で使用する正しいファイルシステムの選択 NASサーバー これは非常に重要な決定です。使用する用途に応じて、ファイルシステムを選択できます。これにより、パフォーマンスが向上し、データの整合性が向上し、その他の機能が提供される可能性があります。 一般に、QNAP、Asustor、SynologyなどのNASサーバーオペレーティングシステムは、人気のあるEXT4ファイルシステムだけでなく、BtrfsやZFSもサポートしています。 自宅またはビジネスのNASサーバーにどのファイルシステムを選択する必要がありますか？
ファイルシステムとは何ですか？また、それらは何のためにありますか？
すべてのオペレーティングシステムは、制御するためにファイルシステムまたはいくつかの異なるファイルシステムを組み込んでいます さまざまなメディアから情報を保存および取得する方法 、ハードドライブなど、 SSD ドライブ、およびペンドライブやメモリカードなどのリムーバブルストレージドライブ。 メモリー。 ファイルシステムがない場合、オペレーティングシステムは、特定の記録されたデータがどこで終了し、次のデータがどこから始まるかを認識しません。したがって、これは考慮しなければならない最も重要な側面のXNUMXつです。
ファイルシステムの主な機能は、さまざまなファイルにスペースを割り当て、空きスペースを管理し、保存された情報を構造化して、簡単かつ迅速にアクセスできるようにすることです。 考慮しなければならないもうXNUMXつの非常に重要な側面は、セクター、より具体的にはそれらのサイズです。これらのセクターでは、情報が格納される場所です。 ファイルシステムの他の特徴は、メディア上にあるファイルやディレクトリを作成、コピー、移動、名前変更、さらには削除するためのメソッドを提供することです。 ファイルシステムには、アクセス許可を制御するためのアクセス制御リスト（ACL）、断片化を回避または軽減するメカニズム、ジャーナリングの可能性（ファイルシステムの整合性の向上）、ディスククォータの構成の可能性などの非常に重要な機能も組み込まれています。機能。
現在、さまざまなメーカーのNASサーバーで広く使用されている合計XNUMXつの異なるファイルシステムがあります。 Linux サーバー上のデータストレージ用のFreeBSDベースのオペレーティングシステム。これらのファイルシステムはEXT4、Btrfs、ZFSであり、XNUMXつのファイルシステムは異なる特性を持ち、いくつかは異なるシナリオでより優れたパフォーマンスを発揮します。
外部4
EXT4は、Linuxベースのオペレーティングシステムのメインファイルシステムです。このファイルシステムはトランザクション型（ジャーナリング付き）であり、以前のファイルと比較して、大容量、低容量のサポートなど、非常に重要な改善が組み込まれています。 CPU 使用法と読み取りおよび書き込み速度の向上。 EXT4のいくつかの非常に重要な特性は、すべてをゼロで埋める必要なしにディスクスペースの予約を可能にすることです。これは通常、他のファイルシステムで行われていました。さらに、この予約スペースは通常、回避または軽減するために連続しています。ファイルシステムの断片化。この機能は「フラッシュ時の割り当て」または遅延メモリ予約と呼ばれます。これは、ディスクに書き込まれる直前にメモリブロックを予約することで構成され、パフォーマンスが向上し、断片化が減少します。
EXT4には、説明したような断片化を回避する手法がありますが、論理的には、最適化の過程でディスクをアンマウントすることなく、個々のファイルまたはボリューム全体を最適化するツールもあります。より多くのファイルシステムは遅い。
このファイルシステムには、次の特性と制限があります。
- 最大ファイルサイズ：16Kブロックを使用して4TiB。
- ファイルの最大数：4億
- 最大ファイル名サイズ：255バイト
- 最大ボリュームサイズ：1EiB
- 透過的なデータ暗号化：はい
- コピーオンライト：いいえ
- 透過的圧縮：いいえ
- 透過的な重複排除：いいえ
EXT4の主な機能を理解したら、EXT4ファイルシステムの後継として知られているBtrfsについて説明します。
