ZFS 作為一個高效能的檔案系統，在 Raspberry Pi OS 的進階系統管理中扮演著重要角色。其快照、映象和備份機制，有效提升了資料的完整性和可用性。本文除了介紹 ZFS 的基本操作外，更探討瞭如何在 Raspberry Pi 上建立和管理 ZFS 資料映象，並搭配 NFSv4 協定，實作網路檔案分享。文章也涵蓋了故障排除和還原的實務操作，例如使用 zfs detach 和 zpool replace 指令進行磁碟替換，以及使用 Gparted 工具重新格式化磁碟。
使用 ZFS 進行 Raspberry Pi OS 系統管理：進階主題
Raspberry Pi OS 的系統管理涵蓋了許多進階主題，其中 ZFS（Zettabyte File System）是其中一個重要的技術。ZFS 是一個高效能且具備強大功能的檔案系統，能夠提供資料完整性、動態儲存組態以及快照功能。以下是一些與 ZFS 相關的進階操作，包括快照管理、映象設定以及備份機制。
傳回主目錄
首先，我們需要傳回使用者的主目錄。這是一個常見的操作，通常在完成某些系統管理任務後進行。
root@raspberrypi:/sender/backup# cd
root@raspberrypi:~#
In-Chapter Exercises
接下來，我們來完成一些章節練習，以強化我們對 ZFS 的理解。
練習 1.7
如果你還沒有執行過範例 1.2 的所有步驟，請使用正確的指令和路徑來完成。
練習 1.8
你將使用哪些指令來將當前工作目錄變更為包含第二個快照的目錄？
這通常涉及到 cd 指令。例如，如果快照位於 /sender/data/.zfs/snapshot/2，則可以使用以下指令：
cd /sender/data/.zfs/snapshot/2
練習 1.9
第一個快照檔案 test.txt 的內容是什麼？你可以使用 nano 文字編輯器來編輯 test.txt 在快照目錄中的內容嗎？如果你這樣做會有什麼結果？
要檢視快照中的檔案內容，可以使用 cat 指令：
cat /sender/data/.zfs/snapshot/1/test.txt
然而，由於快照是隻讀的，無法直接編輯。如果嘗試使用 nano 編輯快照中的檔案，會收到許可權錯誤或無法儲存的提示。
練習 1.10
重新執行範例 1.2，但使用兩個不同的 zpool 名稱為 source 和 target。在 source zpool 上建立名為 origin 的檔案系統，並在 target zpool 上建立名為 destination 的檔案系統。使用你喜歡的文字編輯器（如 nano）來建立檔案 test.txt，而不是使用 echo 指令。然後建立幾個順序快照，並在取快照之間對 test.txt 做出一些修改。最後，使用範例 1.2 中展示的技術來驗證快照確實包含了對 test.txt 的修改。
清理工作環境
完成上述步驟後，我們需要清理所建立的所有資料。這包括刪除檔案系統、zpool 以及磁碟模擬檔案。
# 刪除備份檔案系統及其資料
root@raspberrypi:~# zfs destroy -r sender/backup
# 刪除資料檔案系統及其資料
root@raspberrypi:~# zfs destroy -r sender/data
# 刪除 sender zpool
root@raspberrypi:~# zpool destroy sender
# 刪除磁碟模擬檔案並離開 root 使用者
root@raspberrypi:~# rm /home/bob/master
root@raspberrypi:~# exit
logout
bob@raspberrypi:~ $
USB3 映象範例：Example 1.3
概述與目標：
這個範例將展示如何建立一對 USB3 映象磁碟陣列。這對於資料保護和還原至關重要。當一個磁碟發生故障時，另一個磁碟可以立即接管並保持服務不中斷。
前置條件：
- 在 Raspberry Pi 上安裝 ZFS。
- 已經完成範例 1.1 和範例 1.2。
- 已經確定了邏輯裝置名稱和 USB 映象磁碟陣列的完整路徑。
- 已經正確連線並在 USB 映象磁碟陣列上建立了一個主分割槽。
首先需要解除安裝這些 USB 映象磁碟：
root@raspberrypi:~# umount /dev/sda1
root@raspberrypi:~# umount /dev/sdb1
操作步驟：
以下是建立 USB3 映象磁碟陣列的具體步驟：
# 建立初始 zpool 名為 rpool（原始使用者資料磁碟陣列）
zpool create rpool /dev/sda1
# 建立 zpool 名為 rmirror（映象使用者資料磁碟陣列）
zpool attach rpool /dev/sda1 /dev/sdb1
# 驗證映象操作完成狀態：可能需要幾分鐘時間完成重建（re-silvering）
zpool status rpool
