ZFS系列（八）创建文件系统

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本文介绍ZFS的基础和核心，被称为“ZFS数据集”或者文件系统。前面的文章，我们一直在讨论如何管理存储池。但是存储池并不意味着直接存储数据。相反，我们应该创建共享相同存储系统的文件系统。从现在开始，我们将这些文件系统称为数据集。

背景

首先，在全面理解ZFS数据集之前，我们需要了解GNU/Linux中，传统的文件系统和卷管理是如何工作的。为了公平地对待这一点，我们需要将Linux软件RAID、LVM和ext4或另一个Linux内核支持的文件系统组装在一起。

这是通过创建冗余磁盘阵列，并导出块设备来表示该阵列来实现的。然后，使用LVM对导出的块设备进行格式化。如果我们有多个RAID阵列，我们也会对它们进行格式化。然后我们将所有这些导出的块设备添加到一个“卷组”中，该卷组表示我的池存储。如果我有5个导出的RAID阵列，每个阵列1TB，那么在这个卷组中就有5TB的池存储。现在，我需要决定如何划分卷，以创建特定大小的逻辑卷。如果这是针对Ubuntu或Debian的安装，也许我会给根文件系统一个逻辑卷分配100GB。这100GB现在被标记为卷组所占用。然后我将500GB给我的主目录，等等。每个操作导出一个块设备，代表我的逻辑卷，我使用ext4或其它我选择的文件系统对这些块设备进行格式化。

在这个场景中，卷组中的每个逻辑卷都是固定大小的。它无法处理已满的池。因此，在格式化逻辑卷块设备时，文件系统的大小是固定的。当该设备填满时，必须同时调整逻辑卷和文件系统的大小。这通常需要大量的命令，而且要在不丢失数据的情况下正确地进行操作是有难度的。

ZFS处理文件系统有点不同。首先，不需要用上面介绍的传统文件系统的方法来创建存储。前面的文章已经介绍了如何创建存储池zpool，现在我们将介绍如何使用它。这是通过在文件系统中创建数据集来实现的。默认情况下，该数据集将拥有对整个存储池的完全访问权。如果我们的存储池大小为5TB，如前所述，那么我们的第一个数据集将可以访问池中的所有5TB。如果我创建了第二个数据集，它也将完全访问池中的所有5TB，以此类推。

现在，当文件被放置在数据集中时，存储池将该文件所占有的存储标记为所有数据集不可用。这意味着每个数据集都知道池中哪些是可用的，哪些是池中所有其他数据集不可用的。不需要创建大小有限的逻辑卷。每个数据集都可以继续往存储池中放文件，直到池被填满。当然，您可以对数据集设置配额，限制它们的大小，或者导出ZVOLs，这些主题我们将在后面介绍。

好，接下来让我们来创建一些数据集。

基本创建

在接下来的这些示例中，假设我们的ZFS共享存储名为“tank”。此外，我们将假设在RAIDZ-1阵列中创建了4个预分配的文件，每个文件的大小为1GB。让我们在这些基础上创建一些数据集。

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# zfs create tank/test
# zfs list
NAME         USED  AVAIL  REFER  MOUNTPOINT
tank         175K  2.92G  43.4K  /tank
tank/test   41.9K  2.92G  41.9K  /tank/test

注意，数据集“tank/test”在默认情况下被挂载到“tank/test”，并且它对整个池有完全的访问权限。还要注意，它只占用池的41.9 KB。让我们再创建4个数据集，然后看看输出:

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# zfs create tank/test2
# zfs create tank/test3
# zfs create tank/test4
# zfs create tank/test5
# zfs list
NAME         USED  AVAIL  REFER  MOUNTPOINT
tank         392K  2.92G  47.9K  /tank
tank/test   41.9K  2.92G  41.9K  /tank/test
tank/test2  41.9K  2.92G  41.9K  /tank/test2
tank/test3  41.9K  2.92G  41.9K  /tank/test3
tank/test4  41.9K  2.92G  41.9K  /tank/test4
tank/test5  41.9K  2.92G  41.9K  /tank/test5

每个数据集自动挂载到其各自的挂载点，并且每个数据集可以完全自由地访问存储池。让我们在其中一个数据集中填充一些数据，看看这是如何影响底层存储的:

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# cd /tank/test3
# for i in {1..10}; do dd if=/dev/urandom of=file$i.img bs=1024 count=$RANDOM &> /dev/null; done
# zfs list
NAME         USED  AVAIL  REFER  MOUNTPOINT
tank         159M  2.77G  49.4K  /tank
tank/test   41.9K  2.77G  41.9K  /tank/test
tank/test2  41.9K  2.77G  41.9K  /tank/test2
tank/test3   158M  2.77G   158M  /tank/test3
tank/test4  41.9K  2.77G  41.9K  /tank/test4
tank/test5  41.9K  2.77G  41.9K  /tank/test5

注意，在我的例子中，“tank/test3”占用了158 MB磁盘，因此根据其余的数据集，池中只有2.77 GB可用，而以前是2.92 GB。因此，正如您所看到的，这里最大的优点是我不需要担心预分配的块设备，就像使用LVM时一样。相反，ZFS管理整个堆栈，因此它了解有多少数据被占用，有多少数据可用。

