ZFS: O sistema de arquivos do futuro - Por Fernando Massen
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ZFS: O Sistema de Arquivos do Futuro
Fernando Massen
30 de novembro de 2007
![Page 2: ZFS: O sistema de arquivos do futuro - Por Fernando Massen](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022020217/5558c344d8b42aa52a8b5448/html5/thumbnails/2.jpg)
Historico dos sistemas de arquivo
❖ Historico dossistemas de arquivo
Meu cenario
Caracterısticas
Coisas que ele naotem
Y Otras Cositas Mas
Niet alles zijn rozen
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● Sistema de arquivo comecaram armazenando arquivosnum unico diretorio.
● Sem garantias de armazenagens.● Em alguns sistemas de arquivos, com 6 caracteres de
nome. Outros mais sofisticados, 8.3. O luxo era ter 34caracteres.
● Depois nao tinha sistema que nao possuısse as arvoresde diretorios.
● 2 Gigabytes devem ser suficientes para todo mundo.
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Meu cenario
❖ Historico dossistemas de arquivo
Meu cenario
❖ HDs vao e vem❖ Meu problema: “x”arquivos
❖ Ja tentei UFS(OpenBSD)
❖ Ja tentei HFS+(Mac OS X)
❖ Ja tentei ReiserFS
❖ Ja tentei XFS❖ Nunca tentaria:Ext2, FAT e NTFS
❖ Minhasnecessidades
❖ Encontrei o ZFS.
Caracterısticas
Coisas que ele naotem
Y Otras Cositas Mas
Niet alles zijn rozen
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HDs vao e vem
❖ Historico dossistemas de arquivo
Meu cenario
❖ HDs vao e vem❖ Meu problema: “x”arquivos
❖ Ja tentei UFS(OpenBSD)
❖ Ja tentei HFS+(Mac OS X)
❖ Ja tentei ReiserFS
❖ Ja tentei XFS❖ Nunca tentaria:Ext2, FAT e NTFS
❖ Minhasnecessidades
❖ Encontrei o ZFS.
Caracterısticas
Coisas que ele naotem
Y Otras Cositas Mas
Niet alles zijn rozen
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Figura 1: ... e deveriam ficar os dados.
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Meu problema: “x” arquivos
❖ Historico dossistemas de arquivo
Meu cenario
❖ HDs vao e vem❖ Meu problema: “x”arquivos
❖ Ja tentei UFS(OpenBSD)
❖ Ja tentei HFS+(Mac OS X)
❖ Ja tentei ReiserFS
❖ Ja tentei XFS❖ Nunca tentaria:Ext2, FAT e NTFS
❖ Minhasnecessidades
❖ Encontrei o ZFS.
Caracterısticas
Coisas que ele naotem
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● Eu tenho um problema: armazeno alguns milhoes dearquivos em HDs.
● Em casa, primariamente, HTMLs e JPGs; No trabalho,.docs e .xmls, dumps de bancos de dados diversos.
● Dispositivos diferentes: de pen-drives a HDs de 300+gigabytes.
● Falhas de energia podem ocorrer, de forma aleatoria. Oscomputadores tambem nao sao confiaveis.
● Imagine um mini-“internet archive”.
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Ja tentei UFS (OpenBSD)
❖ Historico dossistemas de arquivo
Meu cenario
❖ HDs vao e vem❖ Meu problema: “x”arquivos
❖ Ja tentei UFS(OpenBSD)
❖ Ja tentei HFS+(Mac OS X)
❖ Ja tentei ReiserFS
❖ Ja tentei XFS❖ Nunca tentaria:Ext2, FAT e NTFS
❖ Minhasnecessidades
❖ Encontrei o ZFS.
Caracterısticas
Coisas que ele naotem
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● O UFS e bom. Relativamente rapido, conta com aseguranca de operacao do OpenBSD.
● O problema e que ele tem algumas limitacoes de espaco;como FFS2 eu ja nao as atingirei dentro de 3 anos.
