什麽是ZFS文件系統?

什麽是ZFS文件系統?

編譯自： https://itsfoss.com/what-is-zfs/

作者： John Paul

譯者： Lv Feng

今天，我(wǒ)們來談論一(yī)下(xià) ZFS，一(yī)個先進的文件系統。我(wǒ)們将讨論 ZFS 從何而來，它是什麽，以及爲什麽它在科技界和企業界如此受歡迎。

雖然我(wǒ)是一(yī)個美國人，但我(wǒ)更喜歡讀成 ZedFS 而不是 ZeeFS，因爲前者聽起來更酷一(yī)些。你可以根據你的個人喜好來發音。

注意：在這篇文章中(zhōng)，你将會看到 ZFS 被提到很多次。當我(wǒ)在談論特性和安裝的時候，我(wǒ)所指的是 OpenZFS 。自從 甲骨文(Oracle)公司放(fàng)棄 OpenSolaris 項目之後，ZFS（由甲骨文公司開發）和 OpenZFS 已經走向了不同的發展道路。

ZFS 的曆史

Z 文件系統(Z File System)（ZFS）是由 Matthew Ahrens 和 Jeff Bonwick 在 2001 年開發的。ZFS 是作爲 太陽微系統(Sun MicroSystem) 公司的 OpenSolaris 的下(xià)一(yī)代文件系統而設計的。在 2008 年，ZFS 被移植到了 FreeBSD 。同一(yī)年，一(yī)個移植 ZFS 到 Linux 的項目也啓動了。然而，由于 ZFS 是 通用開發和發布許可證 (Common Development and Distribution License)（CDDL）許可的，它和 GNU 通用公共許可證 不兼容，因此不能将它遷移到 Linux 内核中(zhōng)。爲了解決這個問題，絕大(dà)多數 Linux 發行版提供了一(yī)些方法來安裝 ZFS　。

在甲骨文公司收購太陽微系統公司之後不久，OpenSolaris 就閉源了，這使得 ZFS 的之後的開發也變成閉源的了。許多 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，因爲這個決定而離開了甲骨文公司。他們加入了其它公司，并于 2013 年 9 月創立了 OpenZFS 這一(yī)項目。該項目引領着 ZFS 的開源開發。

讓我(wǒ)們回到上面提到的許可證問題上。既然 OpenZFS 項目已經和 Oracle 公司分(fēn)離開了，有人可能好奇他們爲什麽不使用和 GPL 兼容的許可證，這樣就可以把它加入到 Linux 内核中(zhōng)了。根據 OpenZFS 官網 的介紹，更改許可證需要聯系所有爲當前 OpenZFS 實現貢獻過代碼的人（包括初始的公共 ZFS 代碼以及 OpenSolaris 代碼），并得到他們的許可才行。這幾乎是不可能的（因爲一(yī)些貢獻者可能已經去(qù)世了或者很難找到），因此他們決定保留原來的許可證。

ZFS 是什麽，它有什麽特性？

正如前面所說過的，ZFS 是一(yī)個先進的文件系統。因此，它有一(yī)些有趣的 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(dà)單個文件大(dà)小(xiǎo)爲 16 EB（1 EB = 1024 PB）
• 最大(dà) 256 千萬億（256*1015 ）的 ZB（1 ZB = 1024 EB）的存儲

讓我(wǒ)們來深入了解一(yī)下(xià)其中(zhōng)一(yī)些特性。

存儲池

與大(dà)多數文件系統不同，ZFS 結合了文件系統和卷管理器的特性。這意味着，它與其他文件系統不同，ZFS 可以創建跨越一(yī)系列硬盤或池的文件系統。不僅如此，你還可以通過添加硬盤來增大(dà)池的存儲容量。ZFS 可以進行 分(fēn)區和格式化 。

ZFS 存儲池

寫時拷貝

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

快照

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

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

數據完整性驗證和自動修複

當向 ZFS 寫入新數據時，會創建該數據的校驗和。在讀取數據的時候，使用校驗和進行驗證。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(wài)軟件或硬件就可以處理 RAID（磁盤陣列）。毫不奇怪，因爲 ZFS 有自己的 RAID 實現：RAID-Z 。RAID-Z 是 RAID-5 的一(yī)個變種，不過它克服了 RAID-5 的寫漏洞：意外(wài)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 用了 “可變寬的 RAID 條帶” 技術，因此所有的寫都是全條帶寫入）。爲了使用 基本級别的 RAID-Z （RAID-Z1），你需要至少三塊磁盤，其中(zhōng)兩塊用來存儲數據，另外(wài)一(yī)塊用來存儲 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(wài)，隻能向 RAID-Z 池中(zhōng)加入偶數倍的磁盤，而不能是奇數倍的。

巨大(dà)的存儲潛力

創建 ZFS 的時候，它是作爲 最後一(yī)個文件系統 而設計的 。那時候，大(dà)多數文件系統都是 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(dà)小(xiǎo)是 32 位或 64 位文件系統的 1600 億億倍。事實上，Jeff Bonwick（其中(zhōng)一(yī)個創建者）說：“完全填滿一(yī)個 128 位的存儲池所需要的 能量 ，從字面上講，比煮沸海洋需要的還多。”

如何安裝 ZFS？

如果你想立刻使用 ZFS（開箱即用），那麽你需要安裝 FreeBSD 或一(yī)個 使用 illumos 内核的操作系統 。 illumos 是 OpenSolaris 内核的一(yī)個克隆版本。

事實上，支持 ZFS 是一(yī)些有經驗的 Linux 用戶選擇 BSD 的主要原因 。

如果你想在 Linux 上嘗試 ZFS，那麽隻能在存儲文件系統上使用。據我(wǒ)所知(zhī)，沒有任何 Linux 發行版可以在根目錄上安裝 ZFS，實現開箱即用。如果你對在 Linux 上嘗試 ZFS 感興趣，那麽 ZFS on Linux 項目 上有大(dà)量的教程可以指導你怎麽做。

附加說明

這篇文章論述了 ZFS 的優點。現在，讓我(wǒ)來告訴你一(yī)個關于 ZFS 很現實的問題。使用 RAID-Z 會很貴 ，因爲你需要購買大(dà)量的磁盤來增大(dà)存儲空間。

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

作者： John Paul 選題： lujun9972 譯者： ucasFL 校對： wxy