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ZFS 101—Comprendre le stockage et les performances ZFS

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Non, vous ne pouvez pas acheter de disques Ironwolf avec un logo OpenZFS dessus, mais comme ils sont garantis sans SMR, ils constituent un choix solide.

Jim Salter

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et

qu'est-ce que c'est que le RAID

. Dans la deuxième de ces histoires, nous avons même promis un suivi explorant les performances de diverses topologies à disques multiples dans ZFS, le système de fichiers de nouvelle génération dont vous avez entendu parler en raison de ses apparitions partout depuis

Pomme

à

Ubuntu

.

Eh bien, aujourd'hui est le jour pour explorer, lecteurs curieux de ZFS. Sachez simplement que, selon les mots discrets du développeur OpenZFS Matt Ahrens, "c'est vraiment compliqué".

Mais avant d'en arriver aux chiffres - et ils arrivent, je le promets ! - pour toutes les façons dont vous pouvez façonner huit disques de ZFS, nous devons parler de

comment

ZFS stocke vos données sur disque en premier lieu.

Zpools, vdevs et appareils

Ce diagramme de pool complet inclut une de chacune des trois classes vdev de prise en charge et quatre vdev de stockage RAIDz2.

Jim Salter

Vous ne voudriez généralement pas créer un pool "mutt" de types et de tailles de vdev incompatibles, mais rien ne vous arrête, si c'est ce que vous voulez faire.

Jim Salter

Pour vraiment comprendre ZFS, vous devez faire très attention à sa structure réelle. ZFS fusionne les couches traditionnelles de gestion de volume et de système de fichiers et utilise un mécanisme transactionnel de copie sur écriture. Ces deux éléments signifient que le système est très structurellement différent des systèmes de fichiers conventionnels et des matrices RAID. Le premier ensemble de blocs de construction majeurs à comprendre sont

zpools

,

vdev

, et

dispositifs

.

zpool

Les

zpool

est la structure ZFS la plus élevée. Un zpool contient un ou plusieurs

vdev

, dont chacun contient à son tour un ou plusieurs

dispositifs

. Les zpools sont des unités autonomes : un ordinateur physique peut avoir deux zpools distincts ou plus, mais chacun est entièrement indépendant des autres. Zpools ne peut pas partager

vdev

avec une autre.

La redondance ZFS est au

vdev

niveau, pas le

zpool

niveau. Il y a absolument

non

redondance au niveau du zpool, le cas échéant stockage

vdev

ou

SPÉCIAL

vdev est perdu, l'ensemble

zpool

est perdu avec.

Publicité

Les zpools modernes peuvent survivre à la

perte d'un

CACHE

ou

JOURNAL

vdev—bien qu'ils puissent perdre une petite quantité de données sales, s'ils perdent un

JOURNAL

vdev lors d'une panne de courant ou d'un plantage du système.

C'est une idée fausse commune que les "rayures" ZFS écrivent à travers le pool, mais c'est inexact. Un zpool n'est pas un RAID0 drôle, c'est un drôle de

JBOD

, avec un mécanisme de distribution complexe susceptible d'évoluer.

Pour la plupart, les écritures sont réparties sur les vdev disponibles en fonction de leur espace libre disponible, de sorte que tous les vdev deviendront théoriquement pleins en même temps. Dans les versions plus récentes de ZFS, l'utilisation de vdev peut également être prise en compte. Si un vdev est significativement plus occupé qu'un autre (par exemple, en raison de la charge de lecture), il peut être ignoré temporairement pour l'écriture malgré le ratio d'espace libre disponible le plus élevé.

Le mécanisme de sensibilisation à l'utilisation intégré aux méthodes modernes de distribution d'écriture ZFS peut réduire la latence et augmenter le débit pendant les périodes de charge inhabituellement élevée, mais il ne doit pas être confondu avec

carte blanche

pour mélanger des disques de rouille lents et des SSD rapides dans le même pool. Un tel pool non concordant fonctionnera toujours comme s'il était entièrement composé du périphérique le plus lent présent.

vdev

Chaque

zpool

se compose d'un ou plusieurs

vdev

(abréviation de périphérique virtuel). Chaque vdev, à son tour, se compose d'un ou plusieurs

dispositifs

. La plupart des vdev sont utilisés pour le stockage simple, mais plusieurs classes de support spéciales de vdev existent également, notamment

CACHE

,

JOURNAL

, et

SPÉCIAL.

Chacun de ces types de vdev peut offrir l'une des cinq topologies : périphérique unique, RAIDz1, RAIDz2, RAIDz3 ou miroir.

RAIDz1, RAIDz2 et RAIDz3 sont des variétés spéciales de ce que les barbes grises du stockage appellent « RAID à parité diagonale ». Les 1, 2 et 3 font référence au nombre de blocs de parité alloués à chaque bande de données. Plutôt que d'avoir des disques entiers dédiés à la parité, les vdevs RAIDz distribuent cette parité de manière semi-uniforme sur les disques. Une matrice RAIDz peut perdre autant de disques qu'elle a de blocs de parité ; s'il en perd un autre, il échoue et prend le

zpool

à bas avec ça.

Les vdev miroirs sont précisément ce à quoi ils ressemblent : dans un vdev miroir, chaque bloc est stocké sur chaque périphérique du vdev. Bien que les miroirs à deux largeurs soient les plus courants, un miroir vdev peut contenir n'importe quel nombre arbitraire de périphériques. Un vdev miroir peut survivre à n'importe quelle panne, tant qu'au moins un périphérique dans le vdev reste sain.

Les vdevs à un seul appareil sont également ce à quoi ils ressemblent, et ils sont intrinsèquement dangereux. Un vdev à un seul périphérique ne peut survivre à aucune défaillance, et s'il est utilisé comme stockage ou

SPÉCIAL

vdev, son échec prendra toute la

zpool

à bas avec ça. Soyez très, très prudent ici.

CACHE

,

JOURNAL

, et

SPÉCIAL

Les vdevs peuvent être créés à l'aide de l'une des topologies ci-dessus, mais n'oubliez pas que la perte d'un

SPÉCIAL

vdev signifie la perte du pool, une topologie redondante est donc fortement encouragée.