ZFS должна быть классной, но меня немного бесит, что она словно застряла в прошлом — даже до того, как её признали крутой и лучшей файловой системой. Она негибкая, ей не хватает современной интеграции с флеш-памятью и она не поддерживается напрямую большинством операционных систем. Но я храню все свои ценные данные на ZFS, поскольку именно она обеспечивает наилучший уровень защиты для условий SOHO (малый офис/домашний офис). И вот почему.
Первая директива систем хранения: не возвращать неправильные данные!
В своих статьях о FreeNAS я настойчиво повторял, что «ZFS — самая лучшая файловая система», но если вы посмотрите мои сообщения в социальных медиа, то станет ясно, что мне она на самом деле не совсем нравится. Я пришёл к выводу, что такое противоречие требует объяснения и контекста, так что рискнём потревожить фанатов ZFS и сделаем это.
Когда ZFS впервые появилась в 2005 году, она была абсолютно своевременной, но она застряла там до сих пор. Разработчики ZFS сделали много правильных вещей, объединив лучшие функции диспетчера томов с файловой системой «зеттабайтного масштаба» в Solaris 10:
Когда появилась ZFS, это была революционная система, по сравнению со старыми диспетчерами томов и файловыми системами. И Sun открыла бóльшую часть исходного кода ZFS, позволив портировать её на другие операционные системы. Как любимая игрушка всей индустрии, ZFS быстро появилась на Linux и FreeBSD, и даже Apple начала внедрять её как часть файловой системы следующего поколения в Mac OS X! Будущее казалось таким светлым!
Но что-то ужасное случилось с ZFS на пути к её триумфу: судебные иски, проблемы с лицензиями и FUD — тактика психологической манипуляции от недоброжелателей.
Первые тучи появились в 2007 году, когда NetApp подала иск к Sun на основании того, что ZFS нарушает их патенты на WAFL. Sun ответила встречным иском в том же году — и юридические тяжбы затянулись. Хотя в ZFS определённо не было кода NetApp, но механизм копирования при записи в снапшоты был похож на WAFL, и некоторые из нас в индустрии обеспокоились, что иск NetApp повлияет на доступность открытых исходников ZFS. Этих рисков оказалось достаточно для Apple, чтобы отказаться от поддержки ZFS в Mac OS X 10.6 “Snow Leopard” прямо перед выпуском этой ОС.
Тогда Sun переживала трудные времена, и Oracle воспользовалась моментом для покупки компании. Это посеяло новые сомнения о будущем ZFS, поскольку Oracle известна как не большой любитель широкой общественной поддержки свободных проектов. А лицензия CDDL, которую Oracle применила к коду ZFS, признана несовместимой с GPLv2, которая используется в Linux, что делает невозможным использование ZFS в самой популярной в мире ОС для серверов.
Хотя проект OpenSolaris продолжился и после приобретения Oracle, а ZFS включили во FreeBSD, но это было в значительной степени за пределами корпоративного сектора. Конечно, NexentaStor и GreenBytes помогли продвинуть ZFS в корпоративном секторе, но недостаток поддержки серверов Sun со стороны Oracle тоже начал влиять на ситуацию.
OpenZFS практически не отличается от той файловой системы, что была десять лет назад.
Многие продолжают скептически относиться к дедупликации, которая требует много дорогой памяти. И я действительно имею в виду дорогой: практически каждый ZFS FAQ однозначно требует наличия памяти только ECC и минимум 8 ГБ. По моему собственному опыту с FreeNAS, для активного маленького сервера с ZFS подойдёт 32 ГБ, а это стоит $200-300 даже по сегодняшним ценам.
