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ZFS

出典しゅってん: フリー百科ひゃっか事典じてん『ウィキペディア（Wikipedia）』
ZFS
開発かいはつ者しゃ サン・マイクロシステムズ（後のちにオラクル）
正式せいしき名めい ZFS
導入どうにゅう 2005年ねん11月 (19年ねん前まえ) (2005-11) (OpenSolaris)
構造こうぞう
ディレクトリ ハッシュテーブル
限度げんど
最大さいだいファイル サイズ 16 EiB (264 バイト)
最大さいだいファイル数すう 248
最大さいだいファイル名めい長ちょう 255 バイト
最大さいだいボリューム サイズ 256 ZiB (278 バイト)
特徴とくちょう
フォーク 有あり
属性ぞくせい POSIX
パーミッション POSIX, NFSv4 ACL
透過とうか的てき圧縮あっしゅく 有あり
透過とうか的てき暗号あんごう化か 有あり
重複じゅうふく排除はいじょ 有あり
対応たいおうOS Solaris, OpenSolaris, illumos, OpenIndiana, FreeBSD, Mac OS X Server 10.5, NetBSD, Linux（サードパーティー カーネル・モジュール、または FUSE）
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ZFSは、主おもにオラクルのSolaris上うえで実装じっそうされている128ビット・アドレッシングを特徴とくちょうとするファイルシステム。今いままでSolaris (SunOS) で用もちいられてきた Unix File System (UFS) の次世代じせだいファイルシステムと位置いちづけられている。名称めいしょうはZettabyte File Systemに由来ゆらいする[1]が、現在げんざいは何なんの略称りゃくしょうでもないとされる[2]。

概要がいよう

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2004年ねん9月にアナウンスがあり、2005年ねん11月リリースのOpenSolaris build 27で実装じっそうが公開こうかいされた。 "Common Development and Distribution License" (CDDL) のもと、オープンソースで開発かいはつされている。

特徴とくちょうとして以下いかの項目こうもくが挙あげられる。

  • チェックサムが64ビット化かされた
  • コピーオンライトの実装じっそう
  • ボリュームマネージャが必要ひつようなく、ボリュームの構成こうせいが容易よういにできるようになった
  • ディスクの違ちがい（容量ようりょう、種類しゅるい）を吸収きゅうしゅうする仮想かそうボリューム（ストレージプールと呼称こしょう）をサポート
  • ストレージプールの作成さくせい・フォーマット・マウントがコマンド一いち行ぎょうですむ
  • ファイルシステム自身じしんがRAID機能きのうを持もつ
  • ブロックサイズが可変長かへんちょうかつファイルシステム単位たんいで指定してい可能かのう、サイズ上限じょうげんはストレージプールの仕様しよう上限じょうげんとなる16MBまで
  • スナップショットおよびブックマーク[3]を用もちいたフル･差分さぶんバックアップおよびリストア

またSolaris10 11/06版はんより以下いかの機能きのうが加くわわった。

  • RAID-Z2（ダブルパリティによるRAID-6相当そうとうの機能きのう）
  • ホットスペア
  • クローンプロモーション（アクティブなZFS領域りょういきを複製ふくせいと置換ちかんを容易よういにする機能きのう）
  • 再帰さいき的てきスナップショットコマンドの簡素かんそ化かオプション

以下いかに記載きさいされていない機能きのう追加ついかとして、Oracle Solaris Solaris SRU 11.2.8.4.0などより、Persistant L2ARC (ブートをまたがるL2ARCの内容ないようの再さい利用りよう）が追加ついかされている（他たの環境かんきょうでの実装じっそう状じょう況きょうを記載きさいする必要ひつようあり） 。

以降いこうの追加ついか機能きのうは下記かきのバージョン番号ばんごうを参照さんしょう。

バージョン番号ばんごう

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利用りよう可能かのうな形式けいしきと特徴とくちょうを指定していするために、新しん機能きのうが導入どうにゅうされるに従したがってZPoolとZFSのバージョン番号ばんごうが増ふえる。バージョン番号ばんごうの一覧いちらんは以下いかの通とおり[4]。（[]内ないはサポートしているオペレーティングシステム）

