ZFS: conceptos y tutorial

En su búsqueda de la integridad de los datos, el uso de OpenZFS es inevitable. De hecho, sería bastante desafortunado si utiliza cualquier cosa que no sea ZFS para almacenar sus datos valiosos.  Sin embargo, mucha gente se resiste a probarlo. La razón es que un sistema de archivos de nivel empresarial con una amplia gama de funciones integradas, ZFS debe ser difícil de usar y administrar.  Nada puede estar más lejos de la verdad. Usar ZFS es tan fácil como es posible. Con un puñado de terminologías e incluso menos comandos, está listo para usar ZFS en cualquier lugar: desde la empresa hasta el NAS de su hogar u oficina.

En palabras de los creadores de ZFS: “Queremos que agregar almacenamiento a su sistema sea tan fácil como agregar nuevas memorias RAM."

Veremos más adelante cómo se hace eso. Usaré FreeBSD 11.1 para realizar las pruebas a continuación, los comandos y la arquitectura subyacente son similares para todas las distribuciones de Linux que admiten OpenZFS.

Toda la pila de ZFS se puede distribuir en las siguientes capas:

• Proveedores de almacenamiento: discos giratorios o SSD
• Vdevs: agrupación de proveedores de almacenamiento en varias configuraciones RAID
• Zpools: agregación de vdevs en un solo grupo de almacenamiento
• Z-Filesystems: conjuntos de datos con características interesantes como compresión y reserva.

Crear Zpool

Para empezar, comencemos con una configuración de dónde tenemos seis discos de 20GB ada [1-6]

$ ls -al / dev / ada?

La ada0 es donde está instalado el sistema operativo. El resto se utilizará para esta demostración.

Los nombres de sus discos pueden diferir según el tipo de interfaz que se utilice. Los ejemplos típicos incluyen: da0, ada0, acd0 y CD.  Mirando adentro/ devle dará una idea de lo que está disponible.

A zpool es creado por crear zpool mando:

$ zpool crea OurFirstZpool ada1 ada2 ada3 # Y luego ejecuta el siguiente comando: $ zpool status 

Veremos una salida ordenada que nos brinda información detallada sobre el grupo:

Este es el zpool más simple sin redundancia ni tolerancia a fallas ... Cada disco es su propio vdev.

Sin embargo, seguirá obteniendo toda la bondad de ZFS, como sumas de comprobación, para cada bloque de datos que se almacene, de modo que al menos pueda detectar si los datos que almacenó se están corrompiendo.

Sistemas de archivos, un.k.un conjunto de datos, ahora se puede crear sobre este grupo de la siguiente manera:

$ zfs crea OurFirstZpool / dataset1 

Ahora, usa tu familiar df -h comando o ejecutar:

lista de $ zfs

Para ver las propiedades de su sistema de archivos recién creado:

Observe cómo todo el espacio ofrecido por los tres discos (vdevs) está disponible para el sistema de archivos. Esto será cierto para todos los sistemas de archivos que cree en el grupo, a menos que especifiquemos lo contrario.

Si desea agregar un nuevo disco (vdev), ada4, puede hacerlo ejecutando:

$ zpool añadir OurFirstZpool ada4

Ahora, si ve el estado de su sistema de archivos

El tamaño disponible ahora ha crecido sin la molestia adicional de hacer crecer la partición o hacer una copia de seguridad y restaurar los datos en el sistema de archivos.

Dispositivos virtuales - Vdevs

Los vdevs son los componentes básicos de un zpool, la mayor parte de la redundancia y el rendimiento dependen de la forma en que sus discos se agrupan en estos, los llamados vdevs . Veamos algunos de los tipos más importantes de vdevs:

1. RAID 0 o rayas

Cada disco actúa como su propio vdev. Sin redundancia de datos y los datos se distribuyen en todos los discos. Tambien conocido bajo rayado. La falla de un solo disco significaría que todo el zpool queda inutilizable. El almacenamiento utilizable es igual a la suma de todos los dispositivos de almacenamiento disponibles.