# 在映象磁碟陣列上建立 dataset 或檔案系統：
zfs create rpool/mydata
操作解析：
此圖示展示了從初始組態到最終映象組態的過程：
graph TD;
A[初始狀態: 一個獨立磁碟] --> B[步驟1: 建立初始zpool rpool];
B --> C[步驟2: 建立映象 zpool];
C --> D[最終狀態: 一個映象組態];
小段落標題：操作解析
- 初始狀態: 一開始只有單獨的一塊磁碟。
- 步驟1: 建立初始 zpool 名為 rpool。
- 步驟2: 建立映象 zpool。
- 最終狀態: 一對映象組態的磁碟陣列。
這樣就完成了 USB3 映象磁碟陣列的建立過程。
故障還原與維護：
如果發生故障情況下重新開始。
- zfs detach: 若發生故障可以先解除安裝失效裝置，然後新增新裝置再還原維護。
- Gparted：可以用來重新格式化USB快閃記憶體卡並重新開始組態。
zpool detach rpool /dev/sda1 #解除安裝失效裝置
zpool replace rpool /dev/sda1 /dev/sdc1 #替換失效裝置為新裝置
以上就是有關 Raspberry Pi OS 中 ZFS 的進階操作。透過這些步驟，你可以更好地管理和保護你的資料。
使用 ZFS 進行資料映象與 NFSv4 分享
在現代資料儲存與管理中，ZFS 是一個功能強大且可靠的檔案系統。本篇文章將詳細探討如何在 Raspberry Pi 上使用 ZFS 建立資料映象，並將其透過 NFSv4 分享給網路上的其他裝置。這些步驟不僅適用於 Raspberry Pi，也能夠應用於其他支援 ZFS 的系統。
建立 ZFS 資料映象
首先，我們需要在 Raspberry Pi 上建立一個 ZFS 資料映象。這個過程包括列出現有的 zpool、建立新的 zpool 以及附加映象磁碟。
列出現有的 zpool
首先，我們需要檢視系統上是否已經存在任何 zpool。可以使用以下命令：
zpool list
如果沒有任何 zpool，終端機會顯示「no pools available」。
建立新的 zpool
接下來，我們建立一個名為 rpool 的 zpool。假設我們的資料磁碟為 /dev/sda1，命令如下：
zpool create -f rpool /dev/sda1
這個步驟可能會花費幾分鐘時間，具體取決於磁碟的大小和系統效能。
附加映象磁碟
為了建立資料映象，我們需要附加一個額外的磁碟。假設我們的第二個磁碟為 /dev/sdb1，命令如下：
zpool attach -f rpool /dev/sda1 /dev/sdb1
這個命令會啟動一個稱為「resilvering」的過程，將第二個磁碟同步到第一個磁碟。這個過程也可能會花費幾分鐘時間。
此圖示展示了 ZFS 資料映象的建立過程：
graph TD;
A[列出現有 zpool] --> B[建立新 zpool];
B --> C[附加映象磁碟];
C --> D[檢查 resilvering 狀態];
D --> E[完成 resilvering];
此圖示展示了從列出現有 zpool 到完成 resilvering 的整個過程。
檢查 resilvering 狀態
在 resilvering 進行中，可以使用以下命令檢查狀態：
sudo zpool status
終端機會顯示當前的 resilvering 進度和狀態。等待 resilvering 完成後，可以再次檢查狀態以確保沒有任何錯誤。
內容解密：
zpool list：這個命令用來列出系統上所有已經存在的 zpool。zpool create -f rpool /dev/sda1：這個命令強制建立一個名為rpool的新 zpool，並將/dev/sda1作為其成員。zpool attach -f rpool /dev/sda1 /dev/sdb1：這個命令強制將/dev/sdb1連結到rpool中的/dev/sda1作為其映象磁碟。sudo zpool status：這個命令用來檢查rpool的狀態，包括是否正在進行 resilvering 或是否有任何錯誤。
將 ZFS 檔案系統透過 NFSv4 分享
接下來，我們將 ZFS 檔案系統透過 NFSv4 分享給網路上的其他裝置。這樣可以讓多台電腦分享同一個檔案系統。
安裝 NFS 伺服器
首先，我們需要在 Raspberry Pi 上安裝 NFS 伺服器。可以使用以下命令：
sudo apt update
sudo apt install nfs-kernel-server
組態 NFS 分享
編輯 /etc/exports 檔案，新增要分享的檔案系統。例如：
/rpool/mydata *(rw,sync,no_subtree_check)
這條組態允許網路上的任何裝置以讀寫模式存取 /rpool/mydata 檔案系統。
啟動 NFS 伺服器
儲存組態檔案後，重新啟動 NFS 伺服器：
sudo exportfs -a
