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存儲分析 ZFS流行的十大理由

Sun的開源ZFS文件系統有一些很好的特性。它原來是為Solaris設計的,并于2005年公布,但是你也可以在OpenSolaris和相關版本中看到ZFS。未來,ZFS將成為流行的文件系統,并可以與Linux和BSD一起運行。

下面是ZFS支持者覺得很好的十大特點:

1. 針對數據完整性的元數據內校驗碼

數據完整性在ZFS中具有無與倫比的重要性,而且是許多ZFS功能的重要因素。

該文件系統使用256位校驗碼。作為元數據,在寫入信息到磁盤的時候,校驗碼與相關的數據分開存儲。和簡單的磁盤塊校驗碼不同,它可以檢測出錯位寫、誤導的讀取和寫入、DMA(直接存儲器讀?。┬r灤a錯誤、驅動程序漏洞、意外的覆蓋寫入和傳統的"比特衰減(bit rot)"。

2.寫時復制

利用包括寫時復制在內的各種技術,ZFS確保數據始終與磁盤保持一致。這意味著當數據發生變化的時候數據沒有覆蓋寫入–數據始終寫入的是新的塊,并且在數據的指針發生變化之前就已經校驗過。舊的數據可能被保留,隨著變化的發生,創建文件系統的快照。使用ZFS的文件寫入是事務型的–要么所有都寫入磁盤,要么都不寫入磁盤。

3. TimeSlider下的數據快照

最新版本的OpenSolaris通過一個名為TimeSlider的繪圖應用程序展現了ZFS的快照能力。ZFS可以設置成定期對文件系統(或文件系統的一部分,比如用戶的主目錄)進行快照–可以是每15分鐘,每小時等。這些快照非常小而有效,因為只有相對于前面快照的變化才被存儲下來。

TimeSlider提供了一個關于文件系統(或主目錄)的視野,用一個滑動塊可以沿著時間線移到更早以前的快照時間。隨著滑動塊的移動,用戶可以觀察文件系統或目錄的內容在相應的快照時間發生了什么變化。如果文件被錯誤地覆蓋寫入并需要恢復,或用戶進行了一次失敗的升級并需要還原系統,那么用戶只需要將滑動塊移動到正確的快照時間就可以了。

快照還可以設置為可寫入的,以便創建現有文件系統的副本。

4. 數據存儲池

ZFS可以將現有可用的存儲驅動器整合成一個單一資源,即zpool。通過條帶、鏡像或某種形式的RAID(獨立磁盤冗余陣列),zpool可以進行容量、I/O性能或冗余上的優化。如果需要更多的存儲,只要在zpool中增加更多的驅動器就可以了–ZFS會自動觀察到并使用新的容量,平衡I/O并最大化吞吐量。

5. RAIDZ和RAIDZ2

RAID 5有一個廣為人知的缺點,即RAID 5寫入洞。當數據塊寫入一個條帶的時候,這會導致一個問題,但是在相應的校驗碼塊被寫入的時候,會發生電源故障。因此,數據和條帶的校驗碼將無法匹配。如果再發生磁盤故障,那么RAID的重建過程將產生錯誤的數據。唯一的解決辦法是,一旦整個條帶被覆蓋寫入,就創建一個正確的校驗碼塊。

RAIDZ避開了這個問題。通過使用可變寬度的條帶,每個寫入都能成為有效的全部條帶寫入。因此,加上ZFS的寫時復制功能,可以完全避免RAID 5寫入洞。RAIDZ2也是采用類似的工作原理,但是通過雙校驗碼可以容忍陣列中兩塊磁盤的丟失。

設置RAIDZ(或RAIDZ2)陣列非常簡單,只要一個命令就可以了。

6. 復合存儲池

高性能SSD(固態驅動器)可以添加到存儲池中以創建一個復合存儲池。當這些驅動器被設置成高性能高速緩存磁盤后,ZFS可以利用它們來存儲經常訪問的數據來改善性能。它同時使用一項名為L2 ARC(自適應替代高速緩存)來寫入需要被立即存儲的數據。在時間和資源允許的時候,這種數據可以慢慢遷移到傳統的硬盤驅動器以便進行更加持久的存儲。

7. 容量

ZFS是128位文件系統。這意味著理論上它可以存儲256 1015ZB(一個ZB是10個TB)數據。實際上,這個數字遠遠超過了實際需要的數量,至少在可預見的未來內是如此。

8. 數據清理

ZFS可以清理存儲池內的所有數據,檢查每個數據塊相應的校驗碼以確認其完整性,檢測所有無記載數據損壞,糾正遇到的所有錯誤。

當數據以冗余的方式存儲的時候–在鏡像陣列或RAID類型的陣列–即使沒有管理員的干預,ZFS也可以糾正所有不可見的數據損壞。由于數據損壞都有記錄,ZFS可以發現記憶體模塊(或其他硬件)中導致存儲在硬盤驅動器上的數據被錯誤地存儲的原因。

數據清理的I/O優先級比較低,因此對系統性能的影響很小。用戶還可以在存儲池正在被使用的時候進行數據清理。

9. 簡單而有效的管理

使用ZFS命令,你可以用簡單而有效的命令來管理系統。例如,你可以用下面這樣一個簡單的命令來創建一個五磁盤的RAIDZ陣列:

zpool create poolname raidz c1t0d0 c2t0d0 c3t0d0 c4t0d0 c5t0d0

10. 更多的還在后面

ZFS還在發展中,不斷有新的功能出現。2009年的路線圖包括增強安全性的加密功能,以及增強存儲效率的重復數據刪除功能。

如果你有興趣試試ZFS,最簡單的方法就是下載OpenSolaris或從http://opensolaris.org/os/downloads/下載相關的版本。ZFS還有針對FUSE/Linux的項目。

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