فایل سیستم ZFS ؛ یک سیستم فایل انقلابی جدید است که با ویژگی ها و مزایایی که امروزه در هیچ سیستم فایل دیگری موجود نیست ،اساساً نحوه مدیریت فایل سیستم ها را تغییر می دهد. ZFS ؛ “سیستم فایلی قدرتمند ، مقیاس پذیر و آسان برای مدیریت” ؛ است.
ZFS Pooled Storage
Pooled Storage
(ظرفیتی هستند که از منابع ذخیره‌سازی فیزیکی متفاوت در یک محیط ذخیره‌سازی مشترک جمع‌آوری می‌شوند. این ظرفیت ها را می‌توان در اندازه‌های مختلف پیکربندی کرد و مزایای متعددی از جمله بهبود عملکرد، مدیریت و حفاظت از داده‌ها را ارائه کرد.)
ZFS ، از مفهوم Pooled Storage برای مدیریت ذخیره سازی فیزیکی استفاده می کند. از لحاظ تاریخی، سیستم های فایل بر روی یک دستگاه فیزیکی واحد ساخته می شدند. برای پرداختن به چندین دستگاه و ایجاد افزونگی داده ها، مفهوم مدیر حجم برای ارائه نمایشی از یک دستگاه معرفی شد تا سیستم فایل برای استفاده از چندین دستگاه نیازی به اصلاح نداشته باشد. این طراحی، لایه دیگری از پیچیدگی را اضافه کرد و در نهایت از پیشرفت سیستم فایل خاصی جلوگیری کرد زیرا سیستم فایل هیچ کنترلی بر قرارگیری فیزیکی داده ها روی حجم های مجازی نداشت.
ZFS ، مدیریت حجم را به طور کلی حذف می کند. ZFS ، به جای اینکه شما را مجبور به ایجاد حجم های مجازی کند، دستگاه ها را در یک فضای ذخیره سازی جمع می کند. فضای ذخیره‌سازی؛ ویژگی‌های فیزیکی ذخیره‌سازی (طرح‌بندی دستگاه، افزونگی داده‌ها و غیره) را توصیف می‌کند و به‌عنوان یک ذخیره‌سازی داده دلخواه عمل می‌کند که می‌توان از آن سیستم‌های فایل ایجاد کرد. سیستم های فایل دیگر محدود به دستگاه های جداگانه نیستند، و به آنها اجازه می دهد فضای دیسک را با تمام سیستم های فایل موجود در Pooled Storage به اشتراک بگذارند. دیگر نیازی به تعیین اندازه فایل سیستم ندارید، زیرا سیستم های فایل به طور خودکار در فضای دیسک اختصاص داده شده به Pooled Storage رشد می کنند. هنگامی که فضای ذخیره‌سازی جدید اضافه می‌شود، همه سیستم‌های فایل در Pooled Storage می‌توانند بلافاصله از فضای دیسک اضافی بدون کار اضافی استفاده کنند.
از بسیاری جهات، Pooled Storage مشابه سیستم حافظه مجازی کار می‌کند: وقتی یک حافظه DIMM به یک سیستم اضافه می‌شود، سیستم عامل شما را مجبور نمی‌کند دستوراتی را برای پیکربندی حافظه و اختصاص آن به فرآیندهای جداگانه اجرا کنید. تمام فرآیندهای روی سیستم به طور خودکار از حافظه اضافی استفاده می کنند.
Transactional Semantics
علم لغات و معانی تبادلی
Z
ZFS یک سیستم فایل تراکنشی است، به این معنی که وضعیت سیستم فایل، همیشه روی دیسک ثابت است. سیستم‌های فایل سنتی، داده‌ها را در جای خود بازنویسی می‌کنند، به این معنی که اگر سیستم، برای مثال، بین زمان تخصیص یک بلوک داده و زمانی که به یک دایرکتوری پیوند داده می‌شود، قدرت خود را از دست بدهد، سیستم فایل در حالت ناسازگار باقی می‌ماند. از لحاظ تاریخی، این مشکل با استفاده از دستور fsck حل شد. این دستور وظیفه بررسی و تأیید وضعیت فایل سیستم و تلاش برای ترمیم هرگونه ناهماهنگی در طول فرآیند را بر عهده داشت. این مشکل سیستم های فایل ناسازگار باعث درد شدید مدیران شد و دستور fsck هرگز تضمینی برای رفع تمام مشکلات احتمالی نبود. اخیراً سیستم های فایل مفهوم ژورنال را معرفی کرده اند. فرآیند ژورنال کردن، اقدامات را در یک ژورنال جداگانه ثبت می‌کند، که در صورت بروز خرابی سیستم، می‌توان آنها را با خیال راحت دوباره پخش کرد. این فرآیند سربار غیرضروری را ایجاد می کند زیرا داده ها باید دو بار نوشته شوند، که اغلب منجر به مجموعه جدیدی از مشکلات می شود، مانند زمانی که مجله نمی تواند به درستی پخش شود.
