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Sistema de archivos ZFS
ZFS, el mejor aliado en sistema de archivos

ZFS es un sistema de archivos que fue desarrollado originalmente por Sun Microsystems para su sistema operativo Solaris, su anuncio oficial se realizó en septiembre del 2004 y su código fuente se publicó en el año 2005.


En el año 2013 se lanzó OpenZFS que liberó ZFS de las licencias para poder ser utilizado libremente en diferentes sistemas operativos, la mejor opción para aprovechar todos los beneficios y estabilidad de un sistema de archivos ZFS es instalar un servidor FreeBSD.

ZFS, un sistema diferente

ZFS es significativamente diferente de cualquier sistema de archivos anterior porque es más que un simple sistema de archivos. La combinación de las funciones tradicionalmente separadas de administrador de volumen y sistema de archivos proporciona a ZFS ventajas únicas. El sistema de archivos ahora conoce la estructura subyacente de los discos. Los sistemas de archivos tradicionales solo se pueden crear en un solo disco a la vez. Si hubiera dos discos, se deberían crear dos sistemas de archivos separados. En una configuración RAID de hardware tradicional, este problema se evitaba presentando al sistema operativo un único disco lógico compuesto por el espacio proporcionado por varios discos físicos, sobre el cual el sistema operativo colocaba un sistema de archivos. Incluso en el caso de soluciones RAID de software como las proporcionadas por GEOM, el sistema de archivos UFS que vivía en la parte superior de la transformación RAID creía que se trataba de un solo dispositivo. La combinación de ZFS del administrador de volumen y el sistema de archivos resuelve esto y permite la creación de muchos sistemas de archivos, todos compartiendo un grupo de almacenamiento disponible. Una de las mayores ventajas del conocimiento de ZFS del diseño físico de los discos es que los sistemas de archivos existentes pueden crecer automáticamente cuando se agregan discos adicionales al grupo. Este nuevo espacio se pone a disposición de todos los sistemas de archivos. ZFS también tiene una serie de propiedades diferentes que se pueden aplicar a cada sistema de archivos, lo que brinda muchas ventajas al crear varios sistemas de archivos y conjuntos de datos diferentes en lugar de un único sistema de archivos monolítico.

Características de ZFS

La principal característica de ZFS se diseñó desde un principio como un sistema que en la práctica será casi imposible alcanzar sus límites, con ello se logra un tiempo de vida a largo plazo, especialmente en servidores, ya que es muy costoso sustituirlos por otro nuevo, siendo necesario habitualmente hacer borrón y cuenta nueva.

Integridad de datos

Permite que los datos en el archivo se mantengan siempre sanos, OpenZFS utiliza un sistema de Auto reparación (Self-healing) siendo capaz de detectar datos corruptos y repararlo automáticamente. Esto se consigue a través de su modelo transaccional de archivos.

Modelo transaccional, copy-on-write

Un modelo transaccional de archivos implica el almacenamiento de eventos o transacciones. El método precisa en que todos los punteros a bloques de un sistema de ficheros contienen un checksum y el mismo se comprueba al leer el bloque. Los bloques que contienen datos activos no se modifican nunca, de forma que cuando cambian los datos en el disco, estos no son sobrescritos, para lo que se crean nuevos bloques donde estos datos son grabados y luego se modifican las estructuras correspondientes para que apunten a estos nuevos bloques.

Instantáneas o Snapshots

Las instantáneas nos permiten guardar una «foto» del estado del sistema de archivos en un determinado momento. Son de creación muy rápida, permitiendo hacer respaldos o copias de seguridad de forma casi inmediata. El número de snapshots que podemos realizar con ZFS son de 2 elevado a 48, o lo que es lo mismo 281.474.976.710.656 instantáneas, por lo que podríamos decir que tenemos instantáneas ilimitadas.

Espacios de almacenamiento, storage pool

ZFS hace uso de espacios de almacenamiento virtual (o virtual storage pool, o zpools). Con ZFS no funciona como los típicos RAID que se utilizan en sistemas de archivos tradicionales, los típicos RAID 0, RAID 1, RAID 5, etc., también existen aquí, pero de diferente manera. Un zpool se construye a partir de dispositivos virtuales (vdevs) que a su vez se construyen a partir de bloques de dispositivos (particiones de disco duro, o discos completos). Un «pool» se puede configurar de varias maneras, dependiendo de las prioridades del sistema en cuanto a velocidad, espacio de almacenamiento e integridad de los datos en caso de que uno o varios discos fallen:

  • Stripe, Mirror, RAID Z1, RAID Z2, RAID Z3

Deduplicación, dedup

ZFS hace la deduplicación de manera nativa, por tanto, es muy eficiente, pero para que funcione correctamente necesita una gran cantidad de memoria RAM. La deduplicación es una técnica que consiste en evitar guardar datos repetidos en nuestros sistemas.

Compresión

ZFS permite hacer uso de diferentes algoritmos de compresión, esto permite maximizar el espacio en el disco. El algoritmo LZ4 es el algoritmo más común para la compresión de los datos, actualmente y es el más recomendado.

Sistema de archivos ZFS
Francisco Diaz
13 enero, 2021
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