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ZFS 指令與操作整理

ZFS 指令與操作整理

以下 zfs 的操作環境是在 PVE(PROXMOX Virtual Environment) 主機環境執行

ZFS 基本語法

https://www.freebsd.org/doc/zh_TW/books/handbook/zfs-zpool.html
zpool
zfs

新硬碟建立為 ZFS 方式

https://pve.proxmox.com/wiki/ZFS_on_Linux
建立一個 ZFS 的 Partation Exp. /dev/sdb
```
fdisk /dev/sdb
```
- g : 建立為使用 GPT disklabel 硬碟
- n : 建立一個新的 Partation
- t : 48 - Solaris /usr & Apple ZFS
- w : 寫入

透過 zfs 工具建立 pool Exp. /dev/sdb2 → ssd-zpool

zpool create -f -o ashift=12 ssd-zpool /dev/sdb2
zfs set compression=lz4 atime=off ssd-zpool
zpool list

root@TP-PVE-249:~# zpool list
NAME        SIZE  ALLOC   FREE  EXPANDSZ   FRAG    CAP  DEDUP  HEALTH  ALTROOT
rpool       928G   169G   759G         -     8%    18%  1.00x  ONLINE  -
ssd-zpool   448G   444K   448G         -     0%     0%  1.00x  ONLINE  -

再透過 PVE web 介面 Datacenter → Storage → Add → ZFS
- 輸入 ID Exp. ssd-zfs
- 選擇 ZFS Pool : ssd-zpool
- 這樣就可以加入 ZFS 的磁碟

限制 ZFS 使用多少 RAM 當 cache 方式

參考 - https://pve.proxmox.com/wiki/ZFS_on_Linux#sysadmin_zfs_limit_memory_usage
預設 ZFS 會使用主機的 50% RAM 當 Cache, 如要更改就需要設定 zfs_arc_max 的值, 為了 ZFS 的效能, zfs_arc_max 的值不應該小於 2 GiB Base + 1 GiB/TiB ZFS Storage, 也就是說如果有 1T 的 ZFS pool , 需要的 RAM 至少 2+1 = 3G
Exp. 限制最多使用 3 GB 的 RAM 當 ZFS Cache
- 編輯 /etc/modprobe.d/zfs.conf 設定檔, 讓 zfs_arc_max 設定值永久生效
```
root@aac:~# echo "$[3*1024*1024*1024]"
3221225472
```
```
vi /etc/modprobe.d/zfs.conf
```
```
:
options zfs zfs_arc_max=3221225472
```
- 如果 root 不是 ZFS 可以設定立即生效
```
echo "$[3 * 1024*1024*1024]" >/sys/module/zfs/parameters/zfs_arc_max
```
- 如果 root 是 ZFS 需要執行以下命令, 然後重新開機生效
```
update-initramfs -u -k all
reboot
```

將一顆 ZFS 資料碟加回主機內

因系統碟毀損重新安裝, 將原本放在 zfs 資料碟加回重新安裝的主機內

這棵資料碟 /dev/nvme0n1 透過 fdisk -l /dev/nvme0n1 可看到以下資訊

root@nuc:/etc/postfix# fdisk -l /dev/nvme0n1
Disk /dev/nvme0n1: 953.9 GiB, 1024209543168 bytes, 2000409264 sectors
Disk model: PLEXTOR PX-1TM9PeGN
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disklabel type: gpt
Disk identifier: 31E1D4CF-870D-E741-B28E-2305FDF86533

Device              Start        End    Sectors   Size Type
/dev/nvme0n1p1       2048 2000392191 2000390144 953.9G Solaris /usr & Apple ZFS
/dev/nvme0n1p9 2000392192 2000408575      16384     8M Solaris reserved 1

透過 zdb -l /dev/nvme0n1p1 可看到以下資訊

root@nuc:/etc/postfix# zdb -l /dev/nvme0n1p1
------------------------------------
LABEL 0
------------------------------------
    version: 5000
    name: 'local-zfs'
    state: 0
    txg: 5514533
    pool_guid: 1902468729180364296
    errata: 0
    hostid: 585158084
    hostname: 'nuc'
    top_guid: 1144094455533164821
    guid: 1144094455533164821
    vdev_children: 1
    vdev_tree:
        type: 'disk'
        id: 0
        guid: 1144094455533164821
        path: '/dev/nvme0n1p1'
        devid: 'nvme-PLEXTOR_PX-1TM9PeGN_P02927100475-part1'
        phys_path: 'pci-0000:6d:00.0-nvme-1'
        whole_disk: 1
        metaslab_array: 65
        metaslab_shift: 33
        ashift: 12
        asize: 1024195035136
        is_log: 0
        DTL: 25995
        create_txg: 4
    features_for_read:
        com.delphix:hole_birth
        com.delphix:embedded_data
    labels = 0 1 2 3

