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OpenZFS

OpenZFS es una implementación de código abierto del sistema de archivos ZFS y el administrador de volúmenes desarrollado inicialmente por Sun Microsystems para el sistema operativo Solaris y que ahora es mantenido por el Proyecto OpenZFS. De manera similar al ZFS original, la implementación admite funciones como compresión de datos , deduplicación de datos , clones de copia en escritura , instantáneas , RAID-Z y dispositivos virtuales que pueden crear sistemas de archivos que abarcan varios discos.

Una de las principales capacidades de OpenZFS es la autorreparación. El sistema de archivos puede detectar y corregir errores mientras está en uso, sin necesidad de un verificador de sistema de archivos dedicado. Esta característica lo hace adecuado para aplicaciones de misión crítica que requieren alta disponibilidad.

OpenZFS se utiliza principalmente en entornos empresariales y de centros de datos , así como en dispositivos de consumo como los dispositivos de almacenamiento conectados a la red (NAS), donde la fiabilidad y la seguridad de los datos son esenciales. Aunque inicialmente se diseñó para Solaris, el desarrollo se ha centrado desde entonces en Linux , aunque existen puertos para varias distribuciones BSD y macOS . A diferencia de Oracle ZFS , OpenZFS tiene licencia de la Licencia de desarrollo y distribución común (CDDL), lo que permite el uso comercial y de código abierto del sistema de archivos.

Entre los miembros fundadores de OpenZFS se encuentra Matt Ahrens, uno de los principales arquitectos de ZFS. [3] En 2020, las bases de código de OpenZFS y ZFS en Linux, un módulo del kernel que permite utilizar ZFS en Linux, se fusionaron y se lanzaron como OpenZFS 2.0, lo que permitió que otros sistemas operativos no Linux recibieran las diversas mejoras que el controlador de Linux había incorporado con el tiempo. [4] [5]

Historia

El sistema de archivos ZFS fue desarrollado originalmente por Sun Microsystems para el sistema operativo Solaris . El código fuente de ZFS se publicó en 2005 bajo la Licencia de Desarrollo y Distribución Común como parte del sistema operativo OpenSolaris y luego se adaptó a otros sistemas operativos y entornos. [6] [7]

La siguiente es una lista de eventos clave en el desarrollo de ZFS y sus diversas implementaciones: [6] [8]

Puertos

Como la FSF (Free Software Foundation) afirmó que había una incompatibilidad legal entre la CDDL y la GPL en 2005, la implementación de Sun del sistema de archivos ZFS no se pudo utilizar como base para el desarrollo de un módulo en el núcleo Linux , no se pudo fusionar con el núcleo Linux principal y las distribuciones Linux generalmente no lo incluyeron como un módulo de núcleo precompilado. [17] [18] [19] Como solución alternativa, FUSE , un marco que permite que los sistemas de archivos se ejecuten en el espacio de usuario , se utilizó en Linux como una capa de separación para la que no se aplicaron los problemas de licencia, aunque con un conjunto de problemas propios que incluyen una penalización de rendimiento. [7] [20] Sin embargo, la versión de abril de 2016 de Ubuntu 16.04  LTS incluye ZFS como un módulo de núcleo. [21] [22]

Apple y OS X

En la versión de lanzamiento de Mac OS X 10.5 , ZFS estaba disponible en modo de solo lectura desde la línea de comandos, que carece de la posibilidad de crear z-pools o escribir en ellos. [23] Antes del lanzamiento de 10.5, Apple lanzó "ZFS Beta Seed v1.1", que permitía acceso de lectura y escritura y la creación de z-pools; [24] sin embargo, se ha informado que el instalador de "ZFS Beta Seed v1.1" solo funciona en la versión 10.5.0 y no se ha actualizado para la versión 10.5.1 y posteriores. [25] En agosto de 2007, Apple abrió un proyecto ZFS en su sitio web Mac OS Forge. En ese sitio, Apple proporcionó el código fuente y los binarios de su puerto de ZFS que incluye acceso de lectura y escritura, [26] pero sin un instalador. [27] En octubre de 2009, Apple interrumpió el desarrollo del proyecto ZFS en Mac OS Forge sin ninguna explicación. Apple eliminó todo excepto la parte con licencia CDDL del código fuente para su compilación final del proyecto ZFS, cuyo nombre en código era "10a286". La compatibilidad completa con ZFS se anunció originalmente como una característica de Snow Leopard Server antes del lanzamiento, [28] pero cuando se lanzó el sistema operativo, todas las referencias a esta característica se habían eliminado de su página de características. [29]