● Ele e relativamente seguro contra perda de arquivos.Nunca perdi um filesystem com ele.
● So que o fsck demora muito por HD. Quando eu tinha umHD de 120 Gbytes, demorava 15 minutos para fazer ofsck.
● Eliminar o fsck nao faz parte do plano do OpenBSD (porenquanto).
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Ja tentei HFS+ (Mac OS X)
❖ Historico dossistemas de arquivo
Meu cenario
❖ HDs vao e vem❖ Meu problema: “x”arquivos
❖ Ja tentei UFS(OpenBSD)
❖ Ja tentei HFS+(Mac OS X)
❖ Ja tentei ReiserFS
❖ Ja tentei XFS❖ Nunca tentaria:Ext2, FAT e NTFS
❖ Minhasnecessidades
❖ Encontrei o ZFS.
Caracterısticas
Coisas que ele naotem
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● O HFS+ e incrivelmente maduro, um dos sistemas maisantigos em uso.
● Rapido.● Funciona bem com infinidades de arquivos.● Ainda nao perdi nenhuma particao com ele.● Tem as facilidades de uso do MacOS X. Isso garante que
nao ha administracao de filesystem com ele.● Spotlight ajuda horrores.● O problema e que so funciona bem no MacOS X.
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Ja tentei ReiserFS
❖ Historico dossistemas de arquivo
Meu cenario
❖ HDs vao e vem❖ Meu problema: “x”arquivos
❖ Ja tentei UFS(OpenBSD)
❖ Ja tentei HFS+(Mac OS X)
❖ Ja tentei ReiserFS
❖ Ja tentei XFS❖ Nunca tentaria:Ext2, FAT e NTFS
❖ Minhasnecessidades
❖ Encontrei o ZFS.
Caracterısticas
Coisas que ele naotem
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● Ja perdi mais de 7 sistemas de arquivos com ReiserFS.● Nuff said.
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Ja tentei XFS
❖ Historico dossistemas de arquivo
Meu cenario
❖ HDs vao e vem❖ Meu problema: “x”arquivos
❖ Ja tentei UFS(OpenBSD)
❖ Ja tentei HFS+(Mac OS X)
❖ Ja tentei ReiserFS
❖ Ja tentei XFS❖ Nunca tentaria:Ext2, FAT e NTFS
❖ Minhasnecessidades
❖ Encontrei o ZFS.
Caracterısticas
Coisas que ele naotem
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● O XFS e bom demais.● Administracao praticamente zero.● Se eu tenho que usar Linux, uso XFS.
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Nunca tentaria: Ext2, FAT e NTFS
❖ Historico dossistemas de arquivo
Meu cenario
❖ HDs vao e vem❖ Meu problema: “x”arquivos
❖ Ja tentei UFS(OpenBSD)
❖ Ja tentei HFS+(Mac OS X)
❖ Ja tentei ReiserFS
❖ Ja tentei XFS❖ Nunca tentaria:Ext2, FAT e NTFS
❖ Minhasnecessidades
❖ Encontrei o ZFS.
Caracterısticas
Coisas que ele naotem
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Na verdade, ja tentei e ja me dei muito mal com essessistemas de arquivo de brinquedo.
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Minhas necessidades
❖ Historico dossistemas de arquivo
Meu cenario
❖ HDs vao e vem❖ Meu problema: “x”arquivos
❖ Ja tentei UFS(OpenBSD)
❖ Ja tentei HFS+(Mac OS X)
❖ Ja tentei ReiserFS
❖ Ja tentei XFS❖ Nunca tentaria:Ext2, FAT e NTFS
❖ Minhasnecessidades
❖ Encontrei o ZFS.
Caracterısticas
Coisas que ele naotem
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Alem de um bom sistema de arquivos, preciso que o host mede:
● Administracao zero.● Rapidez para arquivos pequenos. Nao precisa ser tao
rapido assim em transferencias absurdas.● NFS.● SMB (para o legado, sabe?).● Pesquisa via ht.dig, pelo menos.● Tem que garantir que, depois duma falha eletrica, as
coisas estejam la.
