ZFS auf FreeBSD
Seit einiger Zeit ist das neue Dateisystem von Sun, ZFS, in FreeBSD 7-CURRENT verfügbar. Zeit sich mal ein bisschen genauer mit ZFS zu befassen. Folgende Beispiele zeigen, wie man einen Mehrbenutzerserver mit mehreren Festplatten und ZFS aufsetzen kann. Die Beispiele wurden mit dem Mai Snapshot von CURRENT durchgeführt:
# uname -a
FreeBSD test.chruetertee.ch 7.0-CURRENT-200705 FreeBSD 7.0-CURRENT-200705 #0: Mon May 7 11:24:25 UTC 2007
root@almeida.cse.buffalo.edu:/usr/obj/usr/src/sys/GENERIC i386
Damit ZFS verwendet werden kann, muss es in der rc.conf aktiviert und das dazugehörige rc.d-Skript ausgeführt werden. Ist der Eintrag in rc.conf einmal gemacht, wird die ZFS-Unterstützung beim Systemstart aktiviert und die vorhandenen ZFS-Dateisysteme automatisch gemountet.
# echo 'zfs_enable="YES"' >> /etc/rc.conf
# /etc/rc.d/zfs start
Damit das System mit dem ZFS-Dateisystem umgehen kann, wird automatisch das entsprechende Kernelmodul geladen:
# kldstat
Id Refs Address Size Name
1 4 0xc0400000 7ddc50 kernel
2 1 0xc0bde000 5f5dc acpi.ko
3 1 0xc756d000 92000 zfs.ko
Bei einem Neustart wird man dann immer mit folgender Meldung begrüsst:
WARNING: ZFS is considered to be an experimental feature in FreeBSD.
ZFS filesystem version 6
ZFS storage pool version 6
Damit man ZFS-Dateisysteme erstellen kann, müssen zuerst die Festplatten, auf denen man ZFS-Dateisysteme verwenden möchte, zu einem ZFS-Pool zusammengefügt werden. Folgender Befehl kreiert einen Pool, in denen die Platten da1 und da2 zur Datensicherheit gespiegelt sind. Der Pool namens tank ist danach im Verzeichnisbaum unter /tank eingehängt.
# zpool create tank mirror da1 da2
# zpool list
NAME SIZE USED AVAIL CAP HEALTH ALTROOT
tank 16.9G 111K 16.9G 0% ONLINE -
# df -h
Filesystem Size Used Avail Capacity Mounted on
/dev/da0s1a 496M 105M 351M 23% /
devfs 1.0K 1.0K 0B 100% /dev
/dev/da0s1d 989M 12K 910M 0% /tmp
/dev/da0s1f 9.2G 116M 8.3G 1% /usr
/dev/da0s1e 1.9G 250K 1.8G 0% /var
tank 17G 0B 17G 0% /tank
# mount
/dev/da0s1a on / (ufs, local)
devfs on /dev (devfs, local)
/dev/da0s1d on /tmp (ufs, local, soft-updates)
/dev/da0s1f on /usr (ufs, local, soft-updates)
/dev/da0s1e on /var (ufs, local, soft-updates)
tank on /tank (zfs, local)
Informationen zum Pool erhält man wie folgt:
# zpool status
pool: tank
state: ONLINE
scrub: none requested
config:
NAME STATE READ WRITE CKSUM
tank ONLINE 0 0 0
mirror ONLINE 0 0 0
da1 ONLINE 0 0 0
da2 ONLINE 0 0 0
Zu jeder Zeit können einem Pool weitere Platten hinzugefügt werden. Sind zu einem späteren Zeitpunkt die ZFS-Dateisysteme in einem Pool fast voll, so können dem Pool neue Platten hinzugefügt werden und die sich darin befindenden Dateisysteme sofort den neuen Speicherplatz benutzen. Im folgenden Beispiel werden dem schon bestehenden Pool tank die gespiegelten Platten da3 und da4 hinzugefügt:
# zpool add tank mirror da3 da4
# zpool status -v tank
pool: tank
state: ONLINE
scrub: none requested
config:
NAME STATE READ WRITE CKSUM
tank ONLINE 0 0 0
mirror ONLINE 0 0 0
da1 ONLINE 0 0 0
da2 ONLINE 0 0 0
mirror ONLINE 0 0 0
da3 ONLINE 0 0 0
da4 ONLINE 0 0 0
Ein Pool kann wie folgt entfernt werden. Alle Daten gehen dabei jedoch verloren.