И ZFS так и по-настоящему не приспособился к флеш-памяти, которая сейчас используется повсеместно. Хотя флеш можно использовать для кэшей ZIL и L2ARC, это сомнительное преимущество для систем с достаточным количеством RAM, и у ZFS нет настоящей функции гибридного хранилища данных. Смехотворно, что в документации ZFS повсеместно упоминаются несколько гигабайт флеш-памяти SLC, когда на рынке уже есть многотерабайтные диски 3D NAND. И никто не говорит о NVMe, хотя это стандарт для высокопроизводительых ПК.
И есть ещё вопрос гибкости, точнее, её отсутствия. Если вы создали том ZFS, то он практически зафиксирован на всю жизнь. Есть только три способа расширить пул хранения:
Кроме третьего способа, у вас нет возможности уменьшить пул ZFS. Хуже того, вы не можете изменить тип защиты данных без пересборки всего пула, в том числе добавить второй и третий диски чётности. FreeNAS добросовестно тратит огромное количество времени, пытаясь отговорить новичков от использования RAID-Z1[1], и жалуется, если они всё равно выбирают такую схему.
Всё это может показаться мелкими, незначительными придирками, но в совокупности они субъективно отправляют ZFS в средние века, после использования Drobo, Synology или современных облачных систем хранения. С ZFS вам нужно «купить диски, много памяти, создать RAID-массив и никогда его больше трогать», что не совсем соответствует современному использованию систем хранения[2].
Наверное, я представил ZFS не совсем в выгодном свете. Когда-то она была революционной, но сейчас начинает проявлять ограничения и выпадать из контекста современного мира с флеш-хранением данных. Так есть ли альтернативы?
В Linux несколько приличных диспетчеров томов и файловых систем, а большинство используют LVM или MD и ext4. Спецов по файловым системам очень порадовала Btrfs, которая сочетает в себе функции диспетчера томов и файловой системы в стиле ZFS, но с дополнительной гибкостью за пределами того, на чём шлёпнулась ReiserFS. И Btrfs действительно могла бы стать «ZFS для Linux», но не так давно разработка споткнулась, после ужасного прошлогоднего бага с потерей данных с рейдах RAID 5 и 6, и больше о них почти ничего не слышно. Но я по-прежнему думаю, что через пять лет буду рекомендовать пользователям Linux использовать Btrfs, особенно с её мощным потенциалом для применения в контейнерах[3].
Для Windows компания Microsoft тоже выкатывает собственную файловую систему нового поколения ReFS с использованием деревьев B+ (похоже на Btrfs), с сумасшедшим масштабированием и функциями стойкости и защиты данных[4]. В сочетании со Storage Spaces, у Microsoft будет жизнеспособная система хранения следующего поколения для Windows Server, которая может даже использовать SSD и 3D-XPoint как уровень или кэш.
И есть ещё Apple, которая по слухам несколько раз меняла систему хранения, до того как остановиться на APFS, которая вышла в этом году в macOS High Sierra. APFS во многом похожа на Btrfs и ReFS, хотя реализована совершенно иначе, с большей ориентацией на пользователя. Уступая в некоторых сферах (пользовательские данные не проверяются контрольной суммой и не поддерживается сжатие), APFS — именно та система, которая нужна для iOS и macOS. И APFS — это последний гвоздь в гроб идеи «ZFS на Mac OS X».
В каждой из трёх основных ОС теперь есть файловая система нового поколения (и диспетчер томов). В Linux есть Btrfs, в Windows — ReFS и Storage Spaces, а в macOS есть APFS. FreeBSD вроде бы сохранила приверженность ZFS, но это незначительная часть рынка. И каждая система корпоративного уровня уже продвинулась намного дальше того, что может делать ZFS и системы корпоративного уровня на базе ZFS от Sun, Nexenta и iXsystems.
Но ZFS по-прежнему намного превосходит старые файловые системы для домашнего пользователя. Из-за отсутствия проверки целостности, избыточности и восстановления после ошибок NTFS (Windows), HFS+ (macOS) и ext3/4 (Linux) абсолютно не подходят для долговременного хранения данных. И даже ReFS и APFS из-за отсутствия проверки целостности не подходят там, где потеря данных неприемлема.
