ZFS与数据去重

http://hub.opensolaris.org/bin/view/Community+Group+zfs/WebHome

https://blogs.oracle.com/bonwick/entry/zfs_dedup

 

ZFS与数据去重

什么是Deduplication?

Deduplication是消除重复数据的过程。去重过程可以基于file-level文件级，block-level块级或者byte-level字节级。使用非常高可能性的hash算法来唯一标识数据块（文件，块，字节）。当使用安全hash，例如SHA256时，hash碰撞的可能性为2的256次方，2\^256 = 10\67 或者表示为0.00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000001。

选择哪个等级的去重，files,blocks,bytes?

数据可以在文件级，块级，字节级被去重。

文件级的去重对文件作为整体来计算hash签名，如果处理的是自然的文件，则此方法需要的消耗最小，但是缺点是对文件的任何修改都需要重新计算文件的hash签名，即对文件的任何修改，将使得此文件之前节约的空间消失，因为两个文件将不再相同。此中方法比较适合类似于文件JPEG，MPEG，但是对于像虚拟机镜像（大文件）文件将无效，因为即使他们只是很小的一部分不同，但是文件级别他们将是不同的文件。

块级别的去重（相同大小的块），相比文件级的去重，需要更多的计算消耗，但是他能够很好地对像虚拟机镜像类似的大文件去重。大部分的虚拟机镜像文件是重复数据，例如镜像文件中的操作系统部分。使用块级的去重将使得只有镜像特别的数据才占用额外的空间，相同的数据将共享。

字节级别的去重，将需要更多的计算消耗来决定重复数据的开始和结束区域，不管怎么说，此方法对mail服务器来说是理想的选择，例如一个邮件的附件可能出现很多次，但是使用块级别去重时他们并不能被优化。此类型的去重一般用来一些应用程序的去重中，例如exchangeserver，因为应用程序知道他管理的数据，可以在内部容易地去重。

ZFS提供了块级别的去重技术，此种技术更适合通用的情况。且ZFS使用SHA256来计算hash签名。

什么时候去重，现在还是将来？

除了以上描述的文件级，块级，字节级的区别外，去重还可以分为同步（实时或内置）和异步（批处理或离线处理）。在同步去重中，重复文件在出现的时候即被去除，在异步去重中，文件已经存储在磁盘上，然后通过后续的处理来去重（例如在夜间来处理）。异步去重典型地被用在拥有有限的cpu和多线程的存储系统，最小化对日常工作的影响。但是如果cpu的性能足够，同步去重是推荐的方法，因为避免了无用的磁盘的写操作。

ZFS去重是同步的去重，ZFS需要高性能的cpu和高度多线程支持的操作系统（例如solaris）。

如何使用ZFS的去重

使用非常的简单，如果你有存储池tank，你需要对tank使用zfs，则设置为：

zfs set dedup=on tank

是否需要ZFS的去重的权衡

主要还是取决于你的数据。如果你的数据确实不包含重复，则开启去重功能则会带来额外的开销且没有任何的好处。但是如果你的数据包含重复，则使用zfs的去重可以节约空间而且提高性能。节约空间是显而易见的，性能的提高是因为减少了重复数据的写磁盘消耗和内存页的置换。

大部分的存储环境都是多种数据的混合，zfs支持对有重复的部分开启去重操作，例如你的存储池包含了home目录，虚拟机镜像目录，源代码目录。此时你可以设置如下：

zfs set dedup=off tank/home

zfs set dedup=on tank/vm

zfs set dedup=on tank/src

信任或验证

如果两个数据的hash相同，我们则认为两个数据是同一个数据，hash例如SHA256，两个不同数据hash相同的可能性为1/2^256， 是个很小的概率。当然zfs也提供了验证的选项，此选项对两个数据进行全比较来确定他们是否相同，如果不相同则处理，指定verify的语法如下：

zfs set dedup=verify tank

hash的选择

因为不同种类的hash所需要的运算也不相同，一种推荐的方法是使用较弱的hash（需要的运算较少）加verify来提供快速的去重，zfs对应的选项为:

zfs set dedup=fletcher4,verify tank

不像SHA256，fletcher4不能被信任为无碰撞，只适合与verify一起使用，verify来确保碰撞的处理。总的来说性能相对要好些。

通常如果不确定哪种的hash的效率跟高的话，即使用默认的设置dedup=on

扩展性和效率

大部分的去重方案都只能针对有限的数据，一般在TB等级，因为他们需要去重数据表常驻在内存。ZFS对数据大大小没有限制，可以处理PB级的数据。但是如果去重数据表常驻内存的话，性能比较好。

 

完！