Файловая система ZFS
ZFS пришла в мир Linux из операционной системы Solaris. Её возможности выходят за рамки рядовых файловых систем и подробно рассмотрены в документе «Руководство по администрированию файловых систем ZFS Solaris».
Предлагаемые заметки призваны осветить ключевые аспекты и заложить основы для понимания того, какие возможности и удобства предоставляет ZFS пользователю.
zpool
Если традиционно файловые системы создают на разделах носителей информации, то ZFS объединяет произвольное множество физических накопителей и их логических частей в пространство без границ, проще говоря поле (англ. pool). При этом решение низкоуровневых вопросов ZFS берёт на себя, позволяя создать зеркальный массив из двух накопителей одной командой:
# zpool create pool mirror sdb sdc
Когда дублирование информации пользователя не требуется, носители информации можно объединить, сложив их ёмкости и увеличив скорость доступа:
# zpool create pool sdb sdc
В вышеприведённых примерах pool — произвольное имя создаваемого информационного поля. sdb и sdc — сокращения от путей /dev/sdb и /dev/sdc. Заметим, что в таком случае на каждом устройстве будут созданы GPT разметка и разделы:
Устр-во Start Конец Size Тип /dev/sdc1 2048 31487999 15G Solaris /usr & Apple ZFS /dev/sdc9 31488000 31504383 8M Solaris reserved 1
Можно передавать команде zpool create и имена существующих разделов (как обычно), а так же файлов (вариант предусмотрен для экспериментов).
Если поле создано на переносном накопителе, для безопасного отключения служит команда:
# zpool export pool
а для подключения:
# zpool import pool
Когда имя не известно, команда импорта выполняется без его указания и выводит список возможных.
Архитектура ZFS такова, что извлечение физического накопителя без предварительного экспорта исключает повреждение информации пользователя. Механизм транзакций сохраняет изменения в свободных секторах без перезаписи оригинала. Таким образом гарантируется целостность ФС и допускается потеря лишь не в полной мере записанных данных. Например, при аварийном отключении энергии непосредственно в процессе сохранения отредактированного документа на диске окажется прежняя версия. Для дополнительной защиты данных от ошибок (в том числе аппаратуры) ZFS использует контрольные суммы.
Запуск задачи очистки от повреждений производится командой:
# zpool scrub pool
а проверка состояния:
# zpool status
Произведённые операции сохраняются в журнале, для просмотра которого служит:
# zpool history
zfs
Создав вышеизложенным способом pool, можно обнаружить, что в коневом разделе смонтирован каталог с соответствующим именем. На самом деле, ему соответствует одноимённая файловая система, в чём можно убедиться, дав команду:
# zfs list
В таком виде уже возможно использовать ZFS — как обычную ФС. Если желательно монтировать традиционно, командой mount и посредством /etc/fstab, то следует изменить соответствующее свойство таким образом:
# zfs set mountpoint=legacy pool
Для просмотра свойств предназначен вариант get, например, их перечень можно получить так:
# zfs get all
Ряд свойств должен быть знаком тем, кто редактировал файл /etc/fstab. ZFS хранит их поближе к характеризуемым структурам, что бы «инструкция по использованию» была под рукой. Но это не мешает использовать и привычный подход.
Зачем нужна zfs, когда есть zpool?
Как правило, предпочтительно отделять данные пользователя в /home от системных. В ряде случаев требования к гибкости файловой иерархии повышены, а заранее предугадать количество разделов не представляется возможным. ZFS избавляет пользователя от вопросов «какие лучше выбрать размеры разделам?» и позволяет организовать в едином поле произвольное множество файловых систем, распределяя общий объём памяти по мере надобности, а при необходимости даёт возможность добавить новые физические носители.
В таких сценариях автоматически созданную ФС не используют непосредственно для хранения данных. Её рассматривают как родительскую: задают свойства, которые требуется унаследовать дочерним структурам, например:
# zfs set compression=lz4 pool # zfs set acltype=posixacl pool # zfs set xattr=xa pool
Заметим, что при указании некорректного значения свойства, в качестве подсказки будет выдан список возможных.
# zfs create pool/ROOT # zfs create pool/ROOT/rosa-1 # zfs create -o mountpoint=/home pool/home
Как видно, свойства можно задавать непосредственно при создании ФС, а не только менять позже. Отличная от legacy точка монтирования /home приведёт к тому, что pool/home окажется доступен по соответствующему пути в случае импорта, или команды zfs mount -a. Однако, нужно учитывать тонкость: свойство overlay по умолчанию off — если что-либо по заданному пути уже смонтировано, то оверлей создан не будет.
Помимо pool/ROOT/rosa-1 можно создать pool/ROOT/rosa-2 и установить два варианта ОС. Копию можно создавать не только привычным методом, но и используя механизм мгновенных снимков состояния zfs snapshot и клонирования zfs clone. С учётом таких сценариев, а так же возможности chroot, вместо mountpoint=/ удобнее выбрать legacy (и если читатель выполнил пример из предыдущего раздела, то оно таким и унаследовано от pool)
Запуск ОС Роса с ZFS
Осуществляется просто, если на диске создан отдельный раздел /boot для grub2 и ядер ОС. В таком случае в grub.cfg в качестве параметра ядра root следует указать путь к корневому разделу, возможны различные варианты:
linux /vmlinuz-4.4.7-nrj-laptop-1rosa-x86_64 root=ZFS=pool/ROOT/rosa-1 ro
linux /vmlinuz-4.4.7-nrj-laptop-1rosa-x86_64 root=zfs: ro zfs=pool/ROOT/rosa-1
С этой задачей справляется update-grub2 из официальных репозиториев, но в некоторых случаях требуется недавняя beta версия. Так же желательно установить и соответствующее свойство:
# zpool set bootfs=pool/ROOT/rosa-1
