi za baratanje ZFS volumenima i
  • zfs, koja služi za baratanje ZFS datotečnim sustavima.

Na isti način, preuzet ćemo datoteku PKGBUILD za zfs-utils, a zatim i datoteke izvornog koda pod Sources. Kako ne bi došlo do konflikta, datoteku PKGBUILD možemo ili spremiti pod drugim imenom pa koristiti parametar -p naredbe makepkg ili postaviti u drugi direktorij u odnosu na datoteku PKGBUILD za zfs-dkms.

Stvaranje volumena

Potrebno je particionirati diskove tako da imaju particijsku tablicu tipa GPT i na njoj samo jednu particiju tipa Solaris /usr & Apple ZFS, GUID 6A898CC3-1DD2-11B2-99A6-080020736631. To možemo izvesti, primjerice, korištenjem fdisk-a.

Stvaranje ZFS bazena za pohranu podataka vršimo naredbom zpool create:

$ sudo zpool create -m /mojbazen /dev/vdb1 /dev/vdc1

Ovime smo stvorili bazen za pohranu podataka bez redundancije gdje se podaci zapisuju na oba diska. Alternativno, moguće je iskoristiti argument mirror i dobiti bazen u kojem se isti podaci zapisuju na oba diska:

$ sudo zpool create -m /mojezrcaljenje mirror /dev/vdc1 /dev/vdd1

Zadatak

Osim zrcaljenja, dostupni su i RAID-Z nivoi raidz, raidz2 i raidz3. Isprobajte kako rade i koliko diskova je potrebno u svakom od njih odvojiti za pohranu paritetnih podataka koja će osigurati nastavak rada u slučaju kvara.

Dodatne uređaje moguće je dodati u postojeći bazen naredbom zpool add, kao samo novi uređaj ili kao dio mirrora. Proširenje RAID-Z-a je u razvoju i još uvijek nije dostupno za korištenje.

Postavke datotečnog sustava

Naredbom zfs get moguće je dohvatiti postavke datotečnog sustava, a naredbom zfs set postaviti iste. Primjerice, za uključiti ZSTD kompresiju:

$ sudo zfs set compression=zstd

Da je kompresija uspješno uključena možemo se uvjeriti naredbom:

$ sudo zfs get compression

Zadatak

Provjerite vrijednost omjera kompresije (varijabla compressratio) i razmislite je li kompresija učinkovita.

Provjerite je li uključeno bilježenje vremena pristupa datotekama (varijabla atime).

Author: Ana Tomasović, Vedran Miletić