sudo systemctl restart nfs-kernel-server
內容解密：
sudo apt update && sudo apt install nfs-kernel-server：這些命令用來更新軟體套件函式庫並安裝 NFS 伺服器。- 編輯
/etc/exports檔案：在這個檔案中新增要分享的檔案系統路徑及其許可權組態。 sudo exportfs -a && sudo systemctl restart nfs-kernel-server：這些命令用來重新整理 NFS 分享組態並重新啟動 NFS 伺服器。
測試 NFS 分享
最後，我們需要在客戶端電腦上測試 NFS 分享。假設客戶端電腦的 IP 地址為 192.168.1.2，可以使用以下命令掛載分享：
sudo mkdir -p /mnt/nfs_share
sudo mount -t nfs 192.168.1.1:/rpool/mydata /mnt/nfs_share
其中 192.168.1.1 是 Raspberry Pi 的 IP 地址。
探討技術選型與未來趨勢
在選擇 ZFS 和 NFSv4 作為資料儲存與分享解決方案時，我們需要考慮多種因素。ZFS 提供了高效的資料保護和管理功能，而 NFSv4 則提供了穩定且高效的網路分享能力。未來隨著雲端運算和區塊鏈技術的發展，資料儲存和分享可能會更加複雜和多樣化。
個人見解與改進建議
玄貓認為，ZFS 和 NFSv4 的結合是一個強大且靈活的資料管理方案。然而，在實際應用中仍需考慮一些問題。例如，ZFS 的操作和管理相對複雜，需要一定的學習曲線；而 NFSv4 的安全性組態也需要特別注意。
未來可能可以考慮將 ZFS 與雲端儲存結合，利用雲端計算提升資料存取速度和可靠性。此外，還可以探索更多自動化工具和監控系統，以提高資料管理的效率和安全性。
透過以上步驟與分析，我們可以看到 ZFS 和 NFSv4 在現代資料儲存與管理中的重要應用。希望這些內容能夠幫助大家更好地理解和應用這些技術。
透過 NFSv4 分享 ZFS 磁碟池與檔案系統的完整
在現代網路環境中，檔案分享是一個關鍵需求。透過 NFSv4（網路檔案系統版本4）協定，我們可以讓客戶端遠端存取伺服器上的資源，這在資料中心和分散式系統中特別有用。本篇文章將詳細介紹如何在 Raspberry Pi 和 Ubuntu 系統上使用 NFSv4 來分享 ZFS 磁碟池和檔案系統。
檔案分享的基本概念
NFSv4 是一種強大的分散式檔案系統協定，允許客戶端透過網路存取伺服器上的資源。以下是一些關於 NFSv4 檔案分享的基本概念：
- 匯出目錄/檔案系統：要讓遠端客戶端存取特定目錄或檔案系統，伺服器需要將其「匯出」。這意味著組態 NFS 伺服器，讓指定的目錄或檔案系統對遠端客戶端可見。
- NFS 匯出檔案：在 Unix/Linux 系統中，NFS 伺服器的組態通常包括一個
/etc/exports檔案，其中定義了哪些目錄或檔案系統被匯出，以及每個匯出的存取許可權和選項。 - 客戶端掛載：在客戶端，可以將匯出的目錄或檔案系統掛載成本地資源。這樣，客戶端上的使用者就可以像操作本地檔案一樣操作遠端檔案。
- 存取控制：NFSv4 提供了比較早版本更強大的安全功能，包括更好的存取控制清單（ACL）和更強的驗證機制。
- 鎖定機制：NFSv4 支援進階的鎖定機制，以協調不同客戶端對檔案的存取，防止衝突並確保資料一致性。
準備工作
在開始之前，確保已完成以下準備工作：
- 完成前置範例：完成範例 1.1 到 1.3。
- 網路環境：確保有另一台網路連線的電腦可以使用適當的網路協定與 Raspberry Pi 系統通訊。
在此範例中，Ubuntu 23.10 伺服器的 IP 地址為 192.168.1.27，而 Raspberry Pi 400 的 IP 地址為 192.168.1.2。
安裝 NFSv4 伺服器套件
首先，需要在伺服器上安裝 NFSv4 伺服器套件。假設我們使用的是 Ubuntu 23.10：
sudo apt install nfs-kernel-server -y
安裝完成後，nfs-server systemd 機制會自動啟動：
sudo systemctl status nfs-server.service
● nfs-server.service - NFS server and services
Loaded: loaded (/lib/systemd/system/nfs-server.service; enabled; preset: enabled)
Drop-In: /run/systemd/generator/nfs-server.service.d
└─order-with-mounts.conf
Active: active (exited) since Wed 2023-11-22 18:50:01 PST; 15h ago
Main PID: 1353 (code=exited, status=0/SUCCESS)
CPU: 14ms
...
