为什么选择 ZFS？探索它对 Linux Ubuntu 系统的影响

找出原因为什么 Linux Ubuntu 中的 ZFS 文件系统成为用户的首选。从其先进的数据保护功能到可扩展性和灵活性，了解为什么 ZFS 被认为是卓越的。立即阅读以解锁 ZFS 的优势并优化您的 Linux Ubuntu 体验！

内容

• ZFS的优点
  • 优点。它具有简化的管理模式。
  • 优点。另一个优点与确保数据完整性有关。
  • 优点。写时复制功能。
  • 优点。该文件系统具有集成存储选项
• ZFS 限制
  • 局限性。当其存储容量使用了80%或更多时，ZFS性能往往会严重下降。
  • 局限性。没有机会减少存储池。
  • 局限性。此外，更改冗余类型也存在限制。
• 在 Ubuntu 上安装 ZFS
• 如何创建 RAIDz
• 如何创建、回滚和删除 ZFS 快照
• 发送和接收 ZFS
• ZFS数据压缩
• 结论
• 问答
• 评论

ZFS或 Zettabyte 文件系统是一种特殊的文件系统，最初由 Sun Microsystems 为名为 Solaris 的操作系统创建。它支持海量数据，结合了文件系统、物理磁盘和卷管理器的概念，并为存储卷提供了简单的管理方法。

它是最初为 NAS 解决方案设计的下一代文件系统，具有更高的安全性、可靠性和性能。与许多其他系统不同，ZFS 是一个 128 位文件系统，提供几乎无限的容量。 ZFS 是一个获得 CDDL（通用开发和分发许可证）许可的开源项目。

如果你想使用ZFS“开箱即用”，你必须安装自由BSD或使用 illumos 内核的操作系统（illumos 是 OpenSolaris 内核的一个分支）。

如果你想使用ZFS乌班图，您需要手动添加支持功能 - 但这是一件非常容易的事情，并且涉及运行一些命令。我们稍后将详细探讨它，但现在让我们谈谈这个文件系统的优点和缺点。

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Linux Ubuntu 上的 ZFS 文件系统及其主要优势

谈到ZFS的优点，可以分为以下几点：

优点。它具有简化的管理模式。

它结合了卷、RAID 阵列和文件系统的管理。管理卷、冗余级别、文件系统、压缩比和安装点所需的只是几个命令。

这种方法还简化了监控，因为需要考虑的级别较少。

优点。另一个优点与确保数据完整性有关。

当写入一些数据时，也会计算并写入其校验和。随后，当读取数据时，再次验证校验和。如果校验和与读取的数据不匹配，ZFS 会识别出错误。之后，文件系统会尝试自动修复此类错误。

此外，ZFS 具有完美的可扩展性，可以添加新的存储设备、缓存管理选项等。

优点。写时复制功能。

在大多数文件系统中，数据在被覆盖时将永远丢失。另一方面，在 ZFS 中，新信息被写入不同的块。

写入操作完成后，文件系统元数据将更新以指向新信息。如果系统崩溃（或发生其他不幸事件），这有助于保留旧数据。

优点。该文件系统具有集成存储选项

• 复制——创建某物副本的过程。

• 重复数据删除——一种消除重复数据的重复副本并减少存储负载的技术。

  

• 压缩是一种可以节省磁盘空间并提高速度的选项，因为表示数据所需的位数会减少。

• 快照是整个数据的一致反映，代表数据在单个时间点存在的形式。

  

