챕터 0 : 소개

대부분의 시스템 관리 교육은 파일시스템에 초점을 맞춥니다. 컴퓨터의 파일시스템은 컴퓨터의 성능과 동작의 많은 부분을 좌우합니다. 지난 수십 년 동안 우리는 주요 파일시스템이 잘못 구성되었거나, 선택한 파일시스템이 작업에 적합하지 않았거나, 파일 전체에 미묘한 파일시스템 손상이 확산되어 운영체제와 함께 제공된 기본 프로그램조차 신뢰할 수 없게 되어 시스템 전체를 재구축한 적이 있습니다. 시스템 관리자로 몇 년 이상 근무한 사람이라면 누구나 파일 시스템을 복구하고, 파일 시스템을 재구성하고, 성가신 버그부터 치명적인 버그까지 해결하고, 파일 시스템 제한을 지원하기 위해 디스크를 재정렬하고, 9개 이상의 언어로 파일 시스템에 대해 광범위하게 욕하는 방법을 배웠을 것입니다.

오늘날 가장 널리 사용되는 파일시스템 중 일부는 컴퓨팅 규모로 볼 때 오래된 것입니다. 우리는 5년이 지나 너무 느리다는 이유로 하드웨어를 폐기하고 그 자리에 30년 된 파일시스템을 설치합니다. extfs, UFS2, NTFS와 같은 최신 파일시스템도 그 핵심에 오래된 아이디어를 사용합니다. Z 파일 시스템, 즉 ZFS는 이 모든 것을 바꾸기 위해 등장했습니다.

ZFS란 무엇인가?

ZFS는 파일시스템이 데이터 무결성을 보장할 수 있어야 한다는 핵심 아이디어로 구축된 최신 파일시스템입니다. ZFS는 디스크의 모든 데이터에 대해 체크섬을 계산하여 스토리지 미디어에 오류가 발생하여 데이터가 손상된 시점을 식별할 수 있습니다. 모든 메타데이터에 대해 동일한 암호화 서명을 수행합니다. 기본 하드웨어에 문제가 발생하거나 오작동이 발생하면 ZFS는 검색한 데이터가 기록과 일치하지 않음을 인식하고 조치를 취할 수 있습니다. 심지어 ZFS는 발견된 오류를 자동으로 수정하기도 합니다! ZFS는 손상된 것으로 확인된 데이터의 제공을 거부합니다.

파일시스템 설계자들은 30년 전에 이러한 아이디어를 가지고 있었지만, 당시의 하드웨어로는 이 정도의 오류 검사를 적절한 성능으로 수행할 수 없었습니다. ZFS의 개발자들은 현재의 하드웨어와 하드웨어의 발전 방향을 살펴본 후, ZFS가 새로운 하드웨어를 최대한 활용하기로 결정했습니다. 그 결과 기존 파일시스템보다 더 안정적일 뿐만 아니라 더 빠른 파일시스템이 탄생했습니다.

오늘날의 전통적인 파일시스템은 "지금은 이 정도면 충분하다"는 철학으로 작성된 것으로 보입니다. 많은 파일시스템은 임의의 크기 제한으로 인해 5년, 10년, 심지어 20년 동안은 충분했지만 결국 재작성 및 재작업이 필요했습니다. 많은 구형 파일시스템은 2기가바이트보다 큰 파티션을 처리할 수 없었는데, 요즘은 병따개에 부착해 무료로 제공하는 플래시 드라이브보다 작은 크기입니다. (실제로는 병따개가 필요해서 구입한 것입니다.) 하지만 1980년대 초 UFS가 처음 출시되었을 때 2기가바이트는 수백만 달러에 달하는 엄청나게 큰 용량의 스토리지였습니다. FAT와 같은 파일시스템은 360KB 플로피 디스크의 공간을 효율적으로 사용해야 했습니다. UFS는 당장은 물론 앞으로도 당분간 '충분'했습니다.

ZFS는 가까운 미래에도 살아남을 수 있도록 의도적으로 설계되었습니다. 많은 새로운 파일시스템은 내부적으로 64비트 식별자와 인덱스를 사용하므로 향후 10년 또는 20년 동안 변경 없이 사용할 수 있습니다. ZFS는 내부적으로 128비트 식별자를 사용하므로 향후 수천 년 동안 스토리지 시스템에서 작동할 수 있는 충분한 용량을 제공합니다. 스타트렉에 등장하는 엔터프라이즈호의 컴퓨터는 아마도 ZFS를 실행할 것입니다. ZFS의 기본 제공 제약을 초과하는 디스크, 파티션 및 파일을 처리해야 하는 미래의 시스템 관리자는 우리를 원시인 및 최초의 성간 여행자들과 함께 역사에 남게 될 것입니다.