安裝 NFSv4 客戶端套件
接著，在 Raspberry Pi 上安裝 NFSv4 客戶端套件：
sudo apt install nfs-common -y
如果套件已經安裝，則不需要進行任何操作。
建立 ZFS 磁碟池與檔案系統
接下來，我們需要在伺服器上建立 ZFS 磁碟池和檔案系統。假設我們要使用一個未使用的 SATA 儲存裝置 /dev/sdb：
sudo lsblk -e7 -d
這個命令會列出所有可用的儲存裝置。假設 /dev/sdb 是我們要使用的裝置：
sudo umount /dev/sdb1
sudo zpool create -f newpool /dev/sdb1
這樣就建立了一個名為 newpool 的 ZFS 磁碟池。接著，我們可以建立一個名為 systema 的 ZFS 檔案系統：
sudo zfs create newpool/systema
告知 NFSv4 分享 ZFS 磁碟池
要讓其他人在網路上使用 ZFS 檔案系統 newpool ，需要設定 sharenfs 屬性：
sudo zfs set sharenfs='rw' newpool
這樣設定後，所有網路中的使用者都能夠讀寫該磁碟池。可以使用以下命令來驗證設定是否正確：
sudo zfs get sharenfs newpool
NAME PROPERTY VALUE SOURCE
newpool sharenfs rw local
分享 ZFS 檔案系統
類別似地，我們也需要設定 systema 檔案系統的 sharenfs 屬性：
sudo zfs set sharenfs='rw' newpool/systema
在客戶端掛載 NFSv4 分享的 ZFS 檔案系統
在客戶端（Raspberry Pi），我們可以掛載這些分享的資源。首先建立一個掛載點：
sudo mkdir -p /mnt/newpool /mnt/systema
然後掛載遠端資源：
sudo mount -t nfs4 -o vers=4,proto=tcp,timeo=600,retrans=6,sec=sys ubuntu_server_ip:/newpool /mnt/newpool
sudo mount -t nfs4 -o vers=4,proto=tcp,timeo=600,retrans=6,sec=sys ubuntu_server_ip:/newpool/systema /mnt/systema
自動掛載 NFSv4 分享的 ZFS 檔案系統
為了確保每次開機時都自動掛載這些資源，需要編輯 /etc/fstab 檔案：
ubuntu_server_ip:/newpool /mnt/newpool nfs4 vers=4,proto=tcp,timeo=600,retrans=6,sec=sys 0 0
ubuntu_server_ip:/newpool/systema /mnt/systema nfs4 vers=4,proto=tcp,timeo=600,retrans=6,sec=sys 0 0
許可權設定及解除分享
如果需要讓客戶端對這些分享的資源有寫入許可權，可以參考先前提到的 sharenfs 屬性設定。當不再需要分享這些資源時，可以解除分享：
sudo zfs set sharenfs='' newpool/systema newpool/
以上就是透過 NFSv4 分享 ZFS 磁碟池與檔案系統的完整。希望這篇文章能夠幫助你順利實作檔案分享。
