Алексей Федорчук - Linux Mint и его Cinnamon. Очерки применителя

Именно ZFS on Linux и будет героиней нашего романа, и не только в силу своих несравненных достоинств. А во-вторых, развитие проекта ZFS on Linux блестяще демонстрирует торжество инженерного разума над юридической заумью. И потому являет собой просто замечательный литературный сюжет, мимо которого не в силах пройти ни один сочинитель в жанре технологической новеллы. И начать этот сюжет надо издалека.

Говорят, что во времена далекие, теперь почти былинные, файловых систем не было: информация на носители записывалась побитно, без всякой организации в именованные её наборы. Впрочем, такой способ записи данных применялся и много позднее — например, при резервном копировании на стриммерные ленты. Можно обходиться без файловых систем и при записи на стандартные блочные устройства — винчестеры, SSD, компакт-диски.

Однако в большинстве случаев данные на носителях блочного типа организуются в виде файлов, а файлы объединяются в файловые системы — плоские, как в древнем DOS’е, древовидные, как во всех UNIX-подобных операционках, или, так сказать, «многодревные», как в Windows. Каковые могут быть созданы непосредственно на носителе как raw-устройстве, но обычно накладываются на дисковые разделы.

Исторически сложилось так, что одному разделу соответствовала одна файловая система. Соответственно, и выходить за границы несущего их устройства файловые системы не могли. И если требовалось работать более чем с одной файловой системой на одном физическом накопителе (а в UNIX-подобных ОС это почти всегда так), то был необходим тщательный расчет дискового пространства для каждой из них: ошибки в расчётах влекли весьма неприятные последствия, вплоть до необходимости переразбиения диска и переустановки ОС вообще.

Правда, дисковые разделы могут не только разделяться, но и объединяться в программные массивы или в группы томов, о которых говорилось в предыдущих очерках.

Как известно ещё с советских атеистических времен, Господь Бог, создавая человека, хотел сделать его умным, честным и партийным. Но оказалось, что даже он, при всём своём всемогуществе, не смог ему дать больше двух качеств вместе.

Аналогично и с файловыми системами: разработчики хотели бы видеть их быстрыми, надежными и простыми в обращении. Давайте посмотрим, удалось ли им превзойти Господа.

В UNIX-подобных системах требование быстродействия удовлетворяется, во-первых, оптимизированным расположением каталогов, метаданных и данных файлов на физических носителях. Но во-вторых и главных — кэшированием записи.

Думаю, каждого, кто начинал знакомство с Linux’ом во времена безраздельного господства файловой системы ext2fs, поражала быстрота выполнения всех файловых операций, обусловленная их асинхронностью — то есть кэшированием данных и метаданных. Оборотная сторона медали — отказ системы по любой причине влёк за собой тяжкие последствия, вплоть до полного ее разрушения. Но и даже когда до полной катастрофы дело не доходило, отказы (например, по питанию) вызывали за собой долгую и нудную процедуру проверки целостности файловой системы.

Были разработаны различные механизмы решения этой проблемы. Однако основным в Linux стало так называемое журналирование, когда сведения о файловых операциях записываются в специальный файл журнала до того, как эти операции будут фактически выполнены. Это дает возможность после любого сбоя «откатить» файловую систему до последнего непротиворечивого состояния. Оборотной стороной чего, как обычно, является снижение быстродействия — различное для отдельных файловых систем и видов файловых операций.

Правда, с точки зрения простоты использования ни в одну из файловых систем Linux’а бросить камень рука не подымется: создание и монтирование их никаких трудностей не сулит. Так что требование «партийности» выполняется, пожалуй, при всех соотношениях «ума» и «честности». Но эта ситуация сохраняется, пока мы не начинаем комбинировать «ум, честность и партийность» файловых систем с аналогичными качествами систем управления RAID’ами или с LVM. В результате чего получаем:

• либо быстрое и относительно простое решение на основе RAID Level 0, не блещущее надёжностью;

• либо надёжное решение без ощутимой потери быстродействия на основе одного из RAID с избыточностью, не являющееся, однако, эталоном простоты;

• либо, наконец, относительно надёжное и потенциально быстрое решение при использовании технологии LVM — однако и оно не блещёт простотой.