ZFSガイド：ZimaBoardでのZFSファイルシステムのインストールと最適化

エヴァ・ウォン

IceWhale author

エヴァ・ウォン は テクニカルライター であり ZimaSpaceの常駐ティンカーでもあります。 生涯のオタクであり、 ホームラボとオープンソースソフトウェアに情熱を持っています。彼女は複雑な技術的概念をわかりやすく、 実践的なガイドに翻訳することを専門としています。エヴァはセルフホスティングは楽しくあるべきで、怖がるものではないと信じています。彼女のチュートリアルを通じて、コミュニティが ハードウェアのセットアップを解明する手助けをしています。初めてのNAS構築からDockerコンテナの習得まで。

ZFS Guide: Install & Optimize ZFS File System on ZimaBoard - Zima Store Online

ZimaBoard愛好家の皆さん、こんにちは！本日は、熱心なコミュニティメンバーであるTyrehlによる包括的なチュートリアルをお届けします。TyrehlはZimaBoardへのZFSインストール手順を巧みに案内するだけでなく、ZimaBoard自体の全体像も提供しています。

コミュニティの洞察から詳細なインストール手順まで、Tyrehlの記事はZFSとZimaBoardの両方の可能性を最大限に引き出すためのワンストップリソースです。コミュニティの参加と技術的ノウハウの架け橋となるこの貴重な寄稿に、心から感謝します。この旅に一緒に出かけて、ZimaBoardの体験を高めましょう。楽しい探求を！

はじめに

シングルボードコンピュータ（SBC）はホームラボのシナリオで非常に人気があり、近年ではプロフェッショナルな環境や産業分野でも普及しています。現在ではエッジコンピューティングや小型フォームファクターシステムを中心とした大きなエコシステムがあります。

4コアと十分なRAMを備えたさまざまなSBCがあり、適切なコンピュートは簡単に手に入ります。彼らが通常不足しがちなのはストレージ面です。SDカードやフラッシュストレージは一般的に遅く、書き込みが多いシナリオでは故障しやすいです。USB経由で接続されたディスクは同じ信頼性を提供せず、良いUSB-to-SATAコネクタを選ぶのも簡単ではありません。

ZimaBoardには切り札があります。2つのSATAポート、デュアル100/1000イーサネット、そしてさまざまなPCIe拡張オプションがあり、とても柔軟なシステムを実現しています。

SBCが現実的に達成できる限界はどこにあり、なぜストレージはいつもそんなに厄介なのでしょうか？特に得意なタスクがないコンパクトなマシンと、6台のSATAディスクを接続し外部ATX電源を必要とするケーブルの山の間の黄金の中間点はどこにあるのでしょうか？

この記事はZimaBoardの強みを探り、それを活用して有効に使う方法を模索することを目的としています。見た目が馬鹿げて実用的でないセットアップにならないように。

動機

前述の通り、多くのコンピュートリソースは簡単に展開・利用できます。メモリも安価なので、ストレージがすぐに制約要因になります。インフラに関わったことがある人なら、このことはよくご存じでしょう。k8sのネットワークストレージオプションや、クラスターにS3互換APIをもたらすと主張するさまざまなプラットフォームを見てみれば、その展開や適切な運用がいかに面倒かがわかります。

優れたI/O機能を備えたZimaBoardは、小型フォームファクターのNASや堅牢なローカルストレージを備えた汎用サーバーに最適な候補です。ここに課題があります。小型フォームファクターのパッケージで、かつ「ただ動く」プラットフォーム上で、どのようにフォールトトレラントなストレージを提供するかということです。

ハードウェア面では、ZimaBoard背面の電源とSATAコネクターから2台の2.5インチディスクだけを使うことに限定します。これにより外部電源や拡張カードが不要な非常にコンパクトなソリューションになります。

少ないほうが良い

大量のストレージを展開するのは良いことですが、耐障害性のあるストレージを持つことはさらに重要です。そのためにはストレージ冗長性を提供する高度なファイルシステムが必要です。

ZFSは多くのハードウェアRAIDコントローラーを超えるソフトウェアRAID機能を提供します。増分スナップショット、リモートシステム間の同期、ストレージプール、暗号化など多くの優れた機能を持つ素晴らしいファイルシステムです。

今回はディスクを冗長化して動作させることに焦点を当てます。通常ZFSはRAIDZアレイの管理に使われますが、2台のディスクに限定すると選択肢はZFSミラープールのみです。これにより容量は半分になりますが、冗長性が向上し、1台のディスク故障を回避できます。理想的ではありませんが、これで対応します。

ハードウェア

ディスク

一般的にZimaBoardコミュニティは2.5インチディスクの使用を推奨しています。主な利点は12Vレールが不要なことです。3.5インチディスクでの成功例も報告されていますが、結果は環境によります。私は1TBのSSDを2台選びました。容量が必要ならHDDも選べます。

コネクターと3Dプリントアクセサリー

2台のディスクを接続し電源を供給するには、公式のYスプリッターの使用を強く推奨します。USBからSATAへの電源アダプターを使うなどの回避策もありますが、見た目は悪いものの動作はします。すべてをまとめるには3DプリントのデュアルHDDスタンドが非常に便利です。最終的に非常に携帯性が高く低プロファイルなパッケージになります。