Btrfs
BtrfsファイルシステムはEXT4の後継として生まれました。その目的は、特にファイルの最大サイズに関して、制限をできるだけ多く排除することで、EXT4を置き換えることです。 このファイルシステムの主な特徴は、主にサーバーを対象としていること、iノードが動的に割り当てられていること、EXTXNUMXの場合のようにファイルシステムを作成するときに最大数を設定する必要がないこと、ボリュームを構成できることです。スナップショットまたは書き込み可能なスナップショットを構成する機能を備えた非常に高度な機能であり、スナップショットのスナップショットも許可します。 その他の機能は、複数のハードドライブがある場合にターゲットレベルでのミラーリングとストライピングを可能にし、データとメタデータの検証をリアルタイムで実行してデータの整合性を最大化できることです。
このファイルシステムは、すべてのデータとメタデータのレジストリコピーオンライトを使用します。また、インライン圧縮を使用してディスク領域を節約することもできます。 Btrfsは、ファイルシステムをアンマウントせずにチェックできます。アンマウントすると、チェックは非常に高速になります。もちろん、SSDドライブ用に最適化されたモードがあり、アンマウントせずにデフラグできます。
このファイルシステムには、次の特性と制限があります。
- 最大ファイルサイズ：16EiB。
- ファイルの最大数：18兆。
- 最大ファイル名サイズ：255バイト
- 最大ボリュームサイズ：16EiB。
- 透過的なデータ暗号化：いいえ
- コピーオンライト：はい
- 透過的圧縮：はい
- 重複排除：はい
Btrfsの主な機能がわかったところで、LinuxおよびUnixオペレーティングシステムで利用できる最も高度なファイルシステムのXNUMXつであるZFSについて説明しましょう。
ZFS
ZFSファイルシステムは、今日存在する最も先進的なもののXNUMXつであり、その大容量、データの整合性に関する優れたセキュリティ、および読み取りと書き込みの優れたパフォーマンスで際立っています。 ZFSは、ハードディスクなどのハードウェアデバイスの上に配置される従来のファイルシステムとは異なり、「ストレージプール」またはvdevとも呼ばれるものを使用するため、個別のボリュームマネージャーが必要です。 これらのvdevのおかげで、単純なタイプのさまざまな「プール」を構成したり、ミラーリングしたり、一般的なRAID-Zを使用して、データの冗長性とより高いパフォーマンスの両方を提供できます。 さらに、ZFSファイルシステムには、キャッシュとして機能するSSDドライブを取り付けることができます。また、パフォーマンスをさらに向上させるために、「ZFSインテントログ」または「ZIL」とも呼ばれます。
このファイルシステムは、コピーオンライトトランザクションモデルを利用します。これは、アクティブデータが上書きされることはなく、別の場所にコピーされ、変更されたデータがそこに書き込まれることを意味します。これは、ファイルの整合性を大幅に向上させることを目的としています。停電のイベント。 オーバーヘッドを削減するために、同期書き込みが必要なときにZILが使用されることも考慮に入れる必要があります。 CoWの欠点は、断片化が大きくなることです。現在、ZFSにはファイルシステムを最適化する方法がありませんが、次のバージョンではこの側面の改善に取り組んでいます。
ZFSの他の特徴は、ファイルシステムが「ストレージプール」内にあるデータセットと呼ばれることです。このデータセットは、通常の現在のボリュームのようなファイルシステムタイプ、またはデバイスとなるzvolのようなものにすることができます。ブロックの。 ニーズに応じて、あるタイプのデータセットを作成する必要があります。 データセットのもう281つの非常に重要な機能は、スナップショットまたはスナップショットとも呼ばれます。ZFSファイルシステムは、合計XNUMX億のスナップショットを取得できます。さらに、このファイルシステムが内部で作成される方法により、リアルタイムで作成されます。