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Encontrei o ZFS.
❖ Historico dossistemas de arquivo
Meu cenario
❖ HDs vao e vem❖ Meu problema: “x”arquivos
❖ Ja tentei UFS(OpenBSD)
❖ Ja tentei HFS+(Mac OS X)
❖ Ja tentei ReiserFS
❖ Ja tentei XFS❖ Nunca tentaria:Ext2, FAT e NTFS
❖ Minhasnecessidades
❖ Encontrei o ZFS.
Caracterısticas
Coisas que ele naotem
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● Um dia eu resolvi instalar o OpenSolaris, depois dealguns anos sem usar Solaris em casa (apesar de ter deusar no trabalho).
● Incrıvel como o Solaris 10 mudou em relacao ao 9. Epraticamente outro sistema operacional.
● Li as duas manpages que compreendem 99● Como o sistema ja instalou um “pool” ZFS por padrao,
resolvi criar novos sistemas de arquivo com ele.● Que barbada.
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Caracterısticas
❖ Historico dossistemas de arquivo
Meu cenario
Caracterısticas
❖ Onde o ZFS roda?❖ Caracterısticas doZFS❖ Curiosidades doZFS❖ Manutencaorevoltantementesimples
❖ O que e um“pool”?
❖ Criando sistemasde arquivo
❖ Buscandoinformacoes
Coisas que ele naotem
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![Page 14: ZFS: O sistema de arquivos do futuro - Por Fernando Massen](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022020217/5558c344d8b42aa52a8b5448/html5/thumbnails/14.jpg)
Onde o ZFS roda?
❖ Historico dossistemas de arquivo
Meu cenario
Caracterısticas
❖ Onde o ZFS roda?❖ Caracterısticas doZFS❖ Curiosidades doZFS❖ Manutencaorevoltantementesimples
❖ O que e um“pool”?
❖ Criando sistemasde arquivo
❖ Buscandoinformacoes
Coisas que ele naotem
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Atualmente, o ZFS roda nos seguintes sistemasoperacionais:
● Linux, via FUSE (dizem que e lento, mas e divertido usar)● FreeBSD 7 (primeiro porte extra-Sun que funcionaria
100%)● OpenSolaris● Solaris 10● MacOS X (read-only)
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Caracterısticas do ZFS
❖ Historico dossistemas de arquivo
Meu cenario
Caracterısticas
❖ Onde o ZFS roda?❖ Caracterısticas doZFS❖ Curiosidades doZFS❖ Manutencaorevoltantementesimples
❖ O que e um“pool”?
❖ Criando sistemasde arquivo
❖ Buscandoinformacoes
Coisas que ele naotem
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● Vem com gerenciamento de volumes embutido.● Vem com gerenciamento de particoes embutido.● Gerencia sozinho quase todos os aspectos.● E um filesystem de 128 bits.● Portavel.● Versionado manualmente (bom para automacoes!)● Tenta garantir o maximo possıvel contra a corrupcao dos
dados.● Compressao automatica.● Encriptacao em andamento.● Pode armazenar outros filesystems, mas daı perde-se
algumas vantagens.
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Curiosidades do ZFS
❖ Historico dossistemas de arquivo
Meu cenario
Caracterısticas
❖ Onde o ZFS roda?❖ Caracterısticas doZFS❖ Curiosidades doZFS❖ Manutencaorevoltantementesimples
❖ O que e um“pool”?
❖ Criando sistemasde arquivo
❖ Buscandoinformacoes
Coisas que ele naotem
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● Suporta tantos dados que seria impossıvel reunir materialfısico para representa-los (com as tecnologias atuais).
● O nome inicial era “ZettaByte Filesystem”.● As ideias do ZFS nao sao novas, apenas nao foram
implementadas num produto so, duma so vez, querodasse sobre Unix e custasse $0.