• 克隆是某物的相同副本。

ZFS 限制

然而，与任何其他文件系统一样，ZFS 也有一些缺点。

局限性。当其存储容量使用了80%或更多时，ZFS性能往往会严重下降。

对于许多文件系统来说，这是一个常见问题。当当前池占用了 80% 的可用存储空间时，您应该扩展池或将其迁移到容量更大的存储系统。

局限性。没有机会减少存储池。

添加设备或 vdev（代表虚拟设备）后，您无法从池中删除它们。

局限性。此外，更改冗余类型也存在限制。

除了将基于单个磁盘的池切换为镜像池之外，您无法更改冗余类型。选择冗余类型后，唯一的解决方案是销毁它并创建新的冗余，同时从备份或其他位置恢复数据。

在 Ubuntu 上安装 ZFS

现在我们以 Ubuntu 20.04 版本为例，探讨如何在 Linux 操作系统上安装 ZFS。

您需要终端进行安装，因此请按快捷键 Ctrl + Alt + T 将其打开。

然后运行这个命令：

$ sudo apt update复制

检查应用程序更新。输入命令时，系统会询问您root密码；键入它并按 Enter。

还有这个，用于安装：

$ sudo apt install zfsutils-linux复制

类型y确认安装命令并按 Enter。它启动软件安装过程。

要检查 ZFS 安装，请使用以下命令：

$ zfs –version复制

结果，将显示程序的版本。现在您可以使用 vdev（虚拟设备）创建存储池。

存储池是由一个或多个可以存储数据的虚拟设备组成的集合。 ZFS池，也称为Zpool，是该文件系统中的顶级数据容器。它用于创建一个或多个文件系统（数据集）或块设备（卷）。然后，这些文件系统和块设备就能够使用剩余的池空间。所有分区和格式化操作都将由ZFS 执行。

虚拟设备 (vdev) 可以由一个或多个物理设备组成。它可以是一个池或池的一部分，并且可以具有各种冗余级别 - 镜像、三向镜像、RAIDZ、RAIDZ-2 或 RAIDZ-3。

RAID-Z 是改进的 RAID-5 的实现。在 ZFS 中，它旨在克服经常影响传统 RAID-5 系统的写洞错误。 RAID-Z1 至少需要三个磁盘：两个用于数据存储，一个用于奇偶校验。

RAID-Z2 应至少有四个磁盘 - 两个用于存储，两个用于奇偶校验。

最后，对于 RAID-Z3，您至少需要两个磁盘用于存储，三个磁盘用于奇偶校验。

如何创建 RAIDz

现在让我们了解如何使用一组驱动器构建 RAID-Z 系统。首先，让我们决定应包含哪些驱动器。

使用 fdisk 实用程序查看连接了哪些驱动器，以及哪些驱动器适合您的用途。运行此命令以列出驱动器：

$ sudo fdisk -l复制

结果，您将看到一个驱动器列表，其中包含每个驱动器的详细信息。

出于说明目的，我将向您展示如何构建 RAID-Z1 – 它相当于带有一个奇偶校验驱动器的 RAID 5。其设计使您可以使用阵列并保持数据完整，即使其中一个驱动器发生故障也是如此。