Грустно это признавать, но на 2017 год ZFS — лучшая файловая система для долговременного широкомасштабного хранения данных. Хотя иногда и сложно с ней работать (кроме FreeBSD, Solaris и специализированных устройств), но надёжность и проверенность делают ZFS единственным заслуживающим доверия инструментом для хранения данных за пределами корпоративных систем хранения. В конце концов, надёжное хранение данных — это единственное, что действительно должна делать файловая система. Все мои важные данные сразу идут в ZFS, от фотографий до музыки, от фильмов до офисных файлов. Ещё нескоро я доверюсь чему-нибудь кроме ZFS!
1. Для современных больших дисков предпочтительнее RAID-Z2 и RAID-Z3 с большей избыточностью.↑
2. Странно, хотя множественные пулы и съёмные диски отлично работают на ZFS, почти никто не говорит о таком варианте использования. Всегда речь идёт об одном пуле под названием “tank”, который включает в себя все диски в системе.↑
3. Одна вещь, которой по-настоящему не хватает в Btrfs — это поддержки флеш, и особенно гибридных систем хранения. Но лично я бы предпочёл, чтобы они сначала реализовали поддержку RAID-6.↑
4. Хотя контрольные суммы для данных в ReFS по-прежнему отключены по умолчанию.↑
Революция ZFS. Около 2006 года
В своих статьях о FreeNAS я настойчиво повторял, что «ZFS — самая лучшая файловая система», но если вы посмотрите мои сообщения в социальных медиа, то станет ясно, что мне она на самом деле не совсем нравится. Я пришёл к выводу, что такое противоречие требует объяснения и контекста, так что рискнём потревожить фанатов ZFS и сделаем это.
Когда ZFS впервые появилась в 2005 году, она была абсолютно своевременной, но она застряла там до сих пор. Разработчики ZFS сделали много правильных вещей, объединив лучшие функции диспетчера томов с файловой системой «зеттабайтного масштаба» в Solaris 10:
- ZFS достигла такого уровня масштабируемости, который должна иметь каждая современная файловая система, практически без ограничений на количество данных и метаданных и размер файлов.
- ZFS проверяет контрольные суммы всех данных и метаданных для обнаружения повреждений, это совершенно необходимая функция для долговременного крупномасштабного хранения данных.
- Когда ZFS выявляет ошибку, то может автоматически восстановить данные с зеркал, блоков чётности или альтернативных мест хранения.
- В систему встроены зеркалирование и RAID-Z, за счёт чего многочисленные накопители органично объединяются в один логический том.
- ZFS имеет надёжные функции для подготовки снапшотов и зеркал, в том числе возможность пошагово обновлять данные на других томах.
- Данные можно сжимать на лету, также поддерживается дедупликация.
Когда появилась ZFS, это была революционная система, по сравнению со старыми диспетчерами томов и файловыми системами. И Sun открыла бóльшую часть исходного кода ZFS, позволив портировать её на другие операционные системы. Как любимая игрушка всей индустрии, ZFS быстро появилась на Linux и FreeBSD, и даже Apple начала внедрять её как часть файловой системы следующего поколения в Mac OS X! Будущее казалось таким светлым!
Контрольные суммы для пользовательских данных необходимы, иначе вы неизбежно потеряете данные: «Почему в больших дисках требуется проверка целостности данных» и «Первая директива систем хранения: не терять данные»
С 2007 по 2010-й: ZFS пошла под откос
Но что-то ужасное случилось с ZFS на пути к её триумфу: судебные иски, проблемы с лицензиями и FUD — тактика психологической манипуляции от недоброжелателей.