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Manutencao revoltantemente simples
❖ Historico dossistemas de arquivo
Meu cenario
Caracterısticas
❖ Onde o ZFS roda?❖ Caracterısticas doZFS❖ Curiosidades doZFS❖ Manutencaorevoltantementesimples
❖ O que e um“pool”?
❖ Criando sistemasde arquivo
❖ Buscandoinformacoes
Coisas que ele naotem
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● A manutencao pode ser feita atraves de dois comandos:zpool (gerencia dispositivos) e zfs (gerencia os sistemasde arquivo).
● Nao precisa desfragmentar (doh!).● Nao precisa particionar / formatar / etc.● Gerencia automaticamente espaco disponıvel.● Na verdade foi desenhado para nao precisar de
manutencao.
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O que e um “pool”?
❖ Historico dossistemas de arquivo
Meu cenario
Caracterısticas
❖ Onde o ZFS roda?❖ Caracterısticas doZFS❖ Curiosidades doZFS❖ Manutencaorevoltantementesimples
❖ O que e um“pool”?
❖ Criando sistemasde arquivo
❖ Buscandoinformacoes
Coisas que ele naotem
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● E uma unidade de armazenamento em massa.● Pode ser um HD, um dispositivo iSCSI, uma unidade
flash (pendrive, por exemplo).● Pode ser um Drive Zip, ate.● E adicionado via comando zpool (zpool add ...).● Passa a fazer parte do conjunto de ”memorias em disco”,
tal qual fosse memoria RAM.● Os dispositivos dentro dum pool podem ser adicionados
como “RAM” adicional ou como “estepes” dum conjuntoRAID.
● Os dados sao parelhados logo que o dispositivo entra noar.
● Um pool por controladora, pelo menos, e no maximo umpor particao ”DOS”(quatro ao total) por disco, se for emx86.
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Criando sistemas de arquivo
❖ Historico dossistemas de arquivo
Meu cenario
Caracterısticas
❖ Onde o ZFS roda?❖ Caracterısticas doZFS❖ Curiosidades doZFS❖ Manutencaorevoltantementesimples
❖ O que e um“pool”?
❖ Criando sistemasde arquivo
❖ Buscandoinformacoes
Coisas que ele naotem
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● Ao adicionar um novo dispositivo no pool, o filesystem jaesta criado.
● Depois de criado, basta digitar
zpool create -m <mountpoint> pool/<nome_do_fs>
● E so isso. Alias, o -m e opcional.● Sim, da para criar quantos quiser. Ha limitacoes praticas
no numero de sistemas de arquivos, mas da para ter uns5000 sistemas de arquivos tranquilamente em discoscomuns.
● Recomenda-se criar um filesystem por usuario, porexemplo.
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Buscando informacoes
❖ Historico dossistemas de arquivo
Meu cenario
Caracterısticas
❖ Onde o ZFS roda?❖ Caracterısticas doZFS❖ Curiosidades doZFS❖ Manutencaorevoltantementesimples
❖ O que e um“pool”?
❖ Criando sistemasde arquivo
❖ Buscandoinformacoes
Coisas que ele naotem
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Os comandos zpool e zfs tambem informam as condicoesatuais dos discos.(hora de mostrar os resultados)
![Page 21: ZFS: O sistema de arquivos do futuro - Por Fernando Massen](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022020217/5558c344d8b42aa52a8b5448/html5/thumbnails/21.jpg)
Coisas que ele nao tem
❖ Historico dossistemas de arquivo
Meu cenario
Caracterısticas
Coisas que ele naotem❖ Nao haparticionamento
❖ Nao haformatacao
❖ Nao hadesfragmentacao
❖ Nao ha fsck /chkdsk❖ Nao ha corrupcaode dados
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![Page 22: ZFS: O sistema de arquivos do futuro - Por Fernando Massen](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022020217/5558c344d8b42aa52a8b5448/html5/thumbnails/22.jpg)
Nao ha particionamento
❖ Historico dossistemas de arquivo
Meu cenario
Caracterısticas
Coisas que ele naotem❖ Nao haparticionamento
❖ Nao haformatacao
❖ Nao hadesfragmentacao
❖ Nao ha fsck /chkdsk❖ Nao ha corrupcaode dados
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Voce particiona RAM?