با یک سیستم فایل تراکنشی، داده ها با استفاده از معنایی کپی روی نوشتن مدیریت می شوند. داده ها هرگز رونویسی نمی شوند و هر دنباله ای از عملیات یا به طور کامل متعهد می شود یا به طور کامل نادیده گرفته می شود. بنابراین، سیستم فایل هرگز نمی تواند از طریق از دست دادن تصادفی برق یا خرابی سیستم خراب شود. اگرچه ممکن است آخرین داده های نوشته شده از بین بروند، خود سیستم فایل همیشه سازگار خواهد بود. علاوه بر این، داده های همزمان همیشه قبل از بازگشت نوشته می شوند، بنابراین هرگز از بین نمی روند.
Checksums and Self-Healing Data
با ZFS، تمام داده ها و ابرداده ها با استفاده از یک الگوریتم کنترلی قابل انتخاب توسط کاربر تأیید می شوند. سیستم‌های فایل سنتی که تأیید صحت چک‌سوم را ارائه می‌کنند، به دلیل نیاز به لایه مدیریت حجم و طراحی سیستم فایل سنتی، آن را بر اساس هر بلوک انجام می‌دهند. طراحی سنتی به این معنی است که برخی از خرابی‌ها، مانند نوشتن یک بلوک کامل در یک مکان نادرست، می‌تواند منجر به داده‌هایی شود که نادرست هستند اما هیچ خطای جمع‌بندی کنترلی ندارند. مجموع مقابله اى(checksum) ZFS ، به‌گونه‌ای ذخیره می‌شوند که این خرابی‌ها شناسایی شده و به‌خوبی قابل بازیابی باشند. تمام تأیید جمع‌بندی و بازیابی اطلاعات در لایه سیستم فایل انجام می‌شود و برای برنامه‌ها شفاف است.
علاوه بر این، ZFS داده های خود درمانی را ارائه می دهد. ZFS از Pooled Storage با سطوح مختلف افزونگی داده پشتیبانی می کند.
هنگامی که یک بلوک داده ناصحیح/مضر شناسایی می شود، ZFS داده های صحیح را از یک نسخه اضافی دیگر ” استخراج و گردآوری ” می کند و داده های ناصحیح/مضر را تعمیر می کند و آن را با داده های صحیح جایگزین می کند.
مقیاس پذیری بی نظیر
یک عنصر کلیدی طراحی سیستم فایل ZFS ، مقیاس پذیری است. خود سیستم فایل، 128 بیتی است که امکان ذخیره سازی 256 کوادریلیون زتابایت را فراهم می کند. همه اَبَرداده‌ها به صورت پویا تخصیص داده می‌شوند، بنابراین نیازی به محدود کردن مقیاس‌پذیری سیستم فایل در اولین ایجاد آن نیست. همه الگوریتم ها با در نظر داشتن ،مقیاس پذیری نوشته شده اند. دایرکتوری ها می توانند تا 248 (256 تریلیون) ورودی داشته باشند، و هیچ محدودیتی در تعداد سیستم های فایل یا تعداد فایل هایی که می توانند در یک سیستم فایل وجود داشته باشند، وجود ندارد.
یک عکس فوری، یک کپی فقط خواندنی از یک سیستم فایل یا حجم است. عکس های فوری را می توان به سرعت و به راحتی ایجاد کرد. اصلا، عکس‌های فوری فضای دیسک اضافی را در Pool Storage مصرف نمی‌کنند.
با تغییر داده‌های درون مجموعه داده فعال، عکس فوری با ادامه ارجاع داده‌های قدیمی، فضای دیسک را مصرف می‌کند. در نتیجه، عکس فوری از بازگرداندن داده ها به Pool Storage جلوگیری می کند.
Simplified Administration
مدیریت ساده شده
مهمتر از همه، ZFS یک مدل مدیریت بسیار ساده شده را ارائه می دهد. ZFS با استفاده از طرح‌بندی سیستم فایل سلسله مراتبی، خاصیت وراثتی ، و مدیریت خودکار نقاط اتصال و معنای اشتراک NFS، ایجاد و مدیریت فایل‌های سیستم‌ها را بدون نیاز به چندین دستور یا ویرایش فایل‌های پیکربندی آسان می‌کند. شما به راحتی می توانید سهمیه ها یا رزروها را تنظیم کنید، فشرده سازی را روشن یا خاموش کنید، یا نقاط نصب را برای سیستم های فایل متعدد با یک فرمان واحد مدیریت کنید. می‌توانید دستگاه‌ها را بدون یادگیری مجموعه‌ای جداگانه از دستورات مدیریت حجم، بررسی یا جایگزین کنید. می‌توانید جریان‌های عکس فوری سیستم فایل را ارسال و دریافت کنید.
ZFS سیستم های فایل را از طریق سلسله مراتبی مدیریت می کند که امکان مدیریت ساده ویژگی هایی مانند سهمیه ها، رزروها، فشرده سازی و نقاط اتصال را فراهم می کند. در این مدل، فایل سیستم ها نقطه مرکزی کنترل هستند. خود سیستم های فایل، بسیار ارزان هستند (معادل ایجاد دایرکتوری جدید)، بنابراین شما تشویق می شوید که برای هر کاربر، پروژه، فضای کاری و غیره؛ یک فایل سیستم ایجاد کنید. این طراحی شما را قادر می سازد تا نقاط مدیریتی دقیقی را تعریف کنید.
منبع :