Первые тучи появились в 2007 году, когда NetApp подала иск к Sun на основании того, что ZFS нарушает их патенты на WAFL. Sun ответила встречным иском в том же году — и юридические тяжбы затянулись. Хотя в ZFS определённо не было кода NetApp, но механизм копирования при записи в снапшоты был похож на WAFL, и некоторые из нас в индустрии обеспокоились, что иск NetApp повлияет на доступность открытых исходников ZFS. Этих рисков оказалось достаточно для Apple, чтобы отказаться от поддержки ZFS в Mac OS X 10.6 “Snow Leopard” прямо перед выпуском этой ОС.
Вот отличный блог о ZFS и Apple от Адама Левенталя, который работал над этим проектом в компании: ZFS: Apple’s New Filesystem That Wasn’t
Тогда Sun переживала трудные времена, и Oracle воспользовалась моментом для покупки компании. Это посеяло новые сомнения о будущем ZFS, поскольку Oracle известна как не большой любитель широкой общественной поддержки свободных проектов. А лицензия CDDL, которую Oracle применила к коду ZFS, признана несовместимой с GPLv2, которая используется в Linux, что делает невозможным использование ZFS в самой популярной в мире ОС для серверов.
Хотя проект OpenSolaris продолжился и после приобретения Oracle, а ZFS включили во FreeBSD, но это было в значительной степени за пределами корпоративного сектора. Конечно, NexentaStor и GreenBytes помогли продвинуть ZFS в корпоративном секторе, но недостаток поддержки серверов Sun со стороны Oracle тоже начал влиять на ситуацию.
Какие проблемы у ZFS сейчас?
OpenZFS практически не отличается от той файловой системы, что была десять лет назад.
Многие продолжают скептически относиться к дедупликации, которая требует много дорогой памяти. И я действительно имею в виду дорогой: практически каждый ZFS FAQ однозначно требует наличия памяти только ECC и минимум 8 ГБ. По моему собственному опыту с FreeNAS, для активного маленького сервера с ZFS подойдёт 32 ГБ, а это стоит $200-300 даже по сегодняшним ценам.
И ZFS так и по-настоящему не приспособился к флеш-памяти, которая сейчас используется повсеместно. Хотя флеш можно использовать для кэшей ZIL и L2ARC, это сомнительное преимущество для систем с достаточным количеством RAM, и у ZFS нет настоящей функции гибридного хранилища данных. Смехотворно, что в документации ZFS повсеместно упоминаются несколько гигабайт флеш-памяти SLC, когда на рынке уже есть многотерабайтные диски 3D NAND. И никто не говорит о NVMe, хотя это стандарт для высокопроизводительых ПК.
И есть ещё вопрос гибкости, точнее, её отсутствия. Если вы создали том ZFS, то он практически зафиксирован на всю жизнь. Есть только три способа расширить пул хранения:
- Заменить абсолютно все диски в пуле на диски большей ёмкости (что классно, но дорого).
- Создать дисковую последовательность с другим набором дисков (что может привести к несбалансированной производительности, избыточности и куче других потенциально глупых ошибок).
- Построить новый пул и перенести туда наборы данных командой
zfs send(так поступаю я, хотя тут свои хитрости).
Кроме третьего способа, у вас нет возможности уменьшить пул ZFS. Хуже того, вы не можете изменить тип защиты данных без пересборки всего пула, в том числе добавить второй и третий диски чётности. FreeNAS добросовестно тратит огромное количество времени, пытаясь отговорить новичков от использования RAID-Z1[1], и жалуется, если они всё равно выбирают такую схему.
Всё это может показаться мелкими, незначительными придирками, но в совокупности они субъективно отправляют ZFS в средние века, после использования Drobo, Synology или современных облачных систем хранения. С ZFS вам нужно «купить диски, много памяти, создать RAID-массив и никогда его больше трогать», что не совсем соответствует современному использованию систем хранения[2].
Какие варианты?
Наверное, я представил ZFS не совсем в выгодном свете. Когда-то она была революционной, но сейчас начинает проявлять ограничения и выпадать из контекста современного мира с флеш-хранением данных. Так есть ли альтернативы?
