初學者指南：ZFS 是什麼，為什麼要使用 ZFS？ | Linux 中國

今天，我們來談論一下 ZFS，一個先進的檔案系統。我們將討論 ZFS 從何而來，它是什麼，以及為什麼它在科技界和企業界如此受歡迎。

雖然我是一個美國人，但我更喜歡讀成 ZedFS 而不是 ZeeFS，因為前者聽起來更酷一些。你可以根據你的個人喜好來發音。

註意：在這篇文章中，你將會看到 ZFS 被提到很多次。當我在談論特性和安裝的時候，我所指的是 OpenZFS 。自從甲骨文Oracle公司放棄 OpenSolaris 專案之後，ZFS（由甲骨文公司開發）和 OpenZFS 已經走向了不同的發展道路。

ZFS 的歷史

Z 檔案系統Z File System（ZFS）是由 Matthew Ahrens 和 Jeff Bonwick[1] 在 2001 年開發的。ZFS 是作為太陽微系統Sun MicroSystem[2] 公司的 OpenSolaris[3] 的下一代檔案系統而設計的。在 2008 年，ZFS 被移植到了 FreeBSD 。同一年，一個移植 ZFS 到 Linux[4] 的專案也啟動了。然而，由於 ZFS 是通用開發和釋出許可證Common Development and Distribution License[5]（CDDL）許可的，它和 GNU 通用公共許可證[6] 不相容，因此不能將它遷移到 Linux 核心中。為瞭解決這個問題，絕大多數 Linux 發行版提供了一些方法來安裝 ZFS　。

在甲骨文公司收購太陽微系統公司之後不久，OpenSolaris 就閉源了，這使得 ZFS 的之後的開發也變成閉源的了。許多 ZFS 開發者對這件事情非常不滿。三分之二的 ZFS 核心開發者[1]，包括 Ahrens 和 Bonwick，因為這個決定而離開了甲骨文公司。他們加入了其它公司，並於 2013 年 9 月創立了 OpenZFS[7] 這一專案。該專案引領著 ZFS 的開源開發。

讓我們回到上面提到的許可證問題上。既然 OpenZFS 專案已經和 Oracle 公司分離開了，有人可能好奇他們為什麼不使用和 GPL 相容的許可證，這樣就可以把它加入到 Linux 核心中了。根據 OpenZFS 官網[8] 的介紹，更改許可證需要聯絡所有為當前 OpenZFS 實現貢獻過程式碼的人（包括初始的公共 ZFS 程式碼以及 OpenSolaris 程式碼），並得到他們的許可才行。這幾乎是不可能的（因為一些貢獻者可能已經去世了或者很難找到），因此他們決定保留原來的許可證。

ZFS 是什麼，它有什麼特性？

正如前面所說過的，ZFS 是一個先進的檔案系統。因此，它有一些有趣的特性[9]。比如：

讓我們來深入瞭解一下其中一些特性。

儲存池

與大多數檔案系統不同，ZFS 結合了檔案系統和捲管理器的特性。這意味著，它與其他檔案系統不同，ZFS 可以建立跨越一系列硬碟或池的檔案系統。不僅如此，你還可以透過新增硬碟來增大池的儲存容量。ZFS 可以進行分割槽和格式化[10]。

ZFS 儲存池

寫時複製

寫時複製Copy-on-write[11]是另一個有趣並且很酷的特性。在大多數檔案系統上，當資料被重寫時，它將永久丟失。而在 ZFS 中，新資料會寫到不同的塊。寫完成之後，更新檔案系統元資料資訊，使之指向新的資料塊（LCTT 譯註：更新之後，原資料塊成為磁碟上的垃圾，需要有對應的垃圾回收機制）。這確保瞭如果在寫新資料的時候系統崩潰（或者發生其它事，比如突然斷電），那麼原資料將會儲存下來。這也意味著，在系統發生崩潰之後，不需要執行 fsck[12] 來檢查和修複檔案系統。

