ZFS Demo

作者：王萌
学校：东南大学
邮箱：apollowm@gmail.com
适用读者：中级

首先是对ZFS的一些介绍，然后是自己讲座时使用的Demo介绍，部分资料来源于http://wiki.huihoo.com/index.php?title=ZFS。
一、对ZFS优点的简单介绍：
1、简单管理
  ZFS 结合了复杂的存储管理理念并可进行自动化管理，从而将管理费用降低了 80%。
2、 可验证的数据完整性
ZFS 使用了 64 位的校验和来保护所有数据，可探测并挽救无记载数据崩溃。
3、 无限制的伸缩性
作为世界上首款 128 位文件系统，ZFS 提供的性能高达 32 位或 64 位系统的 160 亿平方倍。
4、极高的性能
其事务模式摆脱了在 I/O 发布顺序上的诸多传统限制，从而大大提高了性能。
    另外，ZFS 对应用程序来说就是一个标准的 POSIX 文件系统 – 无需移植。但对管理员来说，它就是一种汇集存储模式，它摒弃了过时的容量理念，同时也避免了相关的分区管理、分区分配和文件系统容量调整等问题。成千甚至上万的文件系统都可同时使用 ZFS 的共用存储池，并且每个文件系统都可根据需要恰到好处地占用一定空间。存储池中所有设备的 I/O 带宽组合对任一文件系统都始终可用。
二、选择ZFS的理由：
1、再也不需要fsck, scandisk
    不管你是在用Linux，UNIX还是Windows，相信大家都有过类似的体会：当系统意外断电或者非法关机，系统重起后发现文件系统有 inconsistent的问题，这时 候就需要fsck或者scandisk 来修复，这段时间是非常耗时而且最后不一定能够修复成功。更糟糕的是，如果这是一台服务器需要做fsck的时候，只能offline（下线），而且现有应用往往都是大硬盘，相应fsck修复时间也很长，这对许多使用该服务器的用户来说几乎不能忍受的。而使用ZFS后大家可以彻底抛弃fsck这种工具，因为ZFS是一个基于COW（Copy on Write）机制的文件系统。COW是不会对硬盘上现有的文件进行重写，保证所有硬盘上的文件都是有效的。所以不会有这种inconsistent的概念，自然就不需要这种工具了。
2、管理简单
    ZFS作为一个全新的文件系统，全面抛弃传统File System + Volume Manager + Storage的架构，所有的存储设备是通过ZFS Pool进行管理，只要把各种存储设备加 入同一个ZFS Pool，大家就可以轻松的在这个ZFS Pool管理配置文件系统。大家再也不用牢记各种专业概念，各种命令newfs, metinit及各种Volume Manager的用法。在ZFS中我们只需要两个命令，zpool(针 对ZFS Pool管理)和zfs(针对ZFS文件系统的管理)，就可以轻松管理128位的文件系统。举个例子，我们经常会遇到系统数据增长过快，现有存储容量不够，需要添加硬盘，如果依照传统的Volume Manager管理方式，那我们需要预先要考虑很多现有因素，还要预先根据应用计算出需要配置的各种参数。在ZFS情况下，我们的系统管理员可以彻底解放，再也不需要这种人为的复杂考虑和计算，我们可以把这些交给ZFS，因为ZFS Pool会自动调节，动态适应需求。我们只需一个简单的命令为 这个ZFS Pool加入新的硬盘就可以了。
3、没有任何容量限制
    ZFS（Zettabyte File System）文件系统就如其名字所预示，可以提供真正的海量存储，在现实中几乎不可能遇到容量问题。在现有的64位kernel（内核）下，它可以容纳达到16 Exabytes(264)大小的单个文件，可以使用264个存储设备，可以创建264个文件系统。
4、完全保证 数据 的正确和完整
    由于ZFS所有的数据操作都是基 于Transaction（事务），一组相应的操作会被ZFS解析为一个事务操作，事务的操作就代表着一组操作要么一起失败，要么一起成功。而且如前所说，ZFS对 所有的操作是基于COW（Copy on Write）， 从而保证设备上的数 据始终都是有效的，再也不会因为系统崩溃或者意外掉电导致数据文件的inconsistent。
