ZFS on Linux 0.8.0 väljalase, ZFS teostus Linuxi tuumas

Peaaegu kahe aasta arendustöö järel esitati vabastus ZFS Linuxil 0.8.0, ZFS-failisüsteemi teostamine, mis on välja töötatud Linuxi tuuma moodulina. Mooduli töö on kontrollitud Linuxi tuumadega alates 2.6.32 kuni 5.1. Valmis installipaketid tulevad varsti saadaval. valmistatakse peamistele Linuxi distributsioonidele, sealhulgas Debian, Ubuntu, Fedora, RHEL/CentOS. ZFS on Linuxi moodul on juba kaasatud Debian, Ubuntu, Gentoo, Sabayon Linux ja ALT Linuxi distributsioonidesse.

ZFS Linuxi raames on ette valmistatud komponentide teostamine, mis on seotud nii failisüsteemi töö kui ka mahuhalduri toimimisega. Eelkõige on teostatud järgmised komponendid: SPA (Storage Pool Allocator), DMU (Data Management Unit), ZVOL (ZFS emuleeritud maht) ja ZPL (ZFS POSIX kiht). Projekteerimine võimaldab ZFS kasutamist Lustre klusterfailisüsteemi tagakihina. Projekti arendustööd põhinevad originaalkoodil ZFS, mis on imporditud OpenSolarise projektist ja laiendatud Illumose kogukonna täiustuste ja parandustega. Projekt areneb Livermore'i rahvusliku laboratooriumi töötajate osalusel, kes teevad tööd USA energiaosakonna lepingul.

Kood levitatakse tasuta CDDL litsentsi alusel, mis pole ühilduv GPLv2-ga, mistõttu ei ole võimalik integreerida ZFS Linuxi põhiokregi kontorisse, kuna GPLv2 ja CDDL litsentside koodide segamine on keelatud. Selle litsentsi kokkusobimatuse vältimiseks otsustati toode täielikult CDDL litsentsi alusel levitada eraldiseisva laaditava moodulina, mis tarnitakse tuumast eraldi. ZFS Linuxi koodibaasi stabiilsust hinnatakse võrreldavaks teiste Linuxi failisüsteemidega.

Peamised muudatused:

• On lisatud integreeritud toetus salvestatud andmete krüptimiseks failisüsteemi ja osade tasandil. Oletuslikult kasutatakse krüptimiseks algoritmi aes-256-ccm. Krüptimisvõtmete laadimiseks on pakutud käsku «zfs load-key»;
• On rakendatud krüptitud andmete edastamise võimalus käskude «zfs send» ja «zfs receive» täitmisel. Kui määrata valik «-w», edastatakse juba krüptitud andmed puulis teise puuli ilma vahepealse dekrüpteerimiseta. Sel viisil jäävad andmed saatja võtme kaitse alla, mis võimaldab seda režiimi kasutada varundamiseks ebausaldusväärsetesse süsteemidesse (saaja kompromiteerimise korral, ilma võtmeta ei saa ründaja andmetele ligi);
• Lisatud tugi esmaseid andmekandjaid salvestuspaigast eemaldamiseks, olgu need ühendatud eraldi või peegeldatud kujul. Eemaldamine toimub käsuga „zpool remove”. Eemaldamise käigus kopeeritakse andmed välistatult andmekandjalt allesjäänud esmasele andmekandjale;
• Lisatud käsk „zpool checkpoint”, et salvestada praegune salvestuspaiga olek võimalusega tagasipöördumiseks salvestatud hetke muutuste juurde (loodakse kogu salvestuspaiga snapshot). Esitatud võimalus võib osutuda kasulikuks potentsiaalselt ohtlike keeruliste haldustööde, mis tavaliselt toovad kaasa pöördumatuid muudatusi (näiteks ZFS uute funktsioonide lippude aktiveerimine või andmete kustutamine), käitamisel;
• Lisatud käsk „zpool trim”, mis võimaldab teavitada salvestuspaiga andmekandjaid sektoritest, mis pole enam kasutusel. TRIM-i toimimise rakendamine tõstab SSD-andmekandjate töö efektiivsust ja aitab vältida nende jõudluse halvenemist. Pideva taustprotsessi TRIM käskude edastamiseks on pakutud uus omadus „autotrim”;
• Lisatud käsk „zpool initialize” kogu jaotamata ketaruumide initsialiseerimiseks, mis tagab nende koheselt kasutusvalmiduseta, ilma esmaklassi juurdepääsu jõudluse languseta (nt virtuaalsete salvestuste, nagu VMware VMDK, paigutamisel);
• Lisatud projektitasandi konto ja kvoodi tugi, täiendades varem saadaval olevaid kasutaja ja grupi tasandi kvoote. Sisuliselt on projektid eraldi objektide ruum, mis on seotud eraldi tuvastaja (project ID) kaudu. Seondumine määratakse toimingu „chattr -p” või atribuutide pärimise kaudu. Projektide haldamiseks on esitatud käsud „zfs project” ja „zfs projectspace”, mis võimaldavad hallata projektide loomist ning määrata neile kettaruumi piirangud;
• Lisatud võimalus luua Lua skripte ZFS-i tööde automatiseerimiseks. Skriptid käivitatakse spetsiaalsetes isolatsioonikeskkondades käsuga „zpool program”;
• Rakendatud uus teek pyzfs, mis annab stabiilse API ZFS haldamiseks Pythonis kirjutatud rakendustes. Raamatukogu on libzfs_core'i ümberringlus ja pakub identset funktsioonide kogumit, rakendades Pythonile sobivamaid tüüpe;
• Sellel on Python 3 ühilduvust utiliitide arcstat, arcsummary ja dbufstat. Utiliidid arcstat.py, arc_summary.py ja dbufstat.py on nimetatud ümber versioonideks, millel puudub '.py' laiend;
• Lisatud on Linuxi tuuma Direct IO (O_DIRECT) toe, mis võimaldab andmetele juurdepääsu ilma puhverservere kaudu ja ilma vahemäluta;
• Esitatud on jõudluse optimeerimised:
  • Käskude «scrub» ja «resilver» töötlemine on kiirendatud, jagades selle kaheks faasiks (üks faas on eraldatud metaandmete skaneerimiseks ja andmete blokeerimise asukoha määramiseks kettal, mis võimaldab ulatuslikku kontrollimist järjestikuse andmeedastuse kaudu);
  • Lisatud andmete paigutamise klasside (Allocation classes) tugi,
    mis võimaldavad lisada basseini suhteliselt väikeseid SSD-d ja kasutada neid ainult teatud tüüpi tihti kasutatavate plokkide, näiteks metaandmete, DDT andmete ja väikeste failiplokkide säilitamiseks;
  • Halduse käskude, nagu
    «zfs list» ja «zfs get», tulemuslikkuse paranemine tänu nende tööks vajalike metaandmete vahemälustamisele;
  • Lisatud on blokeerimisoperatsioonide jagamise tugi, käivitades iga metaslab'i jaoks eraldi «allocator» protsesside seeria. Tavalistes süsteemides on jõudluse tõus 5-10%, kuid suuremates süsteemides (8 128 GB SSD, 24 tuuma NUMA, 256 GB RAM) võib blokeerimisoperatsioonide tõus ulatuda 25%-ni;
  • Lisatud on «resilver» käskude edasilükkamise võimalus (andmete ümberjaotamise ümberkorraldamine, võttes arvesse mäluseadmete konfiguratsiooni muutumist) — kui uue operatsiooni käivitamisel pole eelmine veel töötanud, algab uus töötlus pärast eelneva lõppemist;
  • ZIL (ZFS Intent Log) logisse on tehtud optimeerimisi, mis võimaldavad blokeerida ja töödelda plokke, kui on veel töötlemisel plokke;
  • Partitionide (zvol) süsteemis registreerimise aega on vähendatud. Kui basseinis on suur arv partitsioone, muutuvad need nüüd kohe pärast «zpool import» teostamist kergesti kättesaadavaks;
  • Lisa on lisatud toimetamise kiirusel SHA256 hashide ja AES-GSM krüptimise riistvaraline kiirus, kasutades Intel QAT (Quick Assist Technology) toega kiipe. Toetatud on ka Intel C62x kiibistik ja Atom C3000 protsessorid.

Allikas: opennet.ru