快照

寫時複製使得 ZFS 有了另一個特性：快照snapshots。ZFS 使用快照來跟蹤檔案系統中的更改。快照[11]包含檔案系統的原始版本（檔案系統的一個只讀版本），實時檔案系統則包含了自從快照建立之後的任何更改。沒有使用額外的空間。因為新資料將會寫到實時檔案系統新分配的塊上。如果一個檔案被刪除了，那麼它在快照中的索引也會被刪除。所以，快照主要是用來跟蹤檔案的更改，而不是檔案的增加和建立。

快照可以掛載成只讀的，以用來恢復一個檔案的過去版本。實時檔案系統也可以回滾到之前的快照。回滾之後，自從快照建立之後的所有更改將會丟失。

資料完整性驗證和自動修複

當向 ZFS 寫入新資料時，會建立該資料的校驗和。在讀取資料的時候，使用校驗和進行驗證。如果前後校驗和不匹配，那麼就說明檢測到了錯誤，然後，ZFS 會嘗試自動修正錯誤。

RAID-Z

ZFS 不需要任何額外軟體或硬體就可以處理 RAID（磁碟陣列）。毫不奇怪，因為 ZFS 有自己的 RAID 實現：RAID-Z 。RAID-Z 是 RAID-5 的一個變種，不過它剋服了 RAID-5 的寫漏洞：意外重啟之後，資料和校驗資訊會變得不同步（LCTT 譯註：RAID-5 的條帶在正寫入資料時，如果這時候電源中斷，那麼奇偶校驗資料將跟該部分資料不同步，因此前邊的寫無效；RAID-Z 用了 “可變寬的 RAID 條帶” 技術，因此所有的寫都是全條帶寫入）。為了使用基本級別的 RAID-Z[13]（RAID-Z1），你需要至少三塊磁碟，其中兩塊用來儲存資料，另外一塊用來儲存奇偶校驗資訊[14]。而 RAID-Z2 需要至少兩塊磁碟儲存資料以及兩塊磁碟儲存校驗資訊。RAID-Z3 需要至少兩塊磁碟儲存資料以及三塊磁碟儲存校驗資訊。另外，只能向 RAID-Z 池中加入偶數倍的磁碟，而不能是奇數倍的。

巨大的儲存潛力

建立 ZFS 的時候，它是作為最後一個檔案系統[15]而設計的 。那時候，大多數檔案系統都是 64 位的，ZFS 的建立者決定直接跳到 128 位，等到將來再來證明這是對的。這意味著 ZFS 的容量大小是 32 位或 64 位檔案系統的 1600 億億倍。事實上，Jeff Bonwick（其中一個建立者）說：“完全填滿一個 128 位的儲存池所需要的能量[16]，從字面上講，比煮沸海洋需要的還多。”

如何安裝 ZFS？

如果你想立刻使用 ZFS（開箱即用），那麼你需要安裝 FreeBSD[17] 或一個使用 illumos 內核的作業系統[18]。illumos[19] 是 OpenSolaris 內核的一個克隆版本。

事實上，支援 ZFS 是一些有經驗的 Linux 使用者選擇 BSD 的主要原因[20]。

如果你想在 Linux 上嘗試 ZFS，那麼只能在儲存檔案系統上使用。據我所知，沒有任何 Linux 發行版可以在根目錄上安裝 ZFS，實現開箱即用。如果你對在 Linux 上嘗試 ZFS 感興趣，那麼 ZFS on Linux 專案[4] 上有大量的教程可以指導你怎麼做。

附加說明

這篇文章論述了 ZFS 的優點。現在，讓我來告訴你一個關於 ZFS 很現實的問題。使用 RAID-Z 會很貴[21]，因為你需要購買大量的磁碟來增大儲存空間。

你已經使用過 ZFS 了嗎？你的使用經驗是什麼樣的？請在下麵的評論中告訴我們。

如果你覺得這篇文章有趣，請花一分鐘的時間把它分享到社交媒體、極客新聞或 Reddit[22] 。

via: https://itsfoss.com/what-is-zfs/

作者：John Paul[24] 選題：lujun9972 譯者：ucasFL 校對：wxy

本文由 LCTT 原創編譯，Linux中國 榮譽推出