Профессор Цвиркун Л

К.т.н. Цвиркун Л.И., Свистун О.В.

Высшее учебное заведение “Национальный горный университет”, Украина

Особенности установки операционной системы FreeBSD с файловой системой ZFS

Введение

Операционная система (ОС) FreeBSD в качестве основной использует файловую систему Fast File System (FFS) [1]. Иногда FFS называют UFS (UNIX File System – файловая система, созданная для операционных систем семейства BSD). Многие системные утилиты по-прежнему называют разделы FFS разделами UFS. При разработке FFS предполагалось создать быструю и надежную файловую систему, которая эффективно справляется с обычными ситуациями. ОС FreeBSD поставляется с FFS, которая сконфигурирована в расчете на извлечение максимальной пользы от современных аппаратных средств. Однако FFS не лишена недостатков (“грязный диск”, фрагментация и т.п.). Весомой альтернативой FFS есть Zettabyte File System (ZFS).

ZFS – файловая система, которая изначально созданная в Sun Microsystems для операционной системы Solaris [2]. Эта файловая система поддерживает большие объёмы данных, объединяет концепции файловой системы и менеджера логических дисков (томов) и физических носителей, новаторскую структуру данных на дисках, легковесные файловые системы (англ. lightweight filesystems), а также простое управление томами хранения данных. ZFS является проектом с открытым исходным кодом и лицензируется под CDDL (Common Development and Distribution License).

Основное преимущество ZFS – это ее полный контроль над физическими и логическими носителями [3]. ОС ZFS способна обеспечить высокую скорость доступа, контроль целостности и минимизацию фрагментации данных.

Это позволяет динамически выделять или освобождать дисковое пространство на одном или более носителях для логической файловой системы. Кроме того, ZFS имеет переменный размер блока, что лучшим образом влияет на производительность и параллельность выполнения операций чтения-записи. А 64-разрядный механизм использования контрольных сумм, сводит к минимуму вероятность незаметного разрушения данных.

Постановка задания

В настоящее время все большее число систем контроля и управления реализуются в виде web-систем [4]. В этом случае высокая скорость доступа к данным на дисках с контролем целостности приобретает большое значение. Для того чтобы сервер нормально функционировал с ZFS, его необходимо правильно настроить. Рассмотрим настройку файловой системы ZFS на примере установки ОС FreeBSD 9.0 [1].

Описание установки

1. Загрузим FreeBSD install с DVD или USB flash. Для этого выберем в BIOS'e загрузку с CD (DVD) или USB flash. Через некоторое время на дисплее увидим меню, показанное на рисунке 1.

Ждем 10 сек. или нажимаем Enter.

2. Выбераем опцию Shell в диалоге разметки bsdinstall (рисунок 2).

3. Создаём разделы. SATA диск определился как ada0 (рисунок 3). Создаём на нём основной раздел.

4. Создаём загрузочный раздел (рисунок 4).

5. Создаём swap (рисунок 5). Swap (подкачка страниц) – один из механизмов виртуальной памяти, при котором отдельные фрагменты памяти (обычно неактивные) перемещаются из ОЗУ на жёсткий диск (или другой внешний накопитель, такой как флеш-память). При этом ОЗУ освобождается для загрузки других фрагментов памяти. Такими фрагментами в современных ЭВМ являются страницы памяти.

6. Метку -l swap0 зададим для создания независимого имени диска в системе. Тогда swap можно будет переставлять в другие порты, при этом не надо корректировать fstab.

Рисунок 1 – Меню выбора работы FreeBSD

Рисунок 2 – FreeBSD Installer

Рисунок 3 – Создание основного раздела

Рисунок 4 – Создание загрузочного раздела

Рисунок 5 – Создание файла подкачки (swap)

Одним из конфигурационных файлов в UNIX-подобных системах является fstab, который содержит данные о файловых системах и устройствах хранения информации ЭВМ. В нем описывается, как диск (раздел) будет использоваться или как будет интегрирован в систему.

Остальное дисковое пространство отдаём под ZFS раздел (рисунок 6).

Зададим метку -l disc0 для отвязки от имени диска в системе. Тогда disc0 можно будет переставлять в другие порты, при этом fstab править не надо.

Рисунок 6 – Выделение дискового пространства под ZFS раздел

Устанавливаем загрузчик (рисунок 7).

Если дисков несколько и их планируется использовать в ZFS рейде, тогда загрузчик нужно ставить для каждого из дисков.

Подключаем модули ядра ОС (рисунок 8).

Создаём ZFS пул с именем zroot, как показано на рисунке 9 (любые предупреждения относительно установки игнорируем).

Рисунок 7 – Установка загрузчика

Рисунок 8 – Подключение модулей ядра ОС

Рисунок 9 - Создание ZFS пула с именем zroot

Установим свойство bootfs, контрольные суммы и точки монтирования (рисунок 10).

Рисунок 10 - Установка контрольных сумм и точек монтирования

Экспортируем и импортируем пул, сохраняя zpool.cache в директории /var/tmp (рисунок 11).

Рисунок 11 - Экспорт, монтирование пула, сохранение zpool.cache

Создаём необходимые разделы (рисунок 12).

Рисунок 12 - Создание необходимых разделов

После выхода из оболочки командного процессора Shell, выбираем опцию Install (рисунок 13), после чего установка продолжается (рисунок 14).

Рисунок 13 – Выбор опции Install

Рисунок 14 – Установка FreeBSD 9.0-RELEASE Root

Когда установка закончится, выбираем опцию Live CD (рисунок 15) и имя root (рисунок 16).

Рисунок 15 – Выбор опции Live CD

Рисунок 16 – Ввод имени root

Система перезагрузилась и готова к работе (рисунок 17).

Рисунок 17 – Система готова к работе

Выводы

В данной статье рассмотрены особенности настройки файловой системы ZFS на примере установки ОС FreeBSD 9.0. Проверка работы web-системы контроля на этой ОС с файловой системой ZFS показало высокую скорость доступа к данным на дисках.

Литература:

1. Лукас М. FreeBSD. Подробное руководство, 2-е издание. - Пер. с англ. - СПб.: Символ- Плюс, 2009. - 864 с.

2. Руководство по администрированию файловых систем ZFS Solaris [Текст] / Sun Microsystems, Inc. 4150 Network Circle Santa Clara, CA 95054 U.S.A., октябрь 2009 года.

3. ZFS – новый взгляд на файловые системы, В. Латушкин, март 2009 года – Режим доступа: http://wolandblog.com/601-zfs-novyj-vzglyad-na-fajlovye-sistemy/

4. Цвіркун Л. І. Особливості автоматизованої системи віддаленого контролю параметрів автомобіля під час руху [Текст] / Л.І. Цвіркун, С.О. Гончарук. Сучасні інформаційні та інноваційні технології на транспорті.: Матеріали III Міжнародної науково-практичної конференції. У 2-х тт. Т1. – Херсон: Видавництво Херсонського державного морського інституту, 2011. – С. 279-280.