[이론 내용] ZFS란?

 

 

 

 

🚀 ZFS란?

    🔽 개요

        📦 소개

ZFS는 Zettabyte File System의 약자로 Sun Microsystem에서 만든 File System이고, Solaris에 탑재 된 File System이에요.
Sun Microsystem은 현재 Oracle에 인수가 된 상황인데, 이 때, Oracle이 ZFS를 클로즈드 소스(오픈 소스의 반대; 유료화) 로 전환하자 그에 불만을 가진 개발자들이 OpenZFS라는 Open Source ZFS 프로젝트를 만들어 갈라지게 되었어요.

ZFS는 File System과 논리 볼륨 관리자가 통합되어 DATA 손상에 대한 광범위한 보로를 제공하고, 높은 Storage 용량을 지원하며, 지속적인 Data 무결성 검사 및 자동 복구, Raid-Z 기술을 통해 RAID를 File System에서 Native로 지원하게 해주는 친구에요.

또한, 스냅샷이나 압축, 중복 제거 기능 등을 File System에서 지원하며, NFSv4 ACL을 완벽하게 지원한답니다.

 

 

 

    🔽 특징

ZFS는 아주 강력한 File System인데요.
다른 File System에서는 지원하지 않는 기능을 Native로 안정적으로 지원하고 있어요.

 

제        목	내       용
File System과 볼륨 관리자 통합	1. RAID Card와 같은 별도 Hardware나, 특별한 Software 없이 RAID를 Native로 매우 안정적으로 지원. 2. 특별한 장치 없이 캐시 드라이브 추가 가능. 3. 데이터 블록의 위치를 알고 있기 때문에 빠른 속도로 시실버링 가능. ZFS는 File System과 볼륨 관리자의 역할을 겸하기 때문에 RAID를 File System에서 지원. 또한, 캐시 용도의 드라이브를 추가할 수 있고, 일반적인 RAID와 달리 어떤 블록에 DATA가 저장되어 있는지 알기 때문에 빠른 DATA 리실버링이 가능.
DATA 무결성	File System에서 어떤 DISK에 DATA를 저장한다 할지라도 저장된 일정 DATA는 변형되고 파괴된다. 사용자의 실수나 HDD가 파괴되는 것 말고도 OS가 감지할 수 없는 DATA 파괴 또한 가능. 이러한 이유는 느슨하게 연결된 Cable이 원인일 수도 있고, 외부 진동일수도 있으며, 자연 방사선의 영향으로 Bit가 뒤집힐 수도 있다. 일반적인 DATA 무결성을 보장하지 않는 File System에서는 DATA가 파괴된지 알 수 없다. 이에 반해 ZFS의 경우 DATA 파괴를 막을 순 없으나, 파괴된 DATA를 자동으로 복구할 수 있는 방법을 제공. 해당 기능이 scrup.
Copy-On-Write	Copy-On-Write 트랜잭션은 쓰기 전 내용을 복사하는 것이나, ZFS가 DATA를 사용하기 전 해당 DATA 사본을 만드는 것은 아니다. 만약 Copy-On-Write이 없는 File System을 사용하는 HDD A가 있을 때, 해당 HDD 안 특정 DATA를 B 라는 DATA로 수정 (쓰기) 한다고 가정하면 A에 저장된 DATA Block에 B라는 DATA를 덮어쓰는 작업을 하게 된다. 이 때, DATA를 입력하다 어떤 문제(갑자기 전원이 내려가는 상황, OS의 문제로 오류 발생 등)가 발생하게 되면 A와 B DATA는 파괴 및 손실 된다. 하지만, ZFS에서는 A라는 DATA를 B라고 변경해야 할 때, A DATA는 그대로 두고, 새로운 Block을 할당하여 B라는 DATA를 입력한 뒤 쓰기 작업이 성공한 것을 확인하면 B DATA를 가리키도록 Update하는 방식을 사용하여 어떤 문제가 발생해도 A라는 DATA 즉, 원본 DATA는 파괴 및 손실되지 않는다. 또한, 이 기능 덕분에 스냅샷이 매우 효율적으로 가능하게 된다.
128Bit File System	ZFS는 최초 128Bit를 사용한 File System이다. 그러므로, 거의 무한대 용량을 지원한다. 1. FAT32는 32Bit File System   1) 논리 파티션의 한계는 8TB   2) 최대 File 크기는 4GB   3) 하나의 Directory에 들어갈 수 있는 최대 File 개수 16,384개 2. NTFS는 64Bit File System   1) 논리 Partition의 한계는 256TB   2) 최대 File 크기는 16TB   3) 하나의 Directory에 들어갈 수 있는 File 개수 4,294,967,295개 3. ZFS는 128Bit File System   1) 모든 zpoop의 한계 크기는 2560억 Zeta Byte   2) 16 엑스비 바이트 크기의 단일 파일   3) 하나의 Directory에 들어갈 수 있는 최대 File 개수 2^48 = 281,474,976,710,656개