![Page 23: ZFS: O sistema de arquivos do futuro - Por Fernando Massen](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022020217/5558c344d8b42aa52a8b5448/html5/thumbnails/23.jpg)
Nao ha formatacao
❖ Historico dossistemas de arquivo
Meu cenario
Caracterısticas
Coisas que ele naotem❖ Nao haparticionamento
❖ Nao haformatacao
❖ Nao hadesfragmentacao
❖ Nao ha fsck /chkdsk❖ Nao ha corrupcaode dados
Y Otras Cositas Mas
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● A criacao de novos sistemas de arquivo e instantanea.Ocorre ao digitar o comando zpool.
● Alias, como o sistema de arquivos possui copy-on-write(COW), ele so copia os dados quando sao modificados.Entao, copias de arquivos para o mesmo filesystem saoinstantaneas e nao ocupam dois “inodes” diferentes.
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Nao ha desfragmentacao
❖ Historico dossistemas de arquivo
Meu cenario
Caracterısticas
Coisas que ele naotem❖ Nao haparticionamento
❖ Nao haformatacao
❖ Nao hadesfragmentacao
❖ Nao ha fsck /chkdsk❖ Nao ha corrupcaode dados
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Todo FS fragmenta; vale a pena lembrar que quase todos osFSs de Unix se auto desfragmentam ou nao sofrem dessemal.
![Page 25: ZFS: O sistema de arquivos do futuro - Por Fernando Massen](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022020217/5558c344d8b42aa52a8b5448/html5/thumbnails/25.jpg)
Nao ha fsck / chkdsk
❖ Historico dossistemas de arquivo
Meu cenario
Caracterısticas
Coisas que ele naotem❖ Nao haparticionamento
❖ Nao haformatacao
❖ Nao hadesfragmentacao
❖ Nao ha fsck /chkdsk❖ Nao ha corrupcaode dados
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Como todo o dado e gravado e posteriormente gravadoatraves de mecanismos de checksum (que podem serconfigurados ou, em casos de loucura, desligados), nao haporque executar fsck depois de uma queda de energia.Mas isso acontece porque...
![Page 26: ZFS: O sistema de arquivos do futuro - Por Fernando Massen](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022020217/5558c344d8b42aa52a8b5448/html5/thumbnails/26.jpg)
Nao ha corrupcao de dados
❖ Historico dossistemas de arquivo
Meu cenario
Caracterısticas
Coisas que ele naotem❖ Nao haparticionamento
❖ Nao haformatacao
❖ Nao hadesfragmentacao
❖ Nao ha fsck /chkdsk❖ Nao ha corrupcaode dados
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● ... o sistema de arquivos sempre esta ıntegro. Essatalvez seja a maior proeza do ZFS.
● A prioridade do sistema de arquivos e manter asestruturas de disco intactas.
● Se voce construir um RAID-Z, com redundancias eestepes suficientes, da para dizer (na teoria) que vocenunca vai ter um sistema de arquivos corrompido.
● Pessoalmente acho impossıvel fora de laboratorios, masate agora nao ocorreu.
● A Sun tinha um ambiente de testes onde um sistema dearquivo sofria milhoes de desligamentos e reinıcios, enao houve nenhuma falha nos builds pre-release.
● De qualquer forma...