このファイルシステムを使用すると、さまざまな圧縮アルゴリズムを使用してオンラインで圧縮を構成し、読み取りと書き込みの速度を向上させたり、圧縮を向上させてスペースを節約したりできます。 重複排除機能を構成することもできます。これは、多くのディスク領域を節約できる機能です。マイナスの部分は、大量のディスク領域を消費することです。 RAM、したがって、この機能をアクティブにすることにあまり興味がないかもしれません。
このファイルシステムには、次の特性と制限があります。
- 最大ファイルサイズ：16EiB。
- ファイルの最大数：281億。
- 最大ファイル名サイズ：255バイト
- 最大ボリュームサイズ：16EiB。
- データ暗号化：はい
- コピーオンライト：はい
- 透明透明圧縮：はい
- 透過的な重複排除：はい
この記事では、このZFSファイルシステムの特性と、NASサーバー向けのさまざまなオペレーティングシステムでの構成の両方について詳しく説明しました。 NASサーバーで最も使用されているXNUMXつのファイルシステムがわかったので、それらの長所と短所を見てみましょう。
NAS用にどのファイルシステムを選択しますか？
家庭用および/または業務用NASサーバーで使用できるさまざまなファイルシステムの主な特徴を確認したら、それぞれの長所と短所を確認します。
EXT4ファイルシステムはすべての中で最も古く、証明されている以上のものであるため、このファイルシステムは非常に安定しています。実際、Debianなどの大多数のLinuxディストリビューションのデフォルトのファイルシステムです。 Ubuntu またはQNAP、Synology、Asustorのオペレーティングシステム。 大量のデータを保存し、RAIDとそれに伴うすべてを作成し、可能な限り少ないリソース消費で最高の読み取り/書き込みパフォーマンスを得る必要がある場合、EXT4は確かにすべてのニーズを満たします。 このファイルシステムにはジャーナリングが組み込まれているため、停電が発生した場合にデータが失われることはありませんが、この点ではBtrfsとZFSの方が明らかに優れています。
Btrfsは、ファイルサイズの制限など、EXT4の多くのマイナス面を改善します。このファイルシステムはコピーオンライトを使用し、多くの情報を保存する非常に大規模なサーバー向けに設計されているため、多くの高度な機能があります。透過的なデータ暗号化、圧縮、重複排除など、EXT4には組み込まれていません。 また、EXT4にはない統合スナップショットが組み込まれており、RAIDとiノードの柔軟な割り当てをサポートしていることも考慮に入れる必要があります。 ただし、このBtrfsファイルシステムはEXT4よりも多くのシステムリソースを消費することが確認されています。さらに、同じ条件（同じハードウェアと同じタイプのファイルを転送）での読み取りと書き込みの速度が低下します。
ZFSファイルシステムは現在存在する最も高度なファイルシステムのXNUMXつであり、このファイルシステムはBtrfsに似ていますが、現在のストレージに新しいデバイスを追加したり、新しいスペースをすぐに追加したりできるなど、非常に興味深い機能が組み込まれています。他のファイルシステムにもありました。 ZFSは、スケーラビリティ、大容量のデータストレージ、データ破損に対する保護（整合性）、効率的なデータ圧縮、重複排除、および高速スナップショット機能を表しています。 その他の機能として、継続的に整合性をチェックし、完全に透過的な方法で自動修復を実行できます。 ZFSの欠点は、多くのリソース、特にRAMメモリを消費することです。さらに、重複排除をアクティブにすると、RAMの消費量が大幅に増加します。
ローミッドレンジNASサーバーを使用している場合、使用するファイルシステムがEXT4であることは明らかです。ミッドハイエンド、またはハイエンドNASを使用している場合は、BtrfsまたはZFSを選択できます。システムオペレーティングはそれをサポートします。 ZFSを使用する場合は、重複排除によって大量のRAMが消費されることに注意する必要があります。これは、大量のストレージスペースを節約するために支払う必要のあるハンディキャップです。