我有三个硬盘，分别列为 /dev/sdd、/dev/sde 和 /dev/sdf。我将创建一个名为“zdata”的池。这是要使用的命令：

$ sudo zpool create ith2-zfs-raid-1p zdata /dev/sdd /dev/sde /dev/sdf复制

$ sudo zpool create zdata raidz /dev/sdd /dev/sde /dev/sdf复制

如果出现错误，您可以运行此命令，在“zpool create”后添加 -f – 它会强制执行该命令。

$ sudo zpool create -f ith2-zfs-raid-1p zdata /dev/sdd /dev/sde /dev/sdf复制

要查找安装点，请在创建池后运行命令 df -h：

$ df –h复制

该池安装在/zdata 中。要修改池的安装点，请使用以下语法：

$ sudo zfs set mountpoint =<path> <pool_name>复制

在此示例中，我使用 /var/pool 作为新的挂载点。

$ sudo zfs set mountpoint=/var/pool zdata复制

让我们检查一下新点：

$ df –h复制

您可以在存储池中创建目录。例如，让我们创建一个名为 mydata 的目录。

$ sudo zfs create zdata/mydata复制

要查看该系统中的所有 ZFS 存储池，请运行以下命令：

$ zpool list复制

要查看 ZFS 池中每个设备的配置和状态，请使用 status 命令。

$ zpool status复制

要查看事件并消除问题，还有一个命令：

$ sudo zpool events zdata –v复制

如果需要向 ZFS 存储池再添加一个硬盘，则应使用要添加的磁盘的名称运行此命令。

$ sudo zpool add zdata /dev/sdb复制

添加磁盘后，我们查看池状态：

$ zpool status复制

最后是可用于删除 ZFS 存储池的最后一个命令。

$ sudo zpool destroy zdata复制

如何创建、回滚和删除 ZFS 快照

该文件系统允许您创建池的快照。

快照是在某个时刻创建的文件系统的只读时间点副本。您可以创建整个数据集或池的快照。快照包含文件系统的原始版本以及创建此快照后所做的所有更改。换句话说，它是差异的只读副本。

要创建快照，请使用命令 – zfs snapshot，后跟快照名称。在此示例中，我使用 zdata/mydata 创建快照。

$ sudo zfs snapshot zdata/mydata@snap1复制

使用以下命令检查快照：

$ zfs list -t snapshot复制

如有必要，可以重命名快照：

sudo zfs rename zdata/mydata@snap1 zdata/mydata@snap2复制

您可以通过回滚快照来取消更改。但是，这意味着您将丢失创建快照后发生的所有更改。

要返回到某个快照，请使用某个快照的名称运行 zfs rollback 命令。这将取消创建快照后在此目录中执行的所有操作。

$ sudo zfs rollback test-pool/mydata@snap1复制

该命令会将系统回滚到某个日期。

回滚操作完成后，您可以检查目录中是否存在创建快照后删除的文件。

发送和接收 ZFS

快照可以保存到文件中，然后恢复它，这非常适合创建备份或通过网络（例如使用 SSH）发送副本来复制文件系统。

“发送”命令发送文件系统快照，该快照可以重定向到文件或流中的另一台计算机。 “receive”命令接收此类流并将快照副本写回 ZFS 文件系统。

例如，让我们使用以下命令再创建一个快照并将其保存到文件中：

sudo zfs snapshot -r zdata/mydata@snap3复制

sudo zfs send zdata/mydata@snap2> ~/mydata-snap.zfs复制

然后让我们用另一个命令恢复它：

sudo zfs receive -F zdata/mydata-copy < ~/mydata-snap.zfs复制

使用其他脚本，您可以配置文件系统以自动创建快照并通过 SSH 协议将它们发送到服务器。

更多阅读：基本设置：在 Linux Ubuntu 上使用 Dovecot 安装和配置 Postfix 邮件服务器！

ZFS数据压缩

正如我之前提到的，ZFS 允许您自动压缩数据。考虑到当今CPU的计算能力，这个选项非常有用，因为数据量的减少意味着物理上要读写的数据更少，从而导致输入/输出操作更快。 ZFS 提供了多种压缩方法。默认选项是 lz4（lzjb 的高性能替代品），与 lzjb 相比，它提供更快的压缩和提取速度，同时使用更高的压缩比。要更改压缩比，请使用以下命令：

sudo zfs set compression=gzip-9 zdata复制

或者甚至使用另一个命令更改压缩类型：

sudo zfs set compression=lz4 zdata复制

您可以使用以下命令检查当前使用的压缩比：

sudo zfs get compressratio复制

最安全的选择是 lz4，因为它比其他选项快得多，同时保留了非常好的性能水平。

结论

综合考虑，ZFS 显然是一个可以为您提供广泛机会的文件系统。它不仅可以让您以非常有效和创新的方式管理数据，而且如果出现紧急情况，它还可以在不中断您工作的情况下恢复数据。更重要的是，如果出现系统错误或故障，整个系统可以通过快照功能轻松恢复，因此您只需回滚到某个时刻的状态即可。

如果您遇到 ZFS 和 RAID-Z 数据丢失的任何问题，请尝试 Hetman RAID Recovery。它肯定会帮助您从 ZFS 文件系统中恢复意外删除的文件，或访问存储在损坏的 RAID-Z 阵列中的数据。如果您的信息因错误、格式化、覆盖或其他常见的数据丢失情况而消失，那么该程序将派上用场。