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UNIX を選択する理由 [1] – 最先端のファイルシステム ZFS で圧倒的な堅牢製を実現

2014年5月26日 月曜日
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第一回は Solaris が誇る最先端のファイルシステム、ZFS についてご紹介します。

ZFS は「トランザクションファイルシステム」

ディスクへの書き込み動作をトランザクション単位で行う事により、データの不整合が発生しないという、新しい仕組みです。
トランザクションファイルシステムでは、ディスクに書かれたデータの更新は「全て成功」「全て失敗」のどちらかになります。
そのため「システムがクラッシュしたので、データの半分だけが更新された状態になった」という事態を防げます。
※注意点
トランザクションファイルシステムは、一連の処理が終了した後にディスクへまとめて書き込みを行います。そのため、処理中にディスクの空き容量を確認した際、差異が発生する可能性があります。

チェックサム機能でデータの損傷から保護!

ZFS はチェックサム機能を搭載しており、ディスクの故障等を原因とするデータの損傷を防ぐ事ができます。
さらに「データ本体とチェックサムを、ディスク上の異なる場所に配置」「チェックサム自体の破損も、上位のチェックサムにより修復可能」という二つの特徴により、高い信頼性を確保しています。

二重の暗号化でデータを保護

ファイルシステム自体の暗号化はもちろん、暗号化鍵をラップ鍵で暗号化する二重の暗号化により、さらに高いデータの機密性を実現しています。
暗号化アルゴリズムは AES-128/192/256 をサポート。極めて高い堅牢製を誇り、解除は極めて困難です。

ブロックレベル重複排除

「ブロックレベルの重複排除機能」を標準搭載。従来の「ファイルレベルの重複排除機能」よりも、さらにディスク領域の効率的な利用が可能です。

「ブロックレベル重複排除機能」なら、このように 一部異なる内容のファイルでも、重複排除機能が働きます。

最先端の RAID、RAID-Z が利用可能

ZFS は、RAID-Z の構築が可能。RAID-Z はコピーオンライト方式の書き込みを方法を採用し RAID-5 等における「書き込みホール」問題が発生しない、安全性の高い RAID です。

Oracle Solaris では
・シングルパリティ(ディスク 1 台の故障から保護)の RAID-Z
・ダブルパリティ(ディスク 2 台の故障から保護)の RAID-Z2 (Solaris 10 (11/06) または Solaris 11)
・トリプルパリティ(ディスク 3 台の故障から保護)の RAID-Z3 (Solaris 10 (9/10) または Solaris 11)
が利用可能です。

書き込みホール : RAID-5 は、何らかのトラブルにより「データの書き込み」と「パリティの書き込み」のどちらか片方が行われない状態が発生するとデータが不整合となり、ロストします。
(ハードウェア RAID ではバッテリーつきのキャッシュを搭載する事でこれを防いでいますが、ソフトウェア RAID では防ぐことができません)

Solaris なら OS 標準機能で ZFS が利用できます

ZFS ファイルシステムは従来使用されていた UFS や Linux の ext4、Windows で使用されている NTFS 等よりも先進的な機能を盛り込み、高い信頼性・可用性・安全性を提供する、UNIX が誇る優れたファイルシステムです。

(※他に ZFS を利用できる OS としては、FreeBSD もあります)

ZFS ファイルシステムを搭載したストレージも登場し、利用シーンは広まりつつあります。ですが一般的な IA サーバで利用するためには別途ソフトウェアをインストールするか、ZFS 対応の外部ストレージが必要です。Solaris は OS 標準で使用できる点が大きな違いです。

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