# zpool destroy tank
# zpool status -v tank
cannot open 'tank': no such pool
Folgendes Beispiel erstellt einen Pool, in welchem die Daten auf die Spiegel da1, da2 und da3, da4 verteilt werden.
# zpool create tank mirror da1 da2 mirror da3 da4
Nun kann ein ZFS-Dateisystem innerhalb des Pools erstellt werden. Hier wird das Dateisystem /ports innerhalb vom Pool tank erstellt:
# zfs create tank/ports
In das Dateisystem /ports soll später der Portbaum hinein kommen. Da der Portbaum fast ausschliesslich aus Textdateien besteht, kann eine Komprimierung auf dieses Dateisystem eingeschaltet werden.
# zfs set compression=gzip tank/ports
# zfs get compression tank/ports
NAME PROPERTY VALUE SOURCE
tank/ports compression gzip local
Nun kann das Dateisystem nach /usr/ports gemountet und der Portbaum heruntergeladen werden:
# zfs set mountpoint=/usr/ports tank/ports
# portsnap fetch extract
Jetzt wird ein Dateisystem für die home-Verzeichnisse kreiert. In diesem Dateisystem wird nun ein weiteres für den Benutzer beat erstellt.
# zfs create tank/home
# zfs create tank/home/beat
Für den Benutzer setzen wir nun ein Quota von 1GB fest:
# zfs set quota=1G tank/home/beat
Alle Informationen eines Dateisystems können wie folgt abgefragt werden:
# zfs get all tank/home/beat
NAME PROPERTY VALUE SOURCE
tank/home/beat type filesystem -
tank/home/beat creation Mon May 7 12:42 2007 -
tank/home/beat used 18K -
tank/home/beat available 1024M -
tank/home/beat referenced 18K -
tank/home/beat compressratio 1.00x -
tank/home/beat mounted yes -
tank/home/beat quota 1G local
tank/home/beat reservation none default
tank/home/beat recordsize 128K default
tank/home/beat mountpoint /tank/home/beat default
tank/home/beat sharenfs off default
tank/home/beat checksum on default
tank/home/beat compression off default
tank/home/beat atime on default
tank/home/beat devices on default
tank/home/beat exec on default
tank/home/beat setuid on default
tank/home/beat readonly off default
tank/home/beat jailed off default
tank/home/beat snapdir hidden default
tank/home/beat aclmode groupmask default
tank/home/beat aclinherit secure default
tank/home/beat canmount on default
tank/home/beat shareiscsi off default
tank/home/beat xattr off temporary
tank/home/beat copies 1 default
Nun werden die home-Verzeichnisse nach /usr/home gemountet:
# zfs set mountpoint=/usr/home tank/home
# df -h
Filesystem Size Used Avail Capacity Mounted on
/dev/da0s1a 496M 105M 351M 23% /
devfs 1.0K 1.0K 0B 100% /dev
/dev/da0s1d 989M 12K 910M 0% /tmp
/dev/da0s1f 9.2G 116M 8.3G 1% /usr
/dev/da0s1e 1.9G 310K 1.8G 0% /var
tank 33G 0B 33G 0% /tank
tank/ports 33G 98M 33G 0% /usr/ports
tank/home 33G 0B 33G 0% /usr/home
tank/home/beat 1.0G 128K 1.0G 0% /usr/home/beat
Nun wird versucht, das home-Verzeichnis von beat mit einer zu großen Testdatei zu füllen:
# cd /usr/home/beat/
# dd if=/dev/zero of=bla bs=1M count=2024
# df -h
Filesystem Size Used Avail Capacity Mounted on
/dev/da0s1a 496M 105M 351M 23% /
devfs 1.0K 1.0K 0B 100% /dev
/dev/da0s1d 989M 12K 910M 0% /tmp
/dev/da0s1f 9.2G 116M 8.3G 1% /usr
/dev/da0s1e 1.9G 466K 1.8G 0% /var
tank 32G 128K 32G 0% /tank
tank/ports 32G 98M 32G 0% /usr/ports
tank/home 32G 128K 32G 0% /usr/home
tank/home/beat 1.0G 1.0G 1.5M 100% /usr/home/beat
Das gesetzte Quota verhindet, dass mehr als 1GB Daten in diesem Verzeichnis abgelegt werden. Ist das zuwenig, kann die Quota-Grenze auch erhöht werden:
# zfs set quota=2G tank/home/beat
# df -h | grep beat
tank/home/beat 2.0G 1.0G 2.0G 50% /usr/home/beat
# rm bla
# df -h | grep beat
tank/home/beat 2.0G 128K 2.0G 0% /usr/home/beat
Es lässt sich auch in einem ZFS-Dateisystem Speicherplatz reservieren. Für den Benutzer beat wird nun 1GB Speicherplatz reserviert.