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3 - ZFS 용어 정리

제        목	내       용
vdev	vdev는 ZFS의 가장 기본 Level 가상 장치 의미. 이 vdev는 단일 DISK 또는 여러 DISK로 구성. 1. 단일 DISK 2. Mirroring RAIDz된 여러 DISK 3. 다른 vdev 하나 또는 여러개의 DISK (또는 파티션)가 vdev라는 가상의 장치를 구성하며, 각각의 vdev는 다른 모든 vdev와 독립적이다. 그렇기 때문에 vdev는 하나의 ZFS내에서 원하는 대로 설정하고, 혼합할 수 있다.
zpool	DATA의 최상위 수준. 일반 File System의 볼륨과 비슷한 개념이나, 많은 차이점이 있고, zpool은 파티션과 볼륨 사이 놓인 Layer. zpool은 하나 이상의 vdev와 SLOG와 같은 캐시로 이뤄진다. zpool은 Live 상태에서 자유롭게 확장 가능. System 정지 및 zpool 비활성화 등의 작업 없이 다수의 vdev와 캐시 추가 가능. zpool은 모든 vdev에 DATA를 스트라이프 하여 저장. 만일 Raidz1 (RAID5)로 묶은 5개의 DISK로 구성된 vdev 2개로 이뤄진 zpool이 있을 경우 그 zpool은 스트라이프된 Raidz1, 즉, RAID50가 되는 것과 동일
Scrub	DATA는 변질되고, 파괴될 수 있는데, ZFS는 그 파괴를 복구하기 위한 기능 보유. ZFS가 DATA 무결성을 지키기 위해 사용하는 기능이 scrub zpoop의 모든 DATA와 Meta Data를 검사하여 (무결성 검사) DATA가 정상인지 아닌지 확인하고, 자동으로 복구. 검사시에는 SHA-256을 사용하고, 더 강하거나, 약한 해시를 사용할수도 있음. scrub은 zpool의 모든 데이터와 메타데이터를 검사한다는 특징 때문에 디스크에 심한 읽기 부하와 그리 심하진 않지만 CPU에 부하 유발. 그래서 20~30일에 한번, 새벽에 검사하는 것을 추천.
Raidz	Raidz 또는 Raid-Z는 Raid + ZFS 라는 뜻. ZFS에서 제공하는 RAID 기능이라는 뜻으로 ZFS는 파일 시스템이자 불륨 관리자이기 때문에 파일 시스템에서 RAID를 지원하고, 미션 크리티컬 엔터프라이즈급 환경을 노리고 만든 파일 시스템이기 때문에 RAID를 특별한 하드웨어나 소프트웨어 없이도 하드웨어 레이드만큼의, 또는 그 이상의 안정성과 성능을 갖는다. ZFS는 동적 스트라이프 넓이를 사용하고, Copy-On-Write 트랜젝션 모델 덕분에 쓰기 홀 오류가 제거된다. 또한, 읽기-수정-쓰기 시퀀스를 수행할 필요가 없기 때문에 기존 RAID5보다 빠르다.

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