文档介绍：实验报告——黄宗文

ZFS
ZFS源自于Sun Microsystems为Solaris操作系统开发的文件系统。ZFS是一个具有高存储容量、文件系统与卷管理概念整合、崭新的磁盘逻辑管理的轻量级文件系统,同时也是一个便捷的存储池管理系统。ZFS是一个使用CDDL协议条款授权的开源项目。ZFS文件系统的英文名称为Zettabyte File System,也叫动态文件系统(Dynamic File System),是第一个128位文件系统。最初是由Sun公司为Solaris 10操作系统开发的文件系统。作为OpenSolaris开源计划的一部分,ZFS于2005年11月发布,被Sun称为是终极文件系统,经历了10年的活跃开发。而最新的开发将全面开放,并重新命名为 OpenZFS。
ZFS存储池
ZFS 使用存储池的概念来管理物理存储。以前,文件系统是在单个物理设备的基础上构造的。为了利用多个设备和提供数据冗余性,引入了卷管理器的概念来提供单个设备的表示,以便无需修改文件系统即可利用多个设备。此设计增加了更多复杂性,并最终阻碍了特定文件系统的继续发展,因为这类文件系统无法控制数据在虚拟卷上的物理放置。ZFS 可完全避免使用卷管理。ZFS 将设备聚集到存储池中,而不是强制要求创建虚拟卷。存储池描述了存储的物理特征(设备布局、数据冗余等),并充当可以从其创建文件系统的任意数据存储库。文件系统不再受限于单个设备,允许它们与池中的所有文件系统共享磁盘空间。您不再需要预先确定文件系统的大小,因为文件系统会在分配给存储池的磁盘空间内自动增长。添加新存储器后,无需执行其他操作,池中的所有文件系统即可立即使用所增加的磁盘空间。在许多方面,存储池与虚拟内存系统相似:将一个内存 DIMM 加入系统时,操作系统并不强迫您运行命令来配置内存并将其指定给个别进程。系统中的所有进程都会自动使用所增加的内存。

ZFS 是事务性文件系统,这意味着文件系统状态在磁盘上始终是一致的。传统文件系统可就地覆盖数据,这意味着如果系统断电(例如,在分配数据块到将其链接到目录中的时间段内断电),则会使文件系统处于不一致状态。以前,此问题是通过使用fsck命令解决的。此命令负责检查并验证文件系统状态,并尝试在操作过程中修复任何不一致性。这种文件系统不一致问题曾给管理员造成巨大困扰,fsck命令并不保证能够解决所有可能的问题。最近,文件系统引入了日志记录的概念。日志记录过程在单独的日志中记录操作,在系统发生崩溃时,可以安全地重放该日志。由于数据需要写入两次,因此该过程会引入不必要的开销,而且通常会导致一组新问题,例如在无法正确地重放日志时。对于事务性文件系统,数据是使用写复制语义管理的。数据永远不会被覆盖,并且任何操作序
列会全部被提交或全部被忽略。因此,文件系统绝对不会因意外断电或系统崩溃而被损坏。尽管最近写入的数据片段可能丢失,但是文件系统本身将始终是一致的。此外,只有在写入同步数据(使用 O_DSYNC 标志写入)后才返回,因此同步数据决不会丢失。事务型文件系统采用类似数据库的事务性操作,在一次安全的数据写回操作完成时,创建一个事务点,保存一个正常状态,然后执行下一次文件操作,在写回过程中如果发生掉电、系统崩溃等突发状态,可以回滚到上