В Linux несколько приличных диспетчеров томов и файловых систем, а большинство используют LVM или MD и ext4. Спецов по файловым системам очень порадовала Btrfs, которая сочетает в себе функции диспетчера томов и файловой системы в стиле ZFS, но с дополнительной гибкостью за пределами того, на чём шлёпнулась ReiserFS. И Btrfs действительно могла бы стать «ZFS для Linux», но не так давно разработка споткнулась, после ужасного прошлогоднего бага с потерей данных с рейдах RAID 5 и 6, и больше о них почти ничего не слышно. Но я по-прежнему думаю, что через пять лет буду рекомендовать пользователям Linux использовать Btrfs, особенно с её мощным потенциалом для применения в контейнерах[3].
Для Windows компания Microsoft тоже выкатывает собственную файловую систему нового поколения ReFS с использованием деревьев B+ (похоже на Btrfs), с сумасшедшим масштабированием и функциями стойкости и защиты данных[4]. В сочетании со Storage Spaces, у Microsoft будет жизнеспособная система хранения следующего поколения для Windows Server, которая может даже использовать SSD и 3D-XPoint как уровень или кэш.
И есть ещё Apple, которая по слухам несколько раз меняла систему хранения, до того как остановиться на APFS, которая вышла в этом году в macOS High Sierra. APFS во многом похожа на Btrfs и ReFS, хотя реализована совершенно иначе, с большей ориентацией на пользователя. Уступая в некоторых сферах (пользовательские данные не проверяются контрольной суммой и не поддерживается сжатие), APFS — именно та система, которая нужна для iOS и macOS. И APFS — это последний гвоздь в гроб идеи «ZFS на Mac OS X».
В каждой из трёх основных ОС теперь есть файловая система нового поколения (и диспетчер томов). В Linux есть Btrfs, в Windows — ReFS и Storage Spaces, а в macOS есть APFS. FreeBSD вроде бы сохранила приверженность ZFS, но это незначительная часть рынка. И каждая система корпоративного уровня уже продвинулась намного дальше того, что может делать ZFS и системы корпоративного уровня на базе ZFS от Sun, Nexenta и iXsystems.
Но ZFS по-прежнему намного превосходит старые файловые системы для домашнего пользователя. Из-за отсутствия проверки целостности, избыточности и восстановления после ошибок NTFS (Windows), HFS+ (macOS) и ext3/4 (Linux) абсолютно не подходят для долговременного хранения данных. И даже ReFS и APFS из-за отсутствия проверки целостности не подходят там, где потеря данных неприемлема.
Позиция автора: используйте ZFS (пока)
Грустно это признавать, но на 2017 год ZFS — лучшая файловая система для долговременного широкомасштабного хранения данных. Хотя иногда и сложно с ней работать (кроме FreeBSD, Solaris и специализированных устройств), но надёжность и проверенность делают ZFS единственным заслуживающим доверия инструментом для хранения данных за пределами корпоративных систем хранения. В конце концов, надёжное хранение данных — это единственное, что действительно должна делать файловая система. Все мои важные данные сразу идут в ZFS, от фотографий до музыки, от фильмов до офисных файлов. Ещё нескоро я доверюсь чему-нибудь кроме ZFS!
Сноски
1. Для современных больших дисков предпочтительнее RAID-Z2 и RAID-Z3 с большей избыточностью.↑
2. Странно, хотя множественные пулы и съёмные диски отлично работают на ZFS, почти никто не говорит о таком варианте использования. Всегда речь идёт об одном пуле под названием “tank”, который включает в себя все диски в системе.↑
3. Одна вещь, которой по-настоящему не хватает в Btrfs — это поддержки флеш, и особенно гибридных систем хранения. Но лично я бы предпочёл, чтобы они сначала реализовали поддержку RAID-6.↑
4. Хотя контрольные суммы для данных в ReFS по-прежнему отключены по умолчанию.↑
