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ZFS
Know-how
ZFS unterliegt der „Common Development
and Distribution License“, die es
nicht erlaubt, binäre Pakete frei zu verteilen.
Das gilt jedoch nicht für die Weitergabe
von Quelltexten, sodass die Distributionen
hier einen Umweg gehen:
Sie laden die Quelltexte und kompilieren
diese, sodass die benötigten Tools und
Module für den Kernel entstehen. Die
landen in einem Paket, welches der Paketmanager
letztlich installiert.
Normalerweise funktioniert das ganz
gut, aber wie so oft steckt der Teufel im
Detail. Bevor Sie sich anhand auftauchender
Fehlermeldungen auf die Suche
machen, sollten Sie vor allem Folgendes
prüfen: Sind die Header-Files des aktuellen
Kernels installiert und auch aktuell?
Stehen die essenziellen Tools zum Kompilieren
bereit?
Unter Linux gibt es derzeit zwei Ansätze,
um ZFS zu nutzen. Seit 2011 existiert
das Projekt „ZFS on FUSE“ û, welches
das Dateisystem über einen Umweg bereitstellt.
Dieser Ansatz im Userspace hat
mehrere Nachteile, insbesondere arbeinicht
aufgrund der quantenmechanischen
Unschärfe verloren gehen. Bei einem
Speicherpool mit 128-Bit-Adressierung
übersteigt diese Energiemenge
jene, die zum Verdampfen aller irdischen
Ozeane nötig wäre.
So unterstützen denn auch alle existierenden
ZFS-Implementationen nur
64-Bit-Zeiger, nicht zuletzt aufgrund der
entsprechender Restriktionen der Programmiersprache
C hinsichtlich von Datentypen.
Doch auch ungeachtet dieser
„Beschränkung“ kann ZFS noch mit beeindruckenden
Rahmenwerten glänzen,
wie einer maximalen Dateigröße von
16 Exbibyte (rund 17 Millionen TByte)
oder bis 281 Billionen möglichen Dateien
pro Dateisystem.
Daneben weist ZFS eine Reihe innovativer
Eigenschaften auf. Als Copy-on-
Write-Dateisystem überschreibt es geänderte
Blöcke nicht, sondern speichert
diese stattdessen an einen freien Platz
im Dateisystem und aktualisiert danach
die entsprechenden Verweise in den
Metadaten. Was zunächst wie eine Verschwendung
von Speicher wirken mag,
bietet einige interessante Vorteile, wie
etwa die Möglichkeit, ganz einfach
Snapshots anzulegen: Dazu genügt es,
in den Metadaten der geänderten Dateien
die Verweise auf die modifizierten
Datenblöcke zu erhalten.
ZFS integriert softwarebasierte RAID-
Funktionen, speziell die viel verwendeten
Level 1, 5 und 6. Das erhöht durch
Speichern der Daten über mehrere Festplatten
hinweg die Ausfallsicherheit,
ohne spezielle Hardware zu erfordern.
Eine ausgefeilte Technik namens RAID-Z
macht es dabei möglich, die Größe der
Dateisysteme im Betrieb zu erhöhen. Zusätzlich
enthält ZFS ein an den LVM (Logical
Volume Manager) angelehntes Volume-Management.
Damit fassen Sie
mehrere Partitionen und Festplatten zu
einer logischen Einheit zusammen und
erzeugen so sehr große Kapazitäten.
Über Prüfsummen bietet ZFS Schutz
vor Fehlern beim Übertragen der Daten.
Beim Speichern eines Blocks erzeugt das
Dateisystem eine Checksumme, die es
separat speichert und beim Lesen mit
den Daten vergleicht. Das stellt sicher,
dass stets konsistente Daten vorliegen –
selbst wenn diese eventuell nicht aktuell
sind. Das gilt insbesondere für Stromausfälle
oder ähnliche plötzliche Ereignisse.
Zu den weiteren Funktionen gehören
Deduplizierung, absichtlich duplizierte
sogenannte Ditto-Blöcke, komprimierte
Daten sowie sehr einfach zu bedienende
Werkzeuge zum Administrieren
des Dateisystems.
Dem gegenüber stehen einige Nachteile:
So benötigt das Dateisystem eine
Menge RAM (echten Hardware-Speicher,
keinen virtuellen). Sun empfiehlt
1 GByte pro ZFS-Dateisystem. Auf dem
Smartphone oder Raspberry Pi kommt
ZFS daher wohl eher nicht zum Einsatz.
Allerdings gibt es seit einiger Zeit ein
Projekt, das genau diese Zielsetzung
hat û. Neben dem Speicherhunger fällt
das Dateisystem auch durch hohen Leistungsbedarf
unangenehm auf: ZFS-
Funktionen beanspruchen mehr Rechenzeit
als solche eines Ext2- oder ähnlichen
Dateisystems.
ZFS unter Linux
Deduplizierung: Verfahren zum Verringern
der gespeicherten Datenmenge. Dabei
identifiziert das Dateisystem sich wiederholende
Blöcke und speichert diese nur einmal
ab. Anschließend verweist es für die
restlichen Stellen auf diesen Block. Je nach
Verfahren setzt die Technik auf einer unterschiedlichen
Ebene an.
Initrd: Initial RAM-Disk. Komprimiertes
Abbild, das alle zum Booten benötigten
Module enthält.
tet er nicht besonders flott. Parallel entstanden
seit Ende 2011 mit „ZFS on
Linux“ û die ersten Versuche, die benötigten
Module außerhalb des Kernels zu
pflegen und zu entwickeln. Seit Frühjahr
2013 steht mit der Version 0.6.1 ein erstes
alltagstaugliches Release bereit.
Aktuell ist die Version 0.6.2.
Diese zweite Variante steht im Mittelpunkt
des Artikels. Unter Ubuntu und
Arch Linux genügt es im Idealfall, die
passenden Pakete zu installieren. Das
Kompilieren und Installieren der Module
dauert deutlich länger als eine Installation
von Binärpaketen. Die Übersetzungsskripte
erzeugen am Ende zusätzlich
eine entsprechende Initrd, wofür der
Rechner aber ebenfalls Zeit benötigt.
05.2014 www.linux-user.de
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