Przewodnik po ZFS: Instalacja i optymalizacja systemu plików ZFS na ZimaBoard

Witajcie entuzjaści ZimaBoard! Dziś z radością prezentujemy obszerny poradnik naszego oddanego członka społeczności, Tyrehla. Tyrehl nie tylko mistrzowsko przeprowadza was przez proces instalacji ZFS na ZimaBoard, ale także przedstawia kompleksowy przegląd samego ZimaBoard.

Od wglądów społeczności po szczegółowe instrukcje instalacji, artykuł Tyrehla to kompleksowe źródło wiedzy o pełnym wykorzystaniu ZFS i ZimaBoard. Serdecznie dziękujemy Tyrehlowi za ten wartościowy wkład, łączący zaangażowanie społeczności z wiedzą techniczną. Wyruszmy razem w tę podróż i podnieśmy doświadczenie z ZimaBoard. Życzymy udanych odkryć!

Wprowadzenie

Komputery jednopłytkowe (SBC) są bardzo popularne w scenariuszach domowych laboratoriów, a w ostatnich latach zdobyły też uznanie w środowiskach profesjonalnych i przemyśle. Obecnie istnieje duży ekosystem skupiony wokół edge computingu i systemów o małym formacie.

Dobrą moc obliczeniową łatwo zdobyć, różne SBC oferują 4 rdzenie i dużo pamięci RAM do różnych zastosowań. Zazwyczaj jednak zawodzą pod względem pamięci masowej. Karty SD i pamięć Flash są zazwyczaj wolne i podatne na awarie przy intensywnym zapisie. Dyski podłączone przez USB nie oferują takiej niezawodności, a wybór dobrego konwertera USB na SATA nie jest trywialny.

ZimaBoard ma asa w rękawie. Dwa porty SATA, podwójny Ethernet 100/1000 oraz różne opcje rozszerzeń PCIe tworzą bardzo elastyczny system.

Gdzie są granice tego, co SBC może realistycznie osiągnąć i dlaczego pamięć masowa zawsze sprawia tyle problemów? Gdzie jest złoty środek między kompaktową maszyną, która nie radzi sobie szczególnie dobrze z żadnym zadaniem, a potworem z plątaniną kabli i 6 dyskami SATA wymagającymi zewnętrznego zasilacza ATX?

Ten artykuł ma na celu zbadanie mocnych stron ZimaBoard i sposobów ich wykorzystania, aby dobrze go wykorzystać. Bez kończenia z głupio wyglądającym i niepraktycznym zestawem.

Motywacja

Jak wspomniano wcześniej, dużo mocy obliczeniowej jest łatwe do wdrożenia i wykorzystania. Pamięć jest również tania, więc szybko to pamięć masowa staje się czynnikiem ograniczającym. Każdy, kto miał do czynienia z infrastrukturą, prawdopodobnie to wie. Wystarczy spojrzeć na opcje pamięci sieciowej k8s, różne platformy oferujące zgodne z S3 API dla twojego klastra i jak uciążliwe jest ich wdrażanie i prawidłowa obsługa.

ZimaBoard, dzięki doskonałym możliwościom I/O, jest świetnym kandydatem na mały NAS lub serwer ogólnego przeznaczenia z odporną lokalną pamięcią masową. I tu pojawia się wyzwanie – jak zapewnić pamięć masową odporną na awarie w małym urządzeniu, na platformie, która „po prostu działa” i jest operacyjnie bezproblemowa.

Po stronie sprzętowej ograniczymy się do pracy z dwoma dyskami 2,5 cala podłączonymi do zasilania i złączy SATA z tyłu ZimaBoard. To bardzo kompaktowe rozwiązanie bez konieczności stosowania zewnętrznego zasilacza i kart rozszerzeń.

Mniej znaczy więcej

Duża pojemność to dobrze, ale jeszcze lepiej mieć pamięć odporną na awarie. Do tego potrzebujemy bardziej zaawansowanego systemu plików oferującego redundancję danych.

ZFS oferuje możliwości programowego RAID przewyższające większość kontrolerów sprzętowych RAID. To naprawdę doskonały system plików z wieloma innymi ważnymi funkcjami, takimi jak przyrostowe migawki, synchronizacja między zdalnymi systemami i pulami pamięci oraz szyfrowanie.

Dziś skupiamy się wyłącznie na uruchomieniu dysków w trybie redundantnym. Zazwyczaj ZFS służy do zarządzania tablicą RAIDZ. Ale ponieważ ograniczyliśmy się do dwóch dysków, pozostaje tylko jedna opcja – pula lustrzana ZFS. Skutecznie zmniejszy to pojemność o połowę, ale jednocześnie zapewni lepszą redundancję i możliwość przetrwania awarii pojedynczego dysku. Nieidealne, ale wystarczające.

Sprzęt

Dyski

Ogólnie społeczność ZimaBoard zaleca użytkownikom korzystanie z dysków 2,5 cala. Ich główną zaletą jest to, że nie potrzebują szyny 12V do działania. Są doniesienia o udanych testach z dyskami 3,5 cala, więc może się różnić. W moim przypadku wybrałem dwa dyski SSD 1TB. Możesz też wybrać HDD, jeśli potrzebujesz większej pojemności.