執行 zpool import -d /dev/nvme0n1p1 檢查是否可以依照之前狀態建立出 local-zfs

root@nuc:/etc/postfix# zpool import -d /dev/nvme0n1p1
   pool: local-zfs
     id: 1902468729180364296
  state: ONLINE
 status: The pool was last accessed by another system.
 action: The pool can be imported using its name or numeric identifier and
        the '-f' flag.
   see: http://zfsonlinux.org/msg/ZFS-8000-EY
 config:

        local-zfs   ONLINE
          nvme0n1   ONLINE

依照上面出現的訊息要輸入 -f 的以下語法才能讓 local-zfs 加回系統
```
zpool import -f local-zfs
```
參考網址 -
- https://www.unix.com/solaris/125956-mount-old-zfs-filesystem.html
- https://zfsonlinux.org/msg/ZFS-8000-EY/

修改 zpool 名稱的方式

原本的 zpool name 為 ssd-zfs 想要改成 ssd-zpool
```
zpool export ssd-zfs
zpool import ssd-zfs ssd-zpool
```
參考網址 - https://prefetch.net/blog/2006/11/15/renaming-a-zfs-pool/

移除 zpool 的方式

原本的 zpool name 為 ssd2-zfs , 因 Fragmentation > 20% 想要移除後再重建, 先將所有在 ssd2-zfs 的檔案移到其他的 zpool, 再進行以下刪除 zpool 語法
```
zpool destroy ssd2-zfs
```

安裝一顆存在相同 zpool 名稱的 zfs 硬碟處理方式

最簡單的方式是先在外面 fdisk 清空好硬碟再安裝, 萬一主機硬碟安裝程序複雜, 已經安裝開機才發現以下錯誤訊息 Exp. rpool
```
Message: cannot import 'rpool' : more than one matching pool
import by numeric ID instead
Error: 1
```
就可以使用 zpool import 指令來處理

找出現有 rpool 的 id
```
/sbin/zpool import
```
出現的畫面類似以下:
判別原有真正要的 rpool 的 id 進行匯入 Exp. 13396254673059535051 , 語法如下:
```
/sbin/zpool import -N 13396254673059535051
```
如果沒有出現其他訊息, 就表示匯入成功, 這時輸入 Exit 就可以進入正常繼續開機執行程序

進入開機成功狀態後, 要儘快透過 fdisk 將這顆新加入有重複的 zpool 名稱硬碟進行處理
否則下次開機還是要處理一次這樣的程序.

zpool 出現降級(Degraded)時更換 zfs 硬碟處理方式

Exp. pbs-zpool

zpool status pbs-zpool

  pool: pbs-zpool
 state: DEGRADED
status: One or more devices is currently being resilvered.  The pool will
        continue to function, possibly in a degraded state.
action: Wait for the resilver to complete.
  scan: resilver in progress since Thu Oct 29 15:43:26 2020
        355G scanned at 49.8M/s, 96.9G issued at 13.6M/s, 1.55T total
        97.1G resilvered, 6.09% done, 1 days 07:14:16 to go
config:

        NAME        STATE     READ WRITE CKSUM
        pbs-zpool   DEGRADED     0     0     0
            sdb1    DEGRADED    11    52     0  too many errors

errors: No known data errors

假設新安裝的硬碟為 sdf , 需要 fdisk 先將 sdf 建立一個 ZfS partition

將新建立的 sdf1 加入 pbs-zpool

zpool attach pbs-zpool sdb1 sdf1

如果這指令執行幾秒沒有出現錯誤訊息, 就可以透過

zpool status pbs-zpool

來查看修復與同步狀況

  pool: pbs-zpool
 state: DEGRADED
status: One or more devices is currently being resilvered.  The pool will
        continue to function, possibly in a degraded state.
action: Wait for the resilver to complete.
  scan: resilver in progress since Thu Oct 29 15:43:26 2020
        355G scanned at 46.4M/s, 101G issued at 13.2M/s, 1.55T total
        102G resilvered, 6.34% done, 1 days 08:09:31 to go
config:

        NAME        STATE     READ WRITE CKSUM
        pbs-zpool   DEGRADED     0     0     0
          mirror-0  DEGRADED     0     0     0
            sdb1    DEGRADED    11    52     0  too many errors
            sdf1    ONLINE       0     0     0  (resilvering)

errors: No known data errors

等 sdf1 加入 pbs-zpool 的 resilvering 完成後, 就可移除原本異常的 sdb1

zpool clear pbs-zpool
zpool detach pbs-zpool sdb1
zpool status pbs-zpool

應該可看到如下的訊息

  pool: pbs-zpool
 state: ONLINE
  scan: resilvered 1.35T in 1 days 04:24:31 with 0 errors on Mon Nov  2 10:25:43 2020
config:

        NAME        STATE     READ WRITE CKSUM
        pbs-zpool   ONLINE       0     0     0
          sdf1      ONLINE       0     0     0

errors: No known data errors

底層硬碟擴大後 zpool 擴大空間方式

參考網址 - https://www.kringles.org/linux/zfs/vmware/2015/02/10/linux-zfs-resize.html
使用情境 -
- 更換硬碟 Exp. 原本 4TB 更換 8TB → zpool 透過 attach 新硬碟(8TB) 與原本硬碟(4TB) 進行 mirror 後, detach 原本硬碟(4TB) 後雖然 zpool 的硬碟已經是 8TB, 但 zpool 還是只有原本 4TB
- 虛擬機底層 VDisk 調大空間後, zpool 仍然是看到原本空間大小

處理方式 Exp. pbs-zpool @ /dev/sdd1

zpool set autoexpand=on pbs-zpool
parted /dev/sdd
   resizepart
   1
   [X.XGB]? 
   quit
zpool online -e pbs-zpool sdd1
df -h

實際處理訊息如下

root@TP-PVE-252:/# parted /dev/sdd
GNU Parted 3.2
Using /dev/sdd
Welcome to GNU Parted! Type 'help' to view a list of commands.
(parted) resizepart
Partition number? 1
End?  [8002GB]?
Error: Partition(s) 1 on /dev/sdd have been written, but we have been unable to inform the kernel of the change, probably because it/they are in use.  As a result, the old partition(s) will
remain in use.  You should reboot now before making further changes.
Ignore/Cancel?
Ignore/Cancel? I
(parted) quit
Information: You may need to update /etc/fstab.

root@TP-PVE-252:/# zpool online -e pbs-zpool sdd1
root@TP-PVE-252:/# df -h
Filesystem                     Size  Used Avail Use% Mounted on
udev                           3.9G     0  3.9G   0% /dev
tmpfs                          796M   28M  768M   4% /run
:
:
tmpfs                          796M     0  796M   0% /run/user/0
pbs-zpool                      7.1T  1.4T  5.7T  20% /pbs-zpool
root@TP-PVE-252:/#

增加一顆 SSD 當 zfs 的 cache

參考 - https://linuxhint.com/configuring-zfs-cache/

假設使用六顆 SAS 1TB 硬碟組成 ZFS - raidz2 , 加上一顆 SSD 400GB (/dev/nvme0n1) 當 Cache

root@pve-1:~# zpool status
  pool: rpool
 state: ONLINE
  scan: scrub repaired 0B in 0 days 00:00:10 with 0 errors on Fri Dec  3 17:24:52 2066
config:

        NAME                              STATE     READ WRITE CKSUM
        rpool                             ONLINE       0     0     0
          raidz2-0                        ONLINE       0     0     0
            scsi-35000c50099b187df-part3  ONLINE       0     0     0
            scsi-35000c50095c609f7-part3  ONLINE       0     0     0
            scsi-35000c50099b18c6b-part3  ONLINE       0     0     0
            scsi-35000c50099b185e3-part3  ONLINE       0     0     0
            scsi-35000c50099b18453-part3  ONLINE       0     0     0
            scsi-35000c50099b18ebb-part3  ONLINE       0     0     0

加入 nvme0n1 當 rpool 的 cache 語法

zpool add rpool cache nvme0n1

root@pve1:~# zpool status
  pool: rpool
 state: ONLINE
  scan: none requested
config:

        NAME                              STATE     READ WRITE CKSUM
        rpool                             ONLINE       0     0     0
          raidz2-0                        ONLINE       0     0     0
            scsi-35000c50099b187df-part3  ONLINE       0     0     0
            scsi-35000c50095c609f7-part3  ONLINE       0     0     0
            scsi-35000c50099b18c6b-part3  ONLINE       0     0     0
            scsi-35000c50099b185e3-part3  ONLINE       0     0     0
            scsi-35000c50099b18453-part3  ONLINE       0     0     0
            scsi-35000c50099b18ebb-part3  ONLINE       0     0     0
        cache
          nvme0n1                         ONLINE       0     0     0

查看 zpool 使用狀況

zpool iostat -v

root@pve1:~# zpool iostat -v
                                    capacity     operations     bandwidth
pool                              alloc   free   read  write   read  write
--------------------------------  -----  -----  -----  -----  -----  -----
rpool                              180G  5.28T      0    243  2.62K  5.17M
  raidz2                           180G  5.28T      0    243  2.62K  5.17M
    scsi-35000c50099b187df-part3      -      -      0     39    447   860K
    scsi-35000c50095c609f7-part3      -      -      0     40    352   889K
    scsi-35000c50099b18c6b-part3      -      -      0     42    536   905K
    scsi-35000c50099b185e3-part3      -      -      0     40    456   879K
    scsi-35000c50099b18453-part3      -      -      0     40    360   882K
    scsi-35000c50099b18ebb-part3      -      -      0     40    530   878K
cache                                 -      -      -      -      -      -
  nvme0n1                         64.9G   308G      0     15      2  1.56M
--------------------------------  -----  -----  -----  -----  -----  -----

移除 ZFS cache 硬碟方式

要移除 zfs2TB 內的 cache - sdc 的語法
```
zpool remove zfs2TB sdc
```

執行前

# zpool status zfs2TB
  pool: zfs2TB
 state: ONLINE
  scan: scrub repaired 0B in 0 days 00:55:00 with 0 errors on Sun Dec 13 01:19:07 2020
config:

        NAME                                         STATE     READ WRITE CKSUM
        zfs2TB                                       ONLINE       0     0     0
          ata-WDC_WD2002FAEX-007BA0_WD-WMAY03424496  ONLINE       0     0     0
        cache
          sdc                                        ONLINE       0     0     0

執行後

# zpool status zfs2TB
  pool: zfs2TB
 state: ONLINE
  scan: scrub repaired 0B in 0 days 00:55:00 with 0 errors on Sun Dec 13 01:19:07 2020
config:

        NAME                                         STATE     READ WRITE CKSUM
        zfs2TB                                       ONLINE       0     0     0
          ata-WDC_WD2002FAEX-007BA0_WD-WMAY03424496  ONLINE       0     0     0

對 zpool 加上 Metadata 的 Special Device 加速讀取效能的方式

參考
1. https://github.com/openzfs/zfs/discussions/14542
2. https://pbs.proxmox.com/docs/sysadmin.html
Metadata 是指 ZFS 儲存檔案系統資訊的資料, 由於讀取和寫入頻率較高，因此對系統效能有較大的影響。所以在一般 HDD 的 ZFS 加上 SSD 當 Special Device 就可以提高整體存取效能。不過需要注意的是 Special Device 如果損壞, 整個 zpool 就會毀損, 因此會將 special device 用兩個實體的 SSD 進行 mirror 保護來確保安全。另外 spool 設上 special device 是無法復原回沒有設定的狀態, 因此設定前要審慎。
語法 : zpool add <pool> special mirror <device1> <device2>

Exp. 對 pbs-zpool 加上 /dev/nvme0n1 與 /dev/nvme1n1 當 special device

zpool add pbs-zpool special mirror /dev/nvme0n1 /dev/nvme1n1

加入之後

root@h470:~# zpool status pbs-zpool
  pool: pbs-zpool
 state: ONLINE
  scan: scrub repaired 0B in 02:55:43 with 0 errors on Sun Nov 12 03:19:52 2023
config:

        NAME        STATE     READ WRITE CKSUM
        pbs-zpool   ONLINE       0     0     0
          sda1      ONLINE       0     0     0
        special
          nvme0n1   ONLINE       0     0     0
          nvme1n1   ONLINE       0     0     0

想要瞭解 IO 狀態, 可透過以下語法觀察
```
watch zpool iostat -v pbs-zpool
```

zfs, pve