El primer zpool que creamos en la sección anterior es un RAID 0 o una matriz de almacenamiento seccionada.

2. RAID 1 o espejo

Los datos se reflejan entre nortediscos. La capacidad real de vdev está limitada por la capacidad bruta del disco más pequeño en ese norte-matriz de discos. Los datos se reflejan entre norte discos, esto significa que puede soportar el fallo de n-1 discos.

Para crear una matriz reflejada, use la palabra clave mirror:

$ zpool crear espejo de tanque ada1 ada2 ada3

Los datos escritos en tanque zpool se reflejará entre estos tres discos y el almacenamiento real disponible es igual al tamaño del disco más pequeño, que en este caso es de unos 20 GB.

En el futuro, es posible que desee agregar más discos a este grupo, y hay dos cosas posibles que puede hacer. Por ejemplo, zpool tanque tiene tres discos que reflejan los datos como un solo vdev mirror-0:

Es posible que desee agregar un disco adicional, digamos ada4, para reflejar los mismos datos. Esto se puede hacer ejecutando el comando:

$ zpool tanque adjunto ada1 ada4

Esto agregaría un disco adicional al vdev que ya tiene el disco ada1 en él, pero no aumenta el almacenamiento disponible.

Del mismo modo, puede desconectar unidades de un espejo ejecutando:

$ zpool desmontar tanque ada4

Por otro lado, es posible que desee agregar un vdev adicional para aumentar la capacidad de zpool. Eso se puede hacer usando el comando zpool add:

$ zpool agregar espejo de tanque ada4 ada5 ada6

La configuración anterior permitiría dividir los datos en vdevs mirror-0 y mirror-1. Puede perder 2 discos por vdev, en este caso, y sus datos seguirán intactos. El espacio útil total aumenta a 40 GB.

3. RAID-Z1, RAID-Z2 y RAID-Z3

Si un vdev es de tipo RAID-Z1, debe usar al menos 3 discos y el vdev puede tolerar la desaparición de uno solo de esos discos. Las configuraciones RAID-Z no permiten adjuntar discos directamente a un vdev. Pero puede agregar más vdevs, usando zpool añadir, de modo que la capacidad de la piscina pueda seguir aumentando.

RAID-Z2 requeriría al menos 4 discos por vdev y puede tolerar hasta 2 fallas de disco y si el tercer disco falla antes de que se reemplacen los 2 discos, sus valiosos datos se pierden. Lo mismo ocurre con RAID-Z3, que requiere al menos 5 discos por vdev, con hasta 3 discos de tolerancia a fallas antes de que la recuperación sea desesperada.

Creemos un grupo RAID-Z1 y crezcamos:

$ zpool crear tanque raidz1 ada1 ada2 ada3

El grupo utiliza tres discos de 20 GB, lo que hace que 40 GB estén disponibles para el usuario.

Agregar otro vdev requeriría 3 discos adicionales:

$ zpool agregar tanque raidz1 ada4 ada5 ada6

El total de datos utilizables ahora es de 80 GB y puede perder hasta 2 discos (uno de cada vdev) y aún tener la esperanza de recuperarse.

Conclusión

Ahora ya sabe lo suficiente sobre ZFS para importar todos sus datos con confianza. A partir de aquí, puede buscar otras características que ofrece ZFS, como usar NVM de alta velocidad para cachés de lectura y escritura, usar compresión incorporada para sus conjuntos de datos y en lugar de sentirse abrumado por todas las opciones disponibles, simplemente busque lo que necesita para su caso de uso particular.

Mientras tanto, hay algunos consejos más útiles sobre la elección del hardware que debe seguir:

1. Nunca utilice un controlador RAID de hardware con ZFS.
2. Se recomienda la corrección de errores de RAM (ECC), pero no es obligatorio
   
3. La función de deduplicación de datos consume mucha memoria, use compresión en su lugar.
4. La redundancia de datos no es una alternativa para la copia de seguridad. Tenga varias copias de seguridad, almacene esas copias de seguridad usando ZFS!