Złącza i akcesoria drukowane w 3D

Oficjalny rozdzielacz Y jest zdecydowanie zalecany do podłączania i zasilania dwóch dysków. Istnieją obejścia, takie jak użycie adapterów USB-na-SATA zasilających. Wygląda to nieestetycznie, ale działa. Aby wszystko trzymać razem, świetnie sprawdza się podwójna podstawka na dyski HDD wydrukowana w 3D. Końcowy efekt to bardzo przenośne i niskoprofilowe rozwiązanie.

Linki są dołączone na końcu artykułu. Uważam tę wersję za bardzo kompaktową i praktyczną ze względu na niewielki rozmiar. Istnieją też różne wydruki 3D do montażu w szafie rack, jeśli masz na to miejsce.

Instalacja ZFS

ZimaBoard jest domyślnie dostarczany z Debianem. To także moja osobista rekomendacja na solidną dystrybucję, która nie będzie przeszkadzać ani zaskakiwać. W przypadku innych dystrybucji zapoznaj się z odpowiednią dokumentacją i instrukcjami instalacji ZFS.

Przed rozpoczęciem pamiętaj, aby zaktualizować do najnowszej wersji LTS, jeśli to możliwe. Zrób kopię zapasową danych, aby łatwo było wszystko zresetować i zacząć od nowa. Dokumentuj każdy krok, aby ułatwić rozwiązywanie problemów. Sprawdź skrypt polecenie dla wygodnego sposobu wykonania tego.

Szczegółowe instrukcje i zaawansowane przypadki użycia są udokumentowane pod https://wiki.debian.org/ZFS to jest zalecane główne źródło do konfiguracji ZFS.

Wymagania wstępne

Upewnij się, że repozytoria HTTPS są dostępne:

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

Dodaj repozytorium Backports dla swojej wersji, edytując /etc/apt/sources.list lub dodając nowy plik źródłowy w katalogu ‘/etc/apt/sources.list.d/’:

1 #określ nazwę kodową lub ręcznie zamień poniżej:
2 nazwa_kodowa=$(lsb_release -cs)
3 #dodaj repozytorium backports do listy źródeł:
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

Pakiety ZFS

Na koniec, zgodnie z dokumentacją Debiana, zainstaluj najnowsze nagłówki Linuxa oraz odpowiednie pakiety ZFS:

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

„O nie – coś poszło nie tak”

Niepowodzenie instalacji ZFS zwykle wynika ze starego lub nieprawidłowego jądra lub braku nagłówków. Najlepiej usunąć wszystkie pakiety związane z ZFS, sprawdzić zainstalowane nagłówki i ponownie przeczytać dokumentację instalacji.

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

Tworzenie puli i systemu plików

Wyświetl dyski według identyfikatorów:

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

Utwórz pulę, określając stabilne identyfikatory urządzeń, np.:

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

Utwórz zaszyfrowany system plików:

1 zfs create \
2 -o encryption=on \ # usuń, jeśli niepotrzebne
3 -o keyformat=passphrase -o casesensitivity=mixed \
4 -o acltype=posixacl -o xattr=sa -o dnodesize=auto $mirror_pool_name/$dataset_name

Praktyczne scenariusze użytkowania i wydajność

ZimaBoard nie ma problemów z uruchomieniem ZFS i oferuje dużo wydajności, przy czym jedynie szyfrowanie zauważalnie obciąża CPU. Transkodowanie i strumieniowanie (np. z Jellyfin) również nie stanowią problemu. Warto zauważyć, że odczyt lub zapis bardzo dużych plików na zaszyfrowanym systemie plików mocno obciąży procesor. Może to wpłynąć na inne zadania działające na systemie.

SMB/NFS

Podczas ogólnych testów zapisanie pojedynczego pliku 12 GB do puli lustrzanej ZFS zajęło około 5 minut, a wąskim gardłem był dostęp do dysku. Odczyt z puli ZFS był znacznie szybszy, zajmując mniej niż połowę tego czasu. Efektywnie, połączenie sieciowe 1 Gb/s zostało całkowicie wykorzystane. Oba testy przeprowadzono na nieszyfrowanym systemie plików:

Następny test pokazuje duży wpływ szyfrowania na procesor. Ten sam plik o rozmiarze 12 GB został odczytany z nieszyfrowanego systemu plików ZFS i zapisany na zaszyfrowanym. Wydajność nadal jest doskonała, ale zużycie CPU gwałtownie wzrosło i pozostało bardzo wysokie przez cały proces.

Zasoby i odniesienia

• Instalacja ZFS na Debianie: https://wiki.debian.org/ZFS#Installation
• https://www.printables.com/model/224057-zimaboard-dual-hdd-stand
• Kabel SATA Y: https://shop.zimaboard.com/products/sata-y-cable-for-zimaboard-2-5-inch-hdd-3-5-inch-hdd-raid-free-nas-unraid

Podsumowanie

Masz pytania lub potrzebujesz dodatkowych wyjaśnień dotyczących jakiegokolwiek aspektu samouczka? Tyrehl jest tutaj, aby pomóc! Dołącz do naszej społeczności na Discordzie, aby bezpośrednio skontaktować się z Tyrehl i wziąć udział w ciekawych dyskusjach. Twoja ciekawość nie musi kończyć się na samouczku – Tyrehl jest gotów wspierać Cię w Twojej przygodzie z ZFS. Dołącz do naszego serwera Discord: [ zimaboard.com/discord]