El código fuente "10a286" de Apple y las versiones del código fuente y los binarios publicados anteriormente se han conservado y el proyecto MacZFS ha adoptado nuevos desarrollos [30] [31] [32] para continuar el desarrollo fuera de Apple. A partir de julio de 2012, Mac ZFS implementa la versión 8 de z-pool y la versión 2 de ZFS, lanzadas con el lanzamiento de Solaris en octubre de 2008. Se puede encontrar información histórica adicional y comentarios en el sitio web de Mac ZFS y en las preguntas frecuentes . [33] Sin embargo, el proyecto cesó el desarrollo a mediados de 2013 con un mensaje que solicitaba a los usuarios que cambiaran a O3X. [34]

Implementaciones

OpenSolaris

AbiertoIndiana

macOS

BSD

Libélula BSD

NetBSD

BSD libre

MedianocheBSD

TrueOS (anteriormente PC-BSD)

TrueNAS Core, (anteriormente FreeNAS)

pfSense

OPNsense

XigmaNAS

Debian GNU/kFreeBSD

Linux

Aunque el sistema de archivos ZFS es compatible con los sistemas operativos basados ​​en Linux , surgen dificultades para los mantenedores de distribuciones Linux que desean proporcionar soporte nativo para ZFS en sus productos debido a incompatibilidades legales entre la licencia CDDL de ZFS y la licencia GPL utilizada por el núcleo Linux. Para habilitar el soporte de ZFS dentro de Linux, se debe compilar y cargar en el núcleo un módulo de núcleo cargable que contenga el código ZFS con licencia CDDL. Según la Free Software Foundation , la redacción de la licencia GPL prohíbe legalmente la redistribución del producto resultante como un trabajo derivado , [56] [57] aunque este punto de vista ha causado cierta controversia. [58] [59]

ZFS en FUSE

En 2006 se probó una posible solución alternativa a la incompatibilidad de licencias, con un puerto experimental del código ZFS al sistema FUSE de Linux . El sistema de archivos se ejecutaba completamente en el espacio de usuario en lugar de estar integrado en el núcleo de Linux y, por lo tanto, no se consideraba un trabajo derivado del núcleo. Este enfoque era funcional, pero sufría importantes penalizaciones de rendimiento en comparación con la integración del sistema de archivos como un módulo de núcleo nativo que se ejecutaba en el espacio del núcleo . [60] A partir de 2016, el proyecto ZFS en FUSE parece estar extinto, ya que el controlador del núcleo ZFS en Linux ha prevalecido sobre el del espacio de usuario.

ZFS nativo en Linux

En marzo de 2013, el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) publicó un puerto nativo de ZFS para Linux , [61] [62] después de estos eventos clave: [63]

A partir de agosto de 2014 , ZFS en Linux utiliza el número de versión 5000 del grupo OpenZFS, lo que indica que las características que admite se definen mediante indicadores de características. Esta versión del grupo es un número invariable que se espera que nunca entre en conflicto con los números de versión proporcionados por Oracle. [64]

Tecnología de información KQ

KQ InfoTech desarrolló otro puerto nativo para Linux en 2010. [65] [66] Este puerto utilizó la implementación zvol del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore como punto de partida. En enero de 2011 se anunció una versión compatible con zpool v28. [67] En abril de 2011, KQ Infotech fue adquirida por sTec, Inc. y su trabajo en ZFS cesó. [68] El código fuente de este puerto se puede encontrar en GitHub . [69]

El trabajo de KQ InfoTech se integró finalmente en el puerto nativo de ZFS para Linux de LLNL. [68]

Distribución del código fuente

Aunque pueden surgir incompatibilidades de licencia con la distribución de binarios compilados que contienen código ZFS, en general se acepta que la distribución del código fuente en sí no se ve afectada por esto. En Gentoo Linux , la configuración de un sistema de archivos raíz ZFS está bien documentada y los paquetes necesarios se pueden instalar desde su repositorio de paquetes. [70] Slackware también proporciona documentación sobre la compatibilidad con ZFS, tanto como módulo del kernel como integrado en el kernel . [71] [72]