# zfs set reservation=1G tank/home/beat
# zfs get reservation tank/home/beat
NAME PROPERTY VALUE SOURCE
tank/home/beat reservation 1G local
Das home-Verzeichnis von beat ist immer noch gleich gross, in dem darüberliegenden Dateisystemen ist der reservierte Platz nun als besetzt markiert. Der Benutzer beat hat nun also immer mind. 1GB zur Verfügung, egal wieviel Platz andere Benutzer verbrauchen.
# zfs list
NAME USED AVAIL REFER MOUNTPOINT
tank 1.10G 32.1G 18K /tank
tank/home 1.00G 32.1G 20K /usr/home
tank/home/beat 25.5K 2.00G 25.5K /usr/home/beat
tank/ports 97.8M 32.1G 97.8M /usr/ports
Der reservierte Speicherplatz kann auch wieder aufgehoben werden. In den höherliegenden Dateisystemen wird der Speicherplatz nun wieder freigegeben:
# zfs set reservation=0 tank/home/beat
# zfs list
NAME USED AVAIL REFER MOUNTPOINT
tank 98.0M 33.1G 18K /tank
tank/home 45.5K 33.1G 20K /usr/home
tank/home/beat 25.5K 2.00G 25.5K /usr/home/beat
tank/ports 97.8M 33.1G 97.8M /usr/ports
Nun wird ein weiteres Benutzerverzeichnis erstellt und dieses mit Daten gefüllt:
# zfs create tank/home/andereruser
# dd if=/dev/zero of=/usr/home/andereruser/wichtig count=2000
2000+0 records in
2000+0 records out
1024000 bytes transferred in 0.232209 secs (4409821 bytes/sec)
# pwd
/usr/home/andereruser
# echo "Hallo" > Datei
# ll
total 1027
-rw-r--r-- 1 root wheel 6 May 7 13:08 Datei
-rw-r--r-- 1 root wheel 1024000 May 7 13:07 wichtig
Nun kann ein Snapshot aller Benutzerverzeichnisse gezogen werden. Durch die -r-Option werden auch Snapshots von darunterliegenden Dateissystemen gemacht.
# zfs snapshot -r tank/home@now
# zfs list -t snapshot
NAME USED AVAIL REFER MOUNTPOINT
tank/home@now 0 - 21K -
tank/home/andereruser@now 0 - 1.02M -
tank/home/beat@now 0 - 27.5K -
Nun werden die Daten verändert.
# pwd
/usr/home/andereruser
# rm wichtig
# echo "Hallo2" >> Datei
# echo "Neu" > DateiNeu
# ls -l
total 2
-rw-r--r-- 1 root wheel 13 May 7 13:09 Datei
-rw-r--r-- 1 root wheel 4 May 7 13:09 DateiNeu
Die gezogenen Snapshots sind wie Dateisysteme sichtbar und können auch so genutzt werden.