5、自我修复功能
    传统的硬盘Mirror及RAID 4，RAID 5阵列方式都会遇到前面提到过的问题：Silent Data Corruption。如果发生了某块硬盘物理问题导致数据错误，现有的Mirror，包括RAID 4，RAID 5阵列会默默地把这个错误数据提交给上层应用。如果这个错误发生在Metadata中，则会直接导致系统的Panic。而且还有一种更为严重的情况是：在RAID 4和RAID 5阵列中，如果系统正在计算Parity数值，并再次写入新数据和新Parity值的时候发生断电，那么整个阵列的所有存储的数据都毫无意义了。在ZFS中则提出了相对应的ZFS Mirror和RAID-Z方式，它在负责读取数据的时候会自动和256位校验码进行校验，会主动发现这种Silent Data Corruption，然后通过相应的Mirror硬盘或者通过RAID-Z阵列中其他硬盘得到正确的数据返回给上层应用，并且同时自动修复原硬盘的Data Corruption 。
6、安全
    在安全上，ZFS支持类似NT风格NFSv4版的ACL（读取控制列表）。而且前面所提到的256位验证码，用户可选择多种验证方式，包括SHA-256验证算法，从而在物理存储单元级别上保证数据的安全性。
7、兼容性
    ZFS是一个完全兼容POSIX规范的文件系统，所以处于上层的应用程序是完全不受影响。ZFS也提供一个Emulated Volume模块，可以把任何一个ZFS文件系统作为普通的块设备使用。同时ZFS也可以使用基于Volume Manager构建的Volume作为存储设备单 元。这样在不需要修改应用程序，不修改已有文件系统下，给了大家最大的自由度去获得ZFS提供的各种特性。
8. 开源
    ZFS是Sun Microsystems公 司作为OpenSolaris的一个开源项目运作并且完全免费使用，点击这里(http://www.opensolaris.org/os/community/zfs/source/) 可以直接浏览到ZFS的代码。 这就代表着我们不仅同时可以享受商业公司的高质量，也可以获得开源模式的优点。
三、ZFS的使用：
在自己的solaris系统下完全可以学习使用zfs：
我们首先为zfs使用创建一个目录，在里面简历4个100m文件用来模拟4个磁盘
mkdir zfsfile
mkdir zfsfile/test
mkfile 100m f1
mkfile 100m f2
mkfile 100m f3
mkfile 100m f4
我们用zpool命令把f1和f2文件放到自己的mypool中，并查看
zpool create mypool /zfsfile/f1 /zfsfile/f2
zpool list
在我们建立的mypool中，简历2个文件aa和bb
zfs create mypool/aa
zfs create mypool/bb
zfs list
我们可以设置系统的一些挂载和mypool关联
zfs set mountpoint=/zfsfile/test mypool
zfs list
我们可以手动设置mypool里文件的大小
zfs set quota=50m mypool/aa
zfs list
zfs set quota=50m mypool/bb
zfs list
当mypool容量不够时，我们可以增加容量扩充mypool
zpool add mypool /zfsfile/f3 /zfsfile/f4
zpool list
某个文件不再使用时，我们可以用命令删除
zfs destroy mypool/bb
zfs list
当mypool也不再使用时，我们也可以用命令删除
zpool destroy mypool
zpool list
当然，如果很多zfs指令不是很了解，我们可以查看相应的手册
man zfs
man zpool
最后，我们的demo完成，删除建立的几个文件和文件目录
rm f1 f2 f3 f4
另外，如果感兴趣，也可以使用一些zfs中快照和回滚的命令
zfs snapshot mypool/aa@Teusday
zfs rollback mypool/aa@monday