Integración con Ubuntu

La cuestión de la compatibilidad de la licencia CDDL con la licencia GPL resurgió en 2015, cuando la distribución Linux Ubuntu anunció que tenía la intención de poner a disposición de los usuarios finales módulos binarios del núcleo OpenZFS precompilados directamente desde los repositorios de paquetes oficiales de la distribución. [73] En 2016, Ubuntu anunció que una revisión legal dio como resultado la conclusión de que proporcionar soporte para ZFS a través de un módulo binario del núcleo no violaba las disposiciones de la licencia GPL. [74] Otras organizaciones como el Software Freedom Law Center siguieron la conclusión de Ubuntu, [75] mientras que la FSF y la SFC reiteraron sus puntos de vista opuestos. [76]

Ubuntu 16.04 LTS (" Xenial Xerus "), lanzado el 21 de abril de 2016, permite al usuario instalar los paquetes binarios OpenZFS directamente desde los repositorios de software de Ubuntu. [21] [77] Hasta 2023 , no se ha presentado ningún desafío legal contra Canonical con respecto a la distribución de estos paquetes.

A partir de 2019, Ubuntu admite la instalación experimental de ZFS como sistema de archivos raíz, a partir de la versión 19.10 ("Eoan Ermine"), para admitir la coexistencia de un sistema operativo ZFS casi puro con GRUB y otros sistemas operativos en el mismo disco. [78] [79]

Escala TrueNAS

Una versión de TrueNAS de iXsystems , basada en Debian Linux . Al igual que TrueNAS Core (basada en FreeBSD), utiliza OpenZFS para el almacenamiento y añade una variedad de características adicionales. Estas incluyen soporte ampliado para controladores de dispositivos, máquinas virtuales KVM, transferencia PCIe y soporte para contenedores a través de Kubernetes y Docker. Además, permite Docker en clúster y ZFS a través de gluster . Se puede encontrar información sobre la versión actual en la página de estado del software de iXsystems. [80]

Microsoft Windows

En 2010 se intentó un puerto de código abierto de ZFS, pero después de una pausa de más de un año, el desarrollo cesó en 2012. [81] En octubre de 2017, Jörgen Lundman anunció un nuevo puerto de OpenZFS en la Cumbre de desarrolladores de OpenZFS. [82] [83]

También se puede encontrar en GitHub un nuevo puerto de código abierto de ZFS, que se considera una versión BETA. [84]

Historial de versiones

Versiones de piscina y banderas destacadas

Originalmente, los números de versión del pool y del sistema de archivos se incrementaban a medida que se introducían nuevas características, con el fin de designar el formato del sistema de archivos en disco y las características disponibles. Esto funcionó bien cuando una sola entidad controlaba el desarrollo de ZFS, y este esquema de control de versiones todavía se utiliza con ZFS en Oracle Solaris . [85] [86]

En un modelo de desarrollo más distribuido , tener un único número de versión está lejos de ser ideal, ya que todas las implementaciones de OpenZFS tendrían que estar de acuerdo con todos los cambios en el formato del sistema de archivos en disco. La solución seleccionada por OpenZFS fue introducir indicadores de características como un nuevo sistema de control de versiones que etiqueta los cambios de formato en disco con nombres únicos y admite tanto cambios de formato completamente independientes como cambios de formato que dependen entre sí. Un grupo se puede mover y utilizar entre implementaciones de OpenZFS siempre que todos los indicadores de características en uso por el grupo sean compatibles con ambas implementaciones. [8] : 20, 26–27  [87] : 2–3  [88]

En OpenZFS, la versión del pool se establece permanentemente en 5000, lo que significa que el pool indica nuevas funciones configurando o desconfigurando indicadores de funciones de ZFS en lugar de incrementando la versión del pool. [38] Se eligió el número 5000 porque se espera que nunca entre en conflicto con los números de versión proporcionados por Oracle . Todavía existen números de versión heredados para las versiones del pool 1 a 28. [89] [90] [91] Los futuros cambios de formato en disco se habilitan o deshabilitan de forma independiente a través de estos indicadores de funciones.