  1. Initial ZFS version [Supported by Solaris 10 06/06]
  2. Ditto blocks (replicated metadata) [Supported by Solaris 10 06/06 build 09]
  3. Hot spares and double parity RAID-Z [Supported by Solaris 10 11/06]
  4. zpool history [Supported by Solaris 10 08/07]
  5. Compression using the gzip algorithm
  6. bootfs pool property [Supported by FreeBSD 7.0]
  7. Separate intent log devices
  8. Delegated administration [Supported by Solaris 10 10/08]
  9. refquota and refreservation properties
  10. Cache devices
  11. Improved scrub performance
  12. Snapshot properties
  13. snapused property [Supported by OpenSolaris 2008.11, FreeBSD 8.0]
  14. passthrough-x aclinherit [Supported by OpenSolaris 2009.06, FreeBSD 8.1]
  15. user/group space accounting [Supported by Solaris 10 10/09, FreeBSD 8.2, FreeBSD 8-STABLE]
  16. stmf property support
  17. Triple-parity RAID-Z
  18. Snapshot user holds
  19. Log device removal
  20. Compression using zle (zero-length encoding)
  21. Deduplication
  22. Received properties [Supported by Solaris 10 9/10]
  23. Slim ZIL
  24. System attributes
  25. Improved scrub stats
  26. Improved snapshot deletion performance
  27. Improved snapshot creation performance
  28. Multiple vdev replacements [Supported by FreeBSD 9-CURRENT]
  29. RAID-Z/mirror hybrid allocator [Supported by Solaris 10 8/11]
  30. ZFS data set encryption
  31. Improved 'zfs list' performance [Supported by Solaris 11 Express b151a]
  32. One MB blocksize
  33. Improved share support [Supported by Solaris 11 EA b173]
  34. Sharing with inheritance [Oracle Solaris 11.1 or later]
  35. Sequential resilver [Oracle Solaris 11.2 or later]
  36. Efficient log block allocation [Oracle Solaris 11.3 or later]
  37. lz4 compression
  38. xcopy with encryption [Oracle Solaris 11.4 or later]
  39. reduce resilver restart
  40. Deduplication 2
  41. Asynchronous dataset destroy
  42. Support for reguid
  43. RAID-Z enhancements and cloud device support
  44. Device Removal

今いま、自分じぶんのシステムでどのバージョンまでサポートしているか知しりたい場合ばあいはコマンドzpool upgrade -vで確認かくにんできる。

2012年ねん1月がつ、OpenZFSは従来じゅうらいのバージョン番号ばんごうに代かわり、機能きのうフラグ（feature flag）を導入どうにゅうした。[5][6]これにより、新規しんきに追加ついかされた機能きのうは個別こべつにサポートを有効ゆうこう化かないしは無効むこう化かできるようになっている。機能きのうフラグの状況じょうきょうについても、コマンドzpool upgrade -vで確認かくにんできる。

訴訟そしょう合戦かっせん

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2007年ねん9月、ネットアップがZFSは自社じしゃの特許とっきょを侵害しんがいしているとして、開発かいはつしたサン・マイクロシステムズを訴うったえた。10月にサン・マイクロシステムズは特許とっきょは無効むこうと反訴はんそ。互たがいの経営けいえい者しゃ同士どうしが自みずからのブログで応酬おうしゅうを繰くり広ひろげていたが、サンがオラクルに買収ばいしゅうされた後のちの2010年ねん9月9日にち、訴訟そしょう取とり下さげで合意ごういした。

キャパシティ

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128ビット・アドレッシングで主おもな制限せいげんは以下いかの通とおり。

  • 16エクサバイト — ファイルシステムの最大さいだい値ち
  • 16エクサバイト — 1ファイルの最大さいだい値ち

プラットホーム

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Solaris（10 6/06以降いこう）
10/08版はんよりブートパーティションとしても作成さくせい可能かのうになった。
OpenSolaris→OpenIndiana
SPARC及およびx86版はんのOpenSolaris build 27以降いこうで動作どうさする。2008.05版はんよりデフォルトファイルシステム。
OpenIndianaは初期しょきリリースoi_148からデフォルトファイルシステムである。

このほか、SunOS系列けいれつ（Illumos系統けいとう含ふくむ）ディストリビューションでもサポートされている。

移植いしょく

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CDDLでライセンスされるオープンソースであり、Solaris系けい以外いがいのUnix系けいオペレーティングシステムにも移植いしょくが進すすんでいる。