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Y Otras Cositas Mas
❖ Historico dossistemas de arquivo
Meu cenario
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❖ Backups
❖ Snapshots
❖ Compatıvel
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![Page 28: ZFS: O sistema de arquivos do futuro - Por Fernando Massen](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022020217/5558c344d8b42aa52a8b5448/html5/thumbnails/28.jpg)
Backups
❖ Historico dossistemas de arquivo
Meu cenario
Caracterısticas
Coisas que ele naotem
Y Otras Cositas Mas
❖ Backups
❖ Snapshots
❖ Compatıvel
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● Fazer backups e tao facil quanto um zfs send.● As ferramentas de backup continuam funcionando. Uso
tar e rsync, e estou feliz com eles.● Por mais que eu goste do ZFS, eu continuo fazendo
backups fanaticamente.
![Page 29: ZFS: O sistema de arquivos do futuro - Por Fernando Massen](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022020217/5558c344d8b42aa52a8b5448/html5/thumbnails/29.jpg)
Snapshots
❖ Historico dossistemas de arquivo
Meu cenario
Caracterısticas
Coisas que ele naotem
Y Otras Cositas Mas
❖ Backups
❖ Snapshots
❖ Compatıvel
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● Ja devem ter ouvido falar do “Time Machine”, do Mac OSX novo. E praticamente isso, so que o proprio sistema dearquivos ja o tem.
● O comando, como era de se esperar, e zfs snapshot.● Esses “snapshots” sao read-only, e podem ser
becapeados / restaurados / deletados / clonados com ocomando zfs.
● Como tem o conceito COW, so ocupam espaco se saomodificados.
![Page 30: ZFS: O sistema de arquivos do futuro - Por Fernando Massen](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022020217/5558c344d8b42aa52a8b5448/html5/thumbnails/30.jpg)
Compatıvel
❖ Historico dossistemas de arquivo
Meu cenario
Caracterısticas
Coisas que ele naotem
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❖ Backups
❖ Snapshots
❖ Compatıvel
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● Quase nenhuma (aquele 0,1%) aplicacao precisa sermodificada para rodar sob ZFS. Ate agora, ja rodeipraticamente tudo em cima.
● Ha quedas de performance em certos problemas. Ja hatambem certas praticas a se remediar essas questoes; acada build do OpenSolaris o ZFS tambem esta ficandomais robusto.
● NFS, SMB e outros protocolos funcionam identicamente;porem o ZFS tem seu proprio mecanismo paracompartilhar FSs via NFS (que e muito bom por sinal).
● Certas aplicacoes precisam ter um tamanho de clusterespecıfico para obter melhor performance (Postgres vema cabeca, embora eu nao tenha mudado nada). Isso sefaz ao digitar um zfs create.
![Page 31: ZFS: O sistema de arquivos do futuro - Por Fernando Massen](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022020217/5558c344d8b42aa52a8b5448/html5/thumbnails/31.jpg)
Niet alles zijn rozen
❖ Historico dossistemas de arquivo
Meu cenario
Caracterısticas
Coisas que ele naotem
Y Otras Cositas Mas
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● Supomos que voce tenha criado um FS chamado/mnt/datum, e outro para um diretorio-filho, chamado/mnt/datum/html. Ao montar via NFSv3, so o pai emontado. O filho requer um mount adicional. Issoenfurece.
● Em drives USB, a minha versao de OpenSolaris travava acada 8 horas (ja que ela “reseta” as portas USB, e ele daum “kernel panic” se nao ha spares em pools comdefeitos desse tipo). Espero que ja tenha sido corrigido oproblema; minha versao de OS e 62, e atualmente o buildesta em 70+.
● Um dia um HD apresentou defeito. Era um HD novo.Descobri que nao havia defeito nenhum: era oOpenSolaris que nao gostava de drives em “cable select”para meu chipset. Foi mal, aı. Nenhum animal ou FS saiuferido do experimento.
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● Que o Linux e o OpenBSD tenham nativo esse FS.● Que o problema que reportei do kernel panic tenha sido
resolvido.● Que o OpenSolaris seja portado para PowerPC, para eu
poder aproveitar 50● Que alguem o porte para SPARC32, ja que o
OpenSolaris so funciona em SPARC64 (UltraSPARC).
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