Todavía existen números de versión heredados para las versiones de pool 1 a 28, y están implícitos en la versión de pool 5000; [92] la propuesta inicial fue usar 1000 como la versión de pool. [87] : 4  Los futuros cambios de formato en disco se habilitan y deshabilitan de forma independiente a través de indicadores de características.

Las características de las banderas se exponen como propiedades de grupo, siguiendo estas reglas de esquema de nombres: [87] : 4 

Por ejemplo, [email protected]:async_destroy es un nombre de propiedad válido y podría abreviarse como feature@async_destroy . [87] : 4 

Cada característica del pool puede estar en estado deshabilitado , habilitado o activo . Las características deshabilitadas son aquellas que no se utilizarán y no se realizarán cambios en el formato del disco; como resultado, dichas características son compatibles con versiones anteriores . Las características habilitadas son aquellas que se utilizarán, aún no se han realizado cambios en el formato del disco, pero el software puede realizar los cambios en cualquier momento; dichas características siguen siendo compatibles con versiones anteriores. Las características activas son aquellas que han realizado cambios en el formato del disco incompatibles con versiones anteriores en el pool. [87] : 5 

Cuando se habilita cualquier característica del pool, la versión heredada del pool se actualiza automáticamente a 5000 y también se habilitan otras características necesarias. De manera predeterminada, los nuevos pools se crean con todas las características compatibles habilitadas. En general, el estado de una característica se puede cambiar de activo a habilitado , deshaciendo así los cambios de formato en disco realizados y haciendo que el pool sea compatible nuevamente con una implementación anterior de OpenZFS; sin embargo, para algunas características esto podría no ser posible. [87] : 5, 9  [92]

Los cambios de formato en disco pueden estar asociados con funciones de escritura o de lectura . Las primeras son las funciones que una implementación de OpenZFS debe admitir para poder escribir en el pool, mientras que admitir dichas funciones no es obligatorio para abrir el pool en modo de solo lectura. Las últimas son las funciones que una implementación de OpenZFS debe admitir para poder leer desde el pool o simplemente abrirlo, porque abrir un pool no es posible sin leer realmente desde él. [87] : 7 

Por ejemplo, la función async_destroy agrega una nueva estructura de datos en el disco para realizar un seguimiento de los conjuntos de datos liberados, pero una implementación de OpenZFS no necesita saber acerca de esta estructura de datos para acceder al grupo en modo de solo lectura. Además, escribir en un grupo que tiene algunas características en estado activo no es posible con una implementación de OpenZFS que no admita las mismas características. [87] : 7–8 

Una lista de indicadores de características y los sistemas operativos que los admiten está disponible en el sitio web de documentación de OpenZFS [93] (aquí el antiguo sitio web Open-ZFS.org [94] )

OpenZFS 2.0

Históricamente, OpenZFS se ha implementado como código ZFS central, y cada equipo de sistema operativo lo ha adaptado para que encaje en sus proyectos. Esto ha provocado en algunos casos un estancamiento de las características y divergencias de las características y líneas de comandos, ya que los diferentes sistemas operativos han desarrollado características y correcciones de errores divergentes, a menudo para una única plataforma en lugar de para todas las plataformas. Con el tiempo, el desarrollo de nuevas características pasó de Illumos a Linux . [95] Estas nuevas características y correcciones tuvieron que ser trasladadas a Illumos antes de que pudieran ser reportadas nuevamente para FreeBSD . [95] Pero esto era difícil porque la versión Linux también incluía muchos cambios menores, que eran difíciles de desentrañar. [95]

En 2018, se acordó que el desarrollo de OpenZFS se revisaría para remediar estos problemas. [95] En lugar de intentar importar todos los cambios de Linux a otras plataformas poco a poco, todo el código ZFS de Linux se "pivotaría" como un todo, y las otras plataformas se basarían en la versión de Linux desarrollada de manera más activa. [95] También se implementaría o trasladaría a todas las plataformas una amplia gama de características portadas y nuevas, incluidas muchas mejoras deseadas desde hace mucho tiempo, y los cambios futuros se discutirían en todas las plataformas antes de implementarse. [95] Los planes incluían capas de portabilidad adecuadas para evitar que el código shim de Linux, GPL o Linux-KPI se introdujera en otros núcleos de plataforma . [95]

Las características en progreso o portadas para OpenZFS 2.0 son extensas e incluyen:

Véase también

Referencias

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