ZFSガイド：ZimaBoardでZFSファイルシステムをインストールして最適化する方法

エヴァ・ウォン

IceWhale author

エヴァ・ウォン は テクニカルライター および 兼常駐のティンカー です、ZimaSpaceの。生涯にわたるオタクであり、 ホームラボとオープンソースソフトウェアに情熱を持ち、 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わかりやすくすることを支援しています。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ファンの皆さん、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な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。さあ、一緒にこの旅に出て、ZimaBoardの体験を高めましょう。楽しい探検を！

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。

適度なコンピュート性能は簡単に手に入り、さまざまなSBCが4コアと十分なRAMを提供しています。通常、ストレージ面で不足しがちです。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接続の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電源が必要なケーブルの山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、それを活かして有効活用する方法を考察することを目的としています。見た目が奇妙で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ボトルネックになります。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知でしょう。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をもたらすと謳うさまざまなプラットフォームを見てみてください。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、しかも「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、そして運用が退屈なほど安定していることが求められます。

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の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、リモートシステムやストレージプール間の同期、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運用す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、ディスクを2台に限定したため、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カバーできます。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コミュニティでは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電源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。私の場合は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

公式のYスプリッターは、2台のディスクを接続し電源を供給するのに強く推奨されます。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、見た目は良くありませんが動作はします。すべてをまとめるには、3Dプリント製のデュアルHDDスタンドが非常に便利です。結果として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。

記事の最後にリンクがあります。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プリント製プレートもいくつか存在しますので、スペースがあれば検討してください。

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、予期せぬ問題が起きにく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。データのバックアップを取り、簡単にやり直せるようにしましょう。また、トラブルシューティングを容易にするためにすべての手順を記録してください。以下も参照してください スクリプト これを簡単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。

事前準備

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

リリースに対応したバックポートリポジトリを、/etc/apt/sources.list を編集するか、‘/etc/apt/sources.list.d/’ に新しいソースファイルを追加して設定してください:

#コードネームを判別するか、以下を手動で置き換えてください:
codename=$(lsb_release -cs)
#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、何か問題が発生しました」

ZFSのインストール失敗は通常、古いまたは不正なカーネル、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、インストール済みのヘッダーを確認し、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で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 \ # 不要なら削除
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の実行に問題なく、暗号化のみがCPU使用率に目立つ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動作し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、半分以下の時間で完了しました。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。

リソースと参考資料

Debianへの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。チュートリアルでの疑問はここで終わりではありません—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]