リンクは記事の最後に含まれています。このバージョンはサイズが小さく非常にコンパクトで実用的だと感じました。ラックマウント用の3Dプリントプレートもいくつか存在しますので、スペースがあれば利用できます。

ZFSのインストール

ZimaBoardはデフォルトでDebianが搭載されています。これは邪魔にならず驚きも少ない堅実なディストリビューションとして私の個人的なおすすめです。他のディストリビューションを使う場合は、それぞれのドキュメントとZFSのインストール手順を参照してください。

開始する前に、可能であれば最新のLTSリリースにアップデートしてください。データをバックアップして、簡単にやり直せるようにしましょう。そして、すべての手順を記録しておくとトラブルシューティングが楽になります。以下を参照してください スクリプト これを便利に行うためのコマンドです。

詳細な手順や高度な使用例は以下に記載されています https://wiki.debian.org/ZFS これはZFSのセットアップに推奨される主要なソースです。

前提条件

HTTPSリポジトリにアクセスできることを確認してください：

1 apt install -y lsb-release apt-transport-https

リリース用のBackportsリポジトリを追加するには、/etc/apt/sources.listを編集するか、‘/etc/apt/sources.list.d/’の下に新しいソースファイルを追加してください：

1 #コードネームを決定するか、以下を手動で置き換えてください：
2 codename=$(lsb_release -cs)
3 # バックポートリポジトリをソースリストに追加：
4 echo “deb http://deb.debian.org/debian $codename-backports main contrib non-free”|sudo tee /etc/apt/sources.list.d/debian_backports.list && sudo apt update

ZFSパッケージ

最後に、Debianのドキュメントに従い、最新のLinuxヘッダーと関連するZFSパッケージをインストールします：

1 sudo apt install linux-headers-amd64;sudo apt install -t $codename-backports zfsutils-linux zfs-dkms

「ああ、何かがうまくいかなかった」

ZFSのインストール失敗は通常、古いまたは不正確なカーネル、またはヘッダーの欠如に起因します。すべてのZFS関連パッケージを削除し、インストールされているヘッダーを確認し、インストールドキュメントを再確認するのが最善です。

1 sudo dpkg -l | egrep ‘linux-image|linux-headers’

プールとファイルシステムの作成

ID別にディスクを一覧表示：

1 ls -l /dev/disk/by-id/
2 ls -l /dev/disk/by-id/
3 lrwxrwxrwx 1 root root 9 12月 22 15:29 ata-KINGSTON_SA400S37960G_50026B73818333D1 -> ../../sdb
lrwxrwxrwx 1 root root 9 12月 22 15:29 ata-KINGSTON_SA400S37960G_50026B73818333DB -> ../../sda
4 lrwxrwxrwx 1

安定したデバイスIDを指定してプールを作成します。例：

1 zpool create $mirror_pool_name mirror ata-KINGSTON_SA400S37960G_50026B73818333D1 ata-KINGSTON_SA400S37960G_50026B73818333DB

暗号化されたファイルシステムを作成する：

1 zfs create \
2 -o encryption=on \ # 不要な場合は削除してください
3 -o keyformat=passphrase -o casesensitivity=mixed \
4 -o acltype=posixacl -o xattr=sa -o dnodesize=auto $mirror_pool_name/$dataset_name

実際の使用シナリオとパフォーマンス

ZimaBoardはZFSの実行に問題がなく、暗号化のみがCPU使用率に顕著な影響を与えています。トランスコーディングやストリーミング（例：Jellyfin）も問題ありません。非常に大きなファイルを暗号化されたファイルシステムに読み書きする場合、CPUに大きな負荷がかかることに注意してください。これはシステム上で実行されている他の作業に影響を与える可能性があります。

SMB/NFS

一般的なテストでは、12GBの単一ファイルをZFSミラープールに書き込むのに約5分かかり、ディスクI/Oがボトルネックでした。ZFSプールからの読み取りははるかに速く、半分以下の時間で済みました。実質的に1Gbpsのネットワーク接続が完全に最大限に活用されました。両方のテストは暗号化されていないファイルシステムで行われました：

次のテストは、暗号化がCPUに与える大きな影響を示しています。同じ12GBのファイルを暗号化されていないZFSファイルシステムから読み取り、暗号化されたファイルシステムに書き込みました。パフォーマンスは依然として優れていますが、CPU使用率は急上昇し、プロセス全体で非常に高いままでした。

リソースと参考文献

DebianでのZFSインストール： https://wiki.debian.org/ZFS#Installation
https://www.printables.com/model/224057-zimaboard-dual-hdd-stand
SATA Yケーブル： https://shop.zimaboard.com/products/sata-y-cable-for-zimaboard-2-5-inch-hdd-3-5-inch-hdd-raid-free-nas-unraid

結論

質問がありますか？またはチュートリアルのどの部分についてもさらに詳しい説明が必要ですか？Tyrehlがサポートします！Discordコミュニティに参加して、Tyrehlと直接つながり、有意義なディスカッションに参加しましょう。チュートリアルだけで好奇心を止める必要はありません。TyrehlはあなたのZFSの旅をサポートする準備ができています。Discordサーバーに参加する：[ zimaboard.com/discord]