Mounting 数据集

在创建数据集时，默认情况下并没有创建可导出的块设备，理解这一点很重要。这意味着您没有可以直接挂载的东西。总之，没有任何东西可以添加到/etc/fstab文件中以便持久化，重启后也会自动挂载。

那么，如果没有什么要添加的，那么如何挂载文件系统呢? 如果确实需要的话，这是通过导入池，然后运行“zfs mount”命令来完成的。类似地，我们有一个”zfs unmount”命令来卸载数据集，或者我们可以使用标准的”umount”工具:

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# umount /tank/test5
# mount | grep tank
tank/test on /tank/test type zfs (rw,relatime,xattr)
tank/test2 on /tank/test2 type zfs (rw,relatime,xattr)
tank/test3 on /tank/test3 type zfs (rw,relatime,xattr)
tank/test4 on /tank/test4 type zfs (rw,relatime,xattr)
# zfs mount tank/test5
# mount | grep tank
tank/test on /tank/test type zfs (rw,relatime,xattr)
tank/test2 on /tank/test2 type zfs (rw,relatime,xattr)
tank/test3 on /tank/test3 type zfs (rw,relatime,xattr)
tank/test4 on /tank/test4 type zfs (rw,relatime,xattr)
tank/test5 on /tank/test5 type zfs (rw,relatime,xattr)

默认情况下，数据集的挂载点为”/\/\“。这可以通过更改数据集属性进行更改。正如存储池具有可调优的属性一样，数据集也是如此。稍后我们将专门发表一篇完整的文章来介绍数据集属性。我们只需要适当的更改“mountpoint”属性，如下所示:

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# zfs set mountpoint=/mnt/test tank/test
# mount | grep tank
tank on /tank type zfs (rw,relatime,xattr)
tank/test2 on /tank/test2 type zfs (rw,relatime,xattr)
tank/test3 on /tank/test3 type zfs (rw,relatime,xattr)
tank/test4 on /tank/test4 type zfs (rw,relatime,xattr)
tank/test5 on /tank/test5 type zfs (rw,relatime,xattr)
tank/test on /mnt/test type zfs (rw,relatime,xattr)

嵌套数据集

数据集不需要被隔离。您可以在彼此之间创建嵌套的数据集。这允许您在不影响其他目录结构的情况下创建命名空间，同时调优嵌套目录结构。例如，你可能想压缩/var/log，而不是父文件/var。它还有其他的好处，还有一些我们将在后面介绍的注意事项。

要创建嵌套数据集，请像创建其他数据集一样，提供父存储池和数据集。在下面的例子中，我们将在test数据集中创建一个嵌套的log数据集:

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# zfs create tank/test/log
# zfs list
NAME            USED  AVAIL  REFER  MOUNTPOINT
tank            159M  2.77G  47.9K  /tank
tank/test      85.3K  2.77G  43.4K  /mnt/test
tank/test/log  41.9K  2.77G  41.9K  /mnt/test/log
tank/test2     41.9K  2.77G  41.9K  /tank/test2
tank/test3      158M  2.77G   158M  /tank/test3
tank/test4     41.9K  2.77G  41.9K  /tank/test4
tank/test5     41.9K  2.77G  41.9K  /tank/test5

数据集管理

除了创建数据集，当您不再需要它们时，还可以销毁它们。销毁数据集将释放块供其他数据集使用，销毁数据集后不能在没有快照的情况下还原，这一点我们将在后面介绍。销毁数据集命令如下:

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# zfs destroy tank/test5
# zfs list
NAME            USED  AVAIL  REFER  MOUNTPOINT
tank            159M  2.77G  49.4K  /tank
tank/test      41.9K  2.77G  41.9K  /mnt/test
tank/test/log  41.9K  2.77G  41.9K  /mnt/test/log
tank/test2     41.9K  2.77G  41.9K  /tank/test2
tank/test3      158M  2.77G   158M  /tank/test3
tank/test4     41.9K  2.77G  41.9K  /tank/test4

如果需要，我们也可以重命名数据集。当数据集的用途发生变化，并且希望名称反映该用途时，这很方便。参数以source数据集作为第一个参数，以新名称作为后一个参数。例子是将数据集tank/test3 重命名为tank/music:

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# zfs rename tank/test3 tank/music
# zfs list
NAME            USED  AVAIL  REFER  MOUNTPOINT
tank            159M  2.77G  49.4K  /tank
tank/music      158M  2.77G   158M  /tank/music
tank/test      41.9K  2.77G  41.9K  /mnt/test
tank/test/log  41.9K  2.77G  41.9K  /mnt/test/log
tank/test2     41.9K  2.77G  41.9K  /tank/test2
tank/test4     41.9K  2.77G  41.9K  /tank/test4

总结

本文帮助您开始理解ZFS数据集。还有许多与“zfs”命令相关的子命令可用，它们有许多不同的参数。你可以通过查看手册页以获得完整的清单。然而，本文并不是对数据集的深入彻底的掌握，随着我们对数据集的探索，更多的原则和概念将会浮出海面。最后，您应该足够熟悉数据集，从而能够以最小的努力管理整个存储的基础设施。

参考资料

https://pthree.org/2012/12/17/zfs-administration-part-x-creating-filesystems/

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