FreeBSD
FreeBSDが採用さいようしているBSDライセンスはCDDLとの親和しんわ性せいに優すぐれていることから、サンが開発かいはつしていた頃ころからソースに統合とうごうされた形かたちでの利用りようが可能かのうであった。ZFSが初はじめてサポートされたのは7.0-RELEASEである。[7]
64ビットアーキテクチャとしてのx64上うえの9.0-RELEASEでZFS v28をサポートしている。[8]IA-32でも一応いちおう動作どうさするが、実用じつよう的てきに使つかうのは難むずかしい（カーネルが多量たりょうのメモリを必要ひつようとするが、32ビット空間くうかんの限界げんかいがある等ひとし）。iSCSIを経由けいゆした共有きょうゆうZVOLs機能きのう (zfs set shareiscsi) はFreeBSD側がわに同等どうとうの機能きのうがあるため[9]ZFS側がわでは実装じっそうされていない。また10.x以降いこうはAFT（4KB/セクタ）を自動的じどうてきに認識にんしきしてZFS poolを作成さくせいするようになった。
13.0-RELEASEにてZFS実装じっそうをOpenZFS 2.0へ変更へんこうした。[10]同どうバージョンにてカーネルモジュール実装じっそうからOS依存いぞん部ぶが分離ぶんりされ、LinuxとFreeBSDの同時どうじサポートが容易よういになったことを受うけたもの。
x64の他ほか、arm64等ひとしでもサポートされている。
NetBSD
2007年ねんの Google Summer of Code で開発かいはつが始はじめられたが、2016年ねん時点じてんでメンテナンスされていない[11]。
macOS(旧きゅうMac OS X)
10.5 Leopardより搭載とうさいされている[12]が、初期しょきリリースの10.5.0では読よみ込こみのみの対応たいおうにとどまる。10.6 Snow Leopard では、サーバ版ばんで標準ひょうじゅん対応たいおうすることが発表はっぴょうされていたものの10.6.1 リリースでも実現じつげんせず、結局けっきょくAppleはZFSプロジェクトを停止ていしした[13][14]。Btrfsを開発かいはつ中ちゅうのオラクルによるサン・マイクロシステムズ買収ばいしゅうに伴ともないZFSの将来しょうらいが不透明ふとうめいになったためと報ほうじられている[15]。その後ご、MacZFSプロジェクトがGoogle Codeのホスティングで続つづいていたが2013年ねんに終了しゅうりょうした[2]。アップルは別途べっと、Apple File Systemを開発かいはつ、2017年ねんに iOS 10.3とmacOS High Sierraでリリースした[16][17]。
2020年ねん11月30日にちにMacOS Big Sur, Catalina, Mojaveに対応たいおうしたOpenZFS on OS X 2.0（英語えいご版ばん）がリリースされた[18]。
Linux
ZFSの採用さいようするCDDLと、Linuxの採用さいようするGPLとの間あいだにライセンスの抵触ていしょくが発生はっせいするという問題もんだいがあり、また、ZFSの権利けんりを保有ほゆうするオラクルの姿勢しせいを踏ふまえ、Linuxの生うみの親おやリーナス・トーバルズがカーネル本体ほんたいのソースレポジトリへマージしない姿勢しせいを表明ひょうめいしている為ため[19]、Linuxではメインラインのカーネルソースおよびこれをビルドしたバイナリのみでの利用りようは出来できない。
Linuxカーネル内ないでのZFS利用りようにあっては、OpenZFS（英語えいご版ばん）（旧きゅうZFS on Linux）がカーネルモジュールとしてZFSの機能きのうを提供ていきょうしている。[20]Debian / CentOS / Ubuntu / FedoraなどといったLinuxディストビューションに含ふくまれている。このうちUbuntuは16.04にてDKMS（英語えいご版ばん）に依存いぞんしない手段しゅだんを用もちいたZFSのサポートを発表はっぴょうした[21]。
OpenZFS以外いがいでは、FUSEというユーザー空間くうかんのファイルシステムドライバを利用りようする形かたちでの実装じっそう例れいは存在そんざいしているが、ユーザー空間くうかんの実装じっそうであるため、一部いちぶの機能きのうは制限せいげんされる。この実装じっそうは2006年ねんのGoogle Summer Codeから始はじまっている。zfs-fuseの名称めいしょうで、Red Hat Enterprise LinuxのEPEL（Extra Packages for Enterprise Linux）リポジトリやUbuntu 10.04以降いこうなど各種かくしゅLinuxディストリビューションに含ふくまれている。
この他ほか、2010年ねん頃ごろから別個べっこに2本ほんのネイティブポート版ばん開発かいはつプロジェクトが動うごいており、そのうちKQ infotechのパッケージはPOSIX準拠じゅんきょである。

