Filsystem, pools og VDevs i TrueNAS

Opne bilete i eit nytt vindauge

CC BY-NC-ND

Bilete: Connie Zhou

For at operativsystem skal kunne lese frå og skrive data til tilkopla lagringseiningar (som harddisk, SSD og minnepinne), må operativsystemet vite korleis dataa er strukturerte på lagringseininga. Reglane for dette kallar vi eit filsystem, og dette ligg lagra på eit fast område på kvar enkelt lagringseining.

Vi har ulike filsystem for ulike bruksområde og operativsystem. Nokre filsystem er støtta på tvers av ulike operativsystem, og lagringseiningar med desse filsystema kan dermed brukast. Andre er avgrensa til bestemde operativsystem, og lagringseiningar med desse filsystema kan berre brukast frå dei støtta operativsystema.

OpenZFS

TrueNAS bruker filsystemet OpenZFS, som ofte blir forkorta til ZFS. Dette er eit ope kjeldekode-filsystem med røter tilbake til operativsystemet Oracle Solaris, og det blir i dag brukt av mange Unix-liknande operativsystem.

ZFS er meir enn berre eit filsystem, det inkluderer òg handtering av logiske volum (Volume manager). Dette gjer at ZFS i tillegg til å styre enkeltdiskar kan styre grupper av diskar som arbeider saman, altså VDevs, som står for "Virtual Devices". ZFS kan fordele arbeid mellom fleire VDevs i eit pool. Dette gir moglegheit for avansert funksjonalitet som er nyttig for bruk i NAS-serverar.

I større lagringssystem må fleire fysiske lagringseiningar, som harddiskar og SSD-ar, arbeide saman for å få nok lagringsplass, låg forseinking og høg overføringshastigheit. ZFS si volumhandtering kan hjelpe mykje med dette.

Nedst i ZFS har vi lagringseiningane. Vanlegvis er dette harddiskar med spinnande plater der dataa blir lagra magnetisk.

Fleire harddiskar kan setjast til å arbeide saman i eit VDev. VDev-et handterer redundans gjennom spegling av diskar eller RAID-Z på ein liknande måte som RAID (meir om RAID-Z lenger ned på sida). Diskane som er med i eit VDev, må ha den same mengde lagringsplass og bør òg vere like raske.

Fleire VDevs kan så setjast saman i eit pool. Pools handterer fordeling av arbeid mellom VDevs og støttar òg bruk av eigne diskar (som oftast SSD-ar) for å auke skrivehastigheit til lagringssystemet eller raskare og lågare forseinking ved lesejobbar.

Eit system kan ha fleire pools, men desse fungerer sjølvstendig frå kvarandre. I dømet under kan du sjå ein modell av dette. I dømet er det tolv harddiskar (seks av dei er på 8 TB og resten er på 4 TB). Det er dermed naudsynt å setje opp to VDevs. Kvart VDev blir konfigurert separat når det gjeld grad av redundans, altså når det gjeld kva RAID-Z-variant som blir brukt.

Opne bilete i eit nytt vindauge

CC BY-SA

Bilete: Tron Bårdgård, Rflor, Misbahul Munir

ZFS RAID-Z

ZFS har sin eigen variant av RAID (Redundant Array of Independent Disks) som heiter RAID-Z. RAID-Z blir brukt ved oppsett av VDevs. Behovet vil avgjere kva RAID-Z-variant som blir vald for kvart pool.

Støtte-VDevs

For lagring av store mengder data er det billegast å bruke tradisjonelle trege harddiskar (med spinnande plater) for den varige datalagringa. ZFS-pools kan utvidast med støtte-VDevs, som oftast SSD-ar, for raskare skrive- eller lesehastigheit.

• Cache-SSD-ar gir auka lesehastigheit frå NAS. Dette blir gjort ved at SSD-ar beheld kopiar av dei mest brukte filene og leverer desse direkte utan at harddiskane må spinne opp eller finne fram til riktig fysisk plassering på diskplata for å finne filene.

• Log-SSD-ar gir auka skrivehastigheit til NAS. Dette blir gjort ved at SSD fungerer som mellomstasjon for innkommande data. Ved oppsett av log er det vanleg å bruke to SSD-ar som er sette opp med spegling. Dette sikrar redundans i tilfelle den eine SSD-en har ein defekt eller blir øydelagd.