엄밀히 말하면 ZFS는 단순한 파일 시스템이 아닙니다. 파일시스템과 볼륨 관리자가 결합된 형태입니다. 이 두 가지 기능을 하나의 소프트웨어에 결합하면 나중에 설명하겠지만 몇 가지 제한이 따르지만 매우 흥미로운 작업도 가능합니다. ZFS는 디스크에서 데이터가 어디로 가는지 정확히 알고 있기 때문에 파일과 스트라이프를 위에서 아래로 최적으로 배열할 수 있습니다. ZFS는 보조 고속 스토리지를 특수 목적의 캐시로 사용하여 성능을 더욱 향상시킬 수 있습니다. FreeBSD 마스터리: ZFS 에센셜은 이 최신의 고성능 미래형 파일 시스템을 실행하기 위해 반드시 알아야 할 사항을 안내합니다.

ZFS 역사

매트 아렌스와 제프 본윅은 썬 마이크로시스템즈의 솔라리스® 운영 체제용 ZFS를 만들었습니다. Sun은 모든 규모의 시스템을 판매했지만, 주로 하이엔드 서버 하드웨어에 주력했습니다. Sun 하드웨어는 전 세계 대부분의 대형 데이터베이스를 구동했습니다. Sun은 공통 개발 및 배포 라이선스(CDDL)에 따라 ZFS 소스 코드를 전 세계에 제공했습니다. 사람들은 FreeBSD를 비롯한 다른 운영 체제로 ZFS를 포팅하고 변경 사항을 다시 Sun에 기여하기 시작했습니다.

그러던 중 오라클이 썬 마이크로시스템을 인수했습니다. 오라클은 MySQL과 같은 일부 오픈 소스 소프트웨어를 보유하고 있지만, 대부분의 소프트웨어는 독점 소프트웨어입니다. 오라클은 ZFS 개발을 완전히 사내로 가져왔고 오픈 소스 라이선스에 따른 소스 코드 제공을 중단했습니다.

하지만 ZFS 코드는 이미 공개되어 있었고, CDDL 라이선스 조건에 따라 오라클은 사람들이 이를 사용하는 것을 막을 수 없었습니다. 다양한 오픈 소스 프로젝트가 자체적인 ZFS 개발 노력을 시작했습니다.

현재 OpenZFS 프로젝트(http://open-zfs.org)가 오픈 소스 버전의 ZFS를 총괄하고 있습니다. OpenZFS는 Linux, OS X, Illumos, FreeBSD를 비롯한 여러 회사 및 운영 체제의 ZFS 개발자를 한데 모으고 있습니다. 매트 아렌스가 이 프로젝트를 이끌고 있습니다.

다른 FreeBSD와 달리, ZFS는 제한적인 라이선스를 가지고 있습니다. CDDL은 특허 소송을 제기할 수 있는 능력을 제한하며, ZFS에 대한 기여는 자동으로 CDDL의 적용을 받습니다. FreeBSD의 2항 BSD 라이선스는 누구나 특허 소송을 포함한 모든 용도로 코드를 사용할 수 있도록 허용합니다. 그러나 CDDL은 코드의 재사용, 재배포 및 변경을 허용하므로 일반적인 기업 환경에서는 누구나 코드를 사용할 수 있습니다. 하지만 ZFS를 기반으로 제품을 만들거나 다른 제품에 ZFS를 포함하려면 변호사와 상담하세요.

사전 요구 사항

이 책은 ZFS에 관심이 있는 FreeBSD 시스템 관리자를 위해 작성되었습니다. 우리는 여러분이 설치, 사용자 구성, GEOM 기반 스토리지 관리 등 FreeBSD의 기본 사항에 익숙하다고 가정합니다. "스토리지 제공자"가 무엇이며 왜 우리가 이 용어를 사용하는지 알고 계실 것입니다. 자신의 기술에 대해 확신이 서지 않는다면, Absolute FreeBSD(No Starch Press, 2007)와 같은 책이나 다른 FreeBSD 마스터리 타이틀을 구입하여 지식을 보강하거나 온라인 문서와 매뉴얼 페이지를 참조할 수 있습니다.

FreeBSD가 아닌 다른 운영 체제에서 OpenZFS를 사용하는 경우, 이 책은 실용적인 ZFS 지식과 경험을 많이 제공합니다. FreeBSD와 관련된 내용은 무시해도 되지만, ZFS를 최적화하고 관리하는 방법을 배울 수 있습니다.