制限せいげん事項じこう

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ZFSはデータの更新こうしんを常つねにコピーオンライト処理しょりとする。これに起因きいんして、既存きそんのUnix向むけファイルシステムでは発生はっせいしないような問題もんだいが生しょうじることがある。

ZFSにて、データが頻繁ひんぱんに更新こうしんされるファイルシステムにて空あき容量ようりょうが少すくなくなると、空あき容量ようりょうがゼロでないにもかかわらずデータ更新こうしんに失敗しっぱいすることがある。これはコピーオンライトを採用さいようしたファイルシステムでは避さけられない問題もんだいである。具体ぐたい的てきな例れいとして、固定こていサイズのファイルにmmap()を用もちいてアクセスする場合ばあい、ページをファイルへ書かき戻もどす際さいにファイルシステムの空あき容量ようりょう不足ふそくによるエラーを防ふせぐため、fallocate()[22]ないしはposix_fallocate()[23]を用もちいてファイルブロックを確保かくほする習慣しゅうかんがあるが、ZFSではコピーオンライトが必須ひっすとなっている影響えいきょうにより、これを実行じっこうしてもなおエラーが発生はっせいする場合ばあいがある。この影響えいきょうで、ZFSは当初とうしょfallocate()の実装じっそうを見送みおくっていた。[24]2020年ねん6月がつまでに、Linuxに限かぎってfallocate()の互換ごかん実装じっそうがマージされている。[25]しかし、実際じっさいにはスナップショットや圧縮あっしゅく機能きのうとの干渉かんしょうが指摘してきされており、本質ほんしつ的てきな対応たいおうは困難こんなんとされている。[26]また、詳細しょうさいな調査ちょうさの結果けっか、illumosにてZFSへのカーネルコアダンプをサポートするため、ファイルブロックを確保かくほする機能きのうがZFSに存在そんざいすることが確たしかめられた。しかし、この機能きのうはコピーオンライトをバイパスした書かき込こみを実行じっこうするなど利用りよう目的もくてきがカーネルコアダンプに限定げんていされており、fallocate()を含ふくめた通常つうじょう運用うんよう下かでの使用しようは考慮こうりょされていないことも明あきらかになっている。[27]

ZFS上じょうのファイルに対たいしてランダムアクセスによるデータ更新こうしんを行おこなうと、予あらかじめfallocate()などにより物理ぶつり的てきに連続れんぞくしたファイルブロックを確保かくほすることを期待きたいしていてもブロックが断片だんぺん化かする。ext4がfallocate()による連続れんぞくしたファイルブロックの確保かくほを正式せいしきにサポートしていることから、これを前提ぜんていとしたソフトウェアをZFSへ持もち込こむと問題もんだいが発生はっせいしやすい。これもデータ更新こうしんがコピーオンライト処理しょりとなる直接ちょくせつの結果けっかであり、mmap()の使用しようにより特とくに顕著けんちょとなる。このような場合ばあいはファイルブロックに対たいして連続れんぞく性せいを前提ぜんていとするのではなく、断片だんぺん化かを容認ようにんした上うえで、それが機能きのうや性能せいのうに影響えいきょうしないようにする必要ひつようがある。また、ファイルシステム単位たんいでの可変長かへんちょうブロック機能きのうを利用りようすれば最大さいだい16MBの物理ぶつり的てきに連続れんぞくしたブロックが使用しようできる。ext4の最大さいだいエクステント（4KBブロックの場合ばあい、128MB）よりは小ちいさいものの、個々ここのファイルに対たいする特殊とくしゅな設定せってい変更へんこうは不要ふようである。[28]

