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在 Linux 0.8.0 上發布 ZFS，Linux 內核的 ZFS 實現

經過近兩年的發展 提出了 釋放 Linux 0.8.0 上的 ZFS，ZFS 文件系統的一個實現，打包為 Linux 內核的一個模塊。 該模塊已經在 2.6.32 到 5.1 的 Linux 內核上進行了測試。 準備好的安裝包即將推出 將準備 適用於主要的 Linux 發行版，包括 Debian、Ubuntu、Fedora、RHEL/CentOS。 ZFS on Linux 模塊已經包含在 Debian、Ubuntu、Gentoo、Sabayon Linux 和 ALT Linux 發行版中。

作為 Linux 上 ZFS 的一部分，與文件系統操作和捲管理器功能相關的 ZFS 組件的實現已經準備就緒。 具體而言，實現了以下組件：SPA（存儲池分配器）、DMU（數據管理單元）、ZVOL（ZFS 仿真卷）和 ZPL（ZFS POSIX 層）。 此外，該項目還提供了使用 ZFS 作為 Lustre 集群文件系統後端的能力。 該項目的工作基於從 OpenSolaris 項目導入的原始 ZFS 代碼，並通過 Illumos 社區的改進和修復進行了增強。 根據與美國能源部簽訂的合同，利弗莫爾國家實驗室的員工參與了該項目的開發。

該代碼是在免費的 CDDL 許可下分發的，該許可與 GPLv2 不兼容，不允許將 Linux 上的 ZFS 集成到 Linux 內核的主要分支中，因為不允許在 GPLv2 和 CDDL 許可下混合代碼。 為了避免這種許可不兼容，決定在 CDDL 許可下將整個產品作為一個單獨的可加載模塊進行分發，該模塊與內核分開提供。 ZFS on Linux 代碼庫的穩定性被評為可與 Linux 的其他文件系統相媲美。

主要變化：

  • 添加了對文件系統和分區級別的存儲數據加密的內置支持。 默認的加密算法是 aes-256-ccm。 建議使用“zfs load-key”命令加載加密密鑰；
  • 實現了在執行“zfs send”和“zfs receive”命令時傳輸加密數據的能力。 指定“-w”選項時，池中已加密的數據將按原樣傳輸到另一個池，無需中間解密。 通過這種複制，數據仍然受到發件人密鑰的保護，這允許使用此模式備份到不可信的系統（如果收件人受到威脅，攻擊者將無法在沒有密鑰的情況下訪問數據）；
  • 添加了對從存儲池中刪除主驅動器的支持，這些驅動器單獨連接或作為鏡像的一部分連接。 使用“zpool remove”命令執行刪除。 刪除過程將數據從排除的驅動器複製到池中剩餘的主驅動器；
  • 添加了“zpool checkpoint”命令以保存池的當前狀態，並能夠將進一步的更改回滾到保存的時間點（創建整個池的快照）。 此功能在執行具有潛在危險的複雜管理工作的過程中很有用，這在正常情況下會導致不可逆轉的更改（例如，激活新 ZFS 功能的標誌或清除數據）；
  • 添加了“zpool trim”命令以通知池中使用的驅動器有關不再使用的扇區。 使用 TRIM 操作可以提高 SSD 的效率並防止其性能下降。 提出了一個新的“autotrim”屬性，以啟用傳輸 TRIM 命令的連續後台進程；
  • 添加了“zpool initialize”命令來初始化所有未分配的磁盤空間，這使得它可以立即準備好使用，而不會在首次訪問時降低性能（例如，在託管 VMware VMDK 等虛擬化存儲時）；
  • 除了以前可用的用戶和組級配額之外，還增加了對會計和項目級配額的支持。 本質上，項目是一個單獨的對象空間，與單獨的標識符（項目 ID）相關聯。 綁定是通過“chattr -p”操作或通過屬性繼承定義的。 對於項目管理，提供了“zfs project”和“zfs projectspace”命令，允許您管理項目的創建並為其設置磁盤空間限制；
  • 添加了創建 Lua 腳本以自動執行 ZFS 的各種工作的能力。 使用“zpool program”命令在特殊的隔離環境中運行腳本；
  • 新圖書館實施 pyzfs，它提供了一個穩定的 API，用於從 Python 應用程序管理 ZFS。 該庫是 libzfs_core 的包裝器，提供了一組相同的函數，但使用更接近的 Python 類型；
  • arcstat、arcsummary 和 dbufstat 實用程序已與 Python 3 兼容。arcstat.py、arc_summary.py 和 dbufstat.py 實用程序已重命名為沒有“.py”擴展名的版本；
  • 添加了對 Linux Direct IO (O_DIRECT) 內核接口的支持，它允許在不緩沖和繞過緩存的情況下訪問數據；
  • 性能優化介紹：
    • 由於分為兩個階段，“scrub”和“resilver”命令的工作得到了加速（一個單獨的階段已分配用於掃描元數據和確定磁盤上數據塊的位置，這允許使用順序數據進行進一步驗證閱讀）;
    • 添加了對分配類的支持，
      允許將相對較小的 SSD 池化，並僅用於存儲某些類型的常用塊，例如元數據、DDT 數據和小文件塊；

    • 改進了管理命令的性能，例如
      “zfs list”和“zfs get”，通過緩存它們操作所需的元數據；

    • 通過為每個 metaslab 組運行單獨的分配器進程，添加了對塊分配操作並行化的支持。 在常規系統上，性能提升 5-10%，但在大型系統（8 128 GB SSD、24 核 NUMA、256 GB RAM）上，塊分配操作的提升可達 25%；
    • 添加了延遲執行“resilver”命令的可能性（考慮到驅動器配置的變化重建數據分佈） - 如果在開始新操作時前一個尚未完成，則新處理程序將僅在之後開始執行上一個已經完成；
    • 優化已添加到 ZIL（ZFS 意圖日誌）以允許在存儲仍在處理的塊存在的情況下創建和處理塊；
    • 減少了系統中分區 (zvol) 的註冊時間。 當池包含大量分區時，它們現在在執行“zpool import”後立即可用；
    • 添加了對使用 Intel QAT（快速輔助技術）芯片的 SHA256 哈希和 AES-GSM 加密操作的硬件加速計算的支持。 添加了對 Intel C62x 芯片組和 CPU Atom C3000 硬件加速的支持。

來源： opennet.ru

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