# zfs list
NAME USED AVAIL REFER MOUNTPOINT
tank 99.0M 33.1G 18K /tank
tank/home 1.09M 33.1G 21K /usr/home
tank/home@now 0 - 21K -
tank/home/andereruser 1.04M 33.1G 20K /usr/home/andereruser
tank/home/andereruser@now 1.02M - 1.02M -
tank/home/beat 27.5K 2.00G 27.5K /usr/home/beat
tank/home/beat@now 0 - 27.5K -
tank/ports 97.8M 33.1G 97.8M /usr/ports
Ein Snapshot kann jederzeit zurückgespielt werden. Dabei werden alle Änderungen, die seit dem Snapshot gemacht wurden, rückgängig gemacht.
# zfs rollback -r tank/home/andereruser@now
# ll
total 1028
-rw-r--r-- 1 root wheel 6 May 7 13:08 Datei
-rw-r--r-- 1 root wheel 1024000 May 7 13:07 wichtig
# cat Datei
Hallo
Benötigt man den Snapshot nicht mehr, kann dieser gelöscht werden.
# zfs destroy -r tank/home@now
Soll eine Festplatte ausgetauscht werden, kann man diese zuerst offline setzten. Danach werden keine Lese- und Schreiboperationen mehr auf das Laufwerk ausgeführt.
# zpool offline tank da4
Bringing device da4 offline
# zpool status
pool: tank
state: DEGRADED
status: One or more devices has been taken offline by the administrator.
Sufficient replicas exist for the pool to continue functioning in a
degraded state.
action: Online the device using 'zpool online' or replace the device with
'zpool replace'.
scrub: none requested
config:
NAME STATE READ WRITE CKSUM
tank DEGRADED 0 0 0
mirror ONLINE 0 0 0
da1 ONLINE 0 0 0
da2 ONLINE 0 0 0
mirror DEGRADED 0 0 0
da3 ONLINE 0 0 0
da4 OFFLINE 0 0 0
errors: No known data errors
Nachdem das Laufwerk getauscht wurde, kann dieses wieder aktiviert werden:
# zpool online tank da4
Bringing device da4 online
Das ausgetauschte Laufwerk wird nun mit den Daten des gespiegelten Laufwerks synchronisiert.
# zpool status
pool: tank
state: ONLINE
status: One or more devices is currently being resilvered. The pool will
continue to function, possibly in a degraded state.
action: Wait for the resilver to complete.
scrub: resilver in progress, 82.43% done, 0h0m to go
config:
NAME STATE READ WRITE CKSUM
tank ONLINE 0 0 0
mirror ONLINE 0 0 0
da1 ONLINE 0 0 0
da2 ONLINE 0 0 0
mirror ONLINE 0 0 0
da3 ONLINE 0 0 0
da4 ONLINE 0 0 0
errors: No known data errors
Ist das Synchronisieren fertig, kann man nachschauen, ob dabei Fehler aufgetreten sind.
# zpool status
pool: tank
state: ONLINE
status: One or more devices is currently being resilvered. The pool will
continue to function, possibly in a degraded state.
action: Wait for the resilver to complete.
scrub: resilver completed with 0 errors on Mon May 7 13:32:24 2007
config:
NAME STATE READ WRITE CKSUM
tank ONLINE 0 0 0
mirror ONLINE 0 0 0
da1 ONLINE 0 0 0
da2 ONLINE 0 0 0
mirror ONLINE 0 0 0
da3 ONLINE 0 0 0
da4 ONLINE 0 0 0
errors: No known data errors
Die ZFS-Pools können auch täglich durch die periodic-Scripte geprüft werden:
# echo 'daily_status_zfs_enable="YES"' >> /etc/periodic.conf
Danach findet man täglich in den daily-Mails den Status aller Pools:
Checking status of zfs pools:
all pools are healthy
Weitere Informationen zu ZFS findet man im Quickstart-Guide, im äusserst ausführlichen ZFS-Handbuch von OpenSolaris und in den Manpages zpool(1) und zfs(1).