脚注きゃくちゅう

[ソースを編集へんしゅう]
  1. ^ You say zeta, I say zetta (Jeff Bonwick's Blog)
  2. ^ ZFS FAQ (Community Group zfs.faq) - XWiki
  3. ^ ファイルシステムにおいて、ある時点じてんを指さし示しめす機能きのう。スナップショットから、ファイルシステムそのものを保全ほぜんする機能きのうを取とり除のぞいたもの。差分さぶんバップアップ時じに基準きじゅん点てんとして使用しようすることを目的もくてきとしている。
  4. ^ “Managing ZFS File Systems in Oracle Solaris 11.4” (PDF). 2019年ねん6月がつ10日とおか閲覧えつらん。
  5. ^ “Feature Flags”. OpenZFS documentation. 2024年ねん12月24日にち閲覧えつらん。
  6. ^ Christopher Siden. “ZFS Feature Flags”. Illumos Meetup January 2012. 2016年ねん4月がつ19日にち時点じてんのオリジナルよりアーカイブ。2024年ねん12月24日にち閲覧えつらん。
  7. ^ “FreeBSD 7.0-RELEASE Release Notes”. The FreeBSD Project (2008年ねん2月がつ27日にち). 2024年ねん12月24日にち閲覧えつらん。
  8. ^ “FreeBSD 9.0-RELEASE Release Notes”. The FreeBSD Project (2012年ねん1月がつ12日にち). 2024年ねん12月24日にち閲覧えつらん。
  9. ^ ctl(4)ドライバを用もちいることにより、ZVOLを含ふくむ任意にんいのvnodeをSCSIターゲットとすることができる。また、cfiscsi(4)ドライバはctl(4)ドライバを用もちいたSCSIターゲットに対たいしてiSCSI機能きのうを提供ていきょうする。これらのドライバの設定せっていや、接続せつぞく認証にんしょうなどcfiscsi(4)ドライバが処理しょりしないiSCSI機能きのうはデーモンctld(8)が実装じっそうしている。
  10. ^ “FreeBSD 13.0-RELEASE Release Notes”. The FreeBSD Project (2021年ねん4月がつ13日にち). 2024年ねん12月24日にち閲覧えつらん。
  11. ^ “クレア工房こうぼう / NetBSD / ZFS”. 2017年ねん3月がつ26日にち閲覧えつらん。
  12. ^ “Sun、NetApp逆ぎゃく提訴ていそへ--LeopardのZFSに影響えいきょうは？”. ZDNet Japan (2007年ねん10月がつ25日にち). 2021年ねん2月がつ14日にち閲覧えつらん。
  13. ^ “Mac OS Forgeの「ZFS移植いしょくプロジェクト」が終了しゅうりょう--AppleがZFSサポートを打うち切きった理由りゆう”. builder by ZDNet Japan. 2021年ねん2月がつ14日にち閲覧えつらん。
  14. ^ Thom Holwerda (2009年ねん10月がつ23日にち). “Apple Shuts Down Mac OS X ZFS Project”. 2009年ねん10月がつ26日にち閲覧えつらん。[1]
  15. ^ Mellor, Chris. “Apple dumps Sun's ZFS” (英語えいご). www.theregister.com. 2021年ねん2月がつ14日にち閲覧えつらん。
  16. ^ “今度こんどのアップデート「iOS 10.3」は慎重しんちょうに、ってどういうこと? - いまさら聞きけないiPhoneのなぜ”. マイナビニュース (2017年ねん3月がつ28日にち). 2021年ねん2月がつ14日にち閲覧えつらん。
  17. ^ “アップル、次期じきmacOS「High Sierra」を9月26日にちにリリースへ”. ZDNet Japan (2017年ねん9月がつ13日にち). 2021年ねん2月がつ14日にち閲覧えつらん。
  18. ^ “OpenZFS on OS X • View topic - OpenZFS-2.0-release”. openzfsonosx.org. 2021年ねん2月がつ14日にち閲覧えつらん。
  19. ^ Don't use ZFS ―Linus，ZFSをマージしない姿勢しせいをあらためて強調きょうちょう
  20. ^ http://zfsonlinux.org/
  21. ^ http://blog.dustinkirkland.com/2016/02/zfs-is-fs-for-containers-in-ubuntu-1604.html
  22. ^ “fallocate(2) - Linux manual page”. man7.org. 2024年ねん7月がつ2日にち閲覧えつらん。
  23. ^ “posix_fallocate”. The Open Group Library. 2024年ねん7月がつ2日にち閲覧えつらん。
  24. ^ “Support fallocate(2) · Issue #326 · openzfs/zfs”. GitHub. 2024年ねん7月がつ2日にち閲覧えつらん。
  25. ^ “linux: implement fallocate(mode=0) compatibility by adilger · Pull Request #10408 · openzfs/zfs”. GitHub. 2024年ねん7月がつ2日にち閲覧えつらん。
  26. ^ “Support fallocate(2) · Issue #326 · openzfs/zfs (Comment 639468891)”. GitHub. 2024年ねん7月がつ2日にち閲覧えつらん。
  27. ^ “Support fallocate(2) · Issue #326 · openzfs/zfs (Comment 639378614)”. GitHub. 2024年ねん7月がつ2日にち閲覧えつらん。
  28. ^ ext4のファイルにてエクステントを使用しようする場合ばあい、ファイル毎ごとにchattrコマンドでの設定せっていが必要ひつよう。

外部がいぶリンク

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