Linux内核开发 - 讨论区
标题：Linux
2011年01月20日 星期四 08:25
原生支持Linux 的ZFS将很快发布，它是由劳伦斯利弗莫尔国家实验室(Lawrence Livermore National Laboratory)研制的将Sun 的 ZFS 文件系统以 CDDL 许可内核模块的方式移植到 Linux 上的项目。
不过就在发表该文章时，已经有可用的 FUSE(用户空间的文件系统)的 ZFS 模块了，而且由于它并非属于 Linux 内核的 GPL 范畴，所以可以合法地使用，不过它并没有带来什么性能上的提升。但在上周末在相关论坛和其他地方上出现了一些关于 ZFS-FUSE 的可靠性以及使用 FUSE 对于在实际硬件中使用会造成什么程度的影响的讨论。
测试说明及测试环境
最近国外有网站测试了 ZFS-FUSE——最近的稳定版和 Git 最新版——并将这个 ZFS Linux 移植的可选方案与原生的 EXT4 和 Btrfs 作了对比。我们将测试结果编译过来，以飨国内读者。
对于那些并不熟悉 GPL 许可的 Linux FUSE 模块的读者，应该了解它是从 Linux 2.6.14 版本开始出现在内核主分支中的 Linux 内核模块，它允许没有权限的用户通过 FUSE 模块在用户空间中创建他们自己的文件系统，接着提供与 Linux 内核交互的桥梁。
FUSE 也可以用于 BSD、OpenSolaris 和 Mac OS X 操作系统>中。当使用用户空间中的 FUSE 文件系统时，它们并不需要遵守 GNU GPL，因为只有 FUSE 模块被加载到 Linux 内核上面，不过这样的连接方式会造成额外的效率损失。除了 ZFS-FUSE，还有几十种其他的 FUSE 文件系统，包括 ClamFS、httpFS、ChunkFS、vmware-mount，以及 GnomeVFS2 FUSE。
最新版本的 ZFS-FUSE 是 0.6.9 版，基于 Zpool 23 版本(比目前 LLNL/KQ Infotech 使用的 Zpool 18 好得多，带有过去 18 个版本的补丁并添加了类似重复数据删除(de-duplication)支持这样的功能)，并支持 NFS 共享、PowerPC 架构、多线程 ioctl 管理，以及其他的改进。ZFS 0.7.0 是目前还在开发中的版本，预计在 10 月初发布。在我们的 ZFS-FUSE 测试中，测试使用最新的稳定版 0.6.9 版和 0.7.0 Git 最新版，后者为 2010-08-28 的 Git 软件库中的最新官方代码。
KQ Infotech 是一家根据劳伦斯利弗莫尔国家实验的代码开发原生 ZFS 模块支持的公司，它称 FUSE 为“垃圾”。还有人认为“效率太差”或者“它与健全的原生内核支持相差十万八千里”。也有许多使用 FUSE 的支持者表示：“而且，他们发表一些堂皇的言论，否认基于 fuse 的文件系统的可行性，说实话，这些都是一派胡言。没错，zfs-fuse 文件系统可能会比较慢……但只是在旧版本的内核上。
这些问题造成的局限性已经被解决了。zfs-fuse 在正确配置下性能几乎和原生支持一样好!而且通过 fuse 的方式解决了主要的版权问题。这是双赢的!所以你就能容忍论坛上这边出来了一个人，胡言乱语一通，却没有提供任何实证，却希望所有人都和他一样疯疯癫癫?他们想做的仅仅是炒作……给那些注定失败的东西炒作。炒作成大新闻。”这些针对 ZFS-FUSE 的热火朝天的两极化观点使得测试团队在测试原生 ZFS Linux 支持之前先测试一下它。
进行ZFS-FUSE 测试的硬件配置包括一块超频到 3.60GHz 的英特尔(Intel)Core i7 920 CPU、一块 ASRock X58 SuperComputer 主板、3GB 的 DDR3 系统内存、一快 60GB 的 OCZ Vertex 2 SSD 硬盘 ，以及一块 ATI Radeon HD 4670 显卡 。
为了这次 ZFS-FUSE测试，测试团队安装了原版的 Ubuntu 10.04.1 LTS(x86_64)并安装了最新的 2010-08-26 的 Linux 2.6.36 的 Git 代码。并将 Phoronix 测试套件安装并运行于 OCZ Vertex 2 SSD 硬盘 的第二个分区中，分别以 EXT4、Btrfs、ZFS-FUSE 0.6.9，以及 ZFS-FUSE 0.7.0(Git 2010-08-26)测试。接着，测试团队安装了 OpenSolaris b134 来测试它在 OCZ 固态硬盘上的原生 ZFS 支持。所有测试由 Phoronix 测试套件进行。
测试数据及结论分析
首先是 Apache服务器测试，和 EXT4 和 Btrfs 相比使用 ZFS-FUSE 的结果有很大的性能降低。在 Ubuntu Linux 上使用 ZFS-FUSE 在每秒内能够处理的请求数量比用 Ubuntu Lucid Lynx 默认的文件系统 EXT4 低了 42%。
在 PostgreSQL 工作负荷测试中 EXT4 的性能比在 Linux 用户空间中测试的 ZFS 文件系统快了 5 倍有余。最新的 ZFS-FUSE 0.7 版本的 ZFS-FUSE Git 代码比 ZFS-FUSE 0.6.9 性能提高了 6%，但不明显，这无法与填补与 EXT4 性能之间的差距。有趣的是，ZFS-FUSE 的性能实际上比 Btrfs 要好，不过据称目前在 Btrfs 上的 PostgreSQL 服务器性能是众所周知的糟糕。我们成功地在 OpenSolaris b134 的 ZFS 中运行了测试项目，它比 Linux 上的 ZFS-FUSE Git 代码快了 61%。
PostgreSQL 磁盘性能测试中 EXT4 比 ZFS-FUSE 快了 6 倍多，不过在 PostMark 电子邮件服务器性能测试中则高出了 8 倍。在 OpenSolaris 上的 ZFS 性能比 ZFS-FUSE 0.6.9 快了一倍，实际上正好比它的两倍少那么一点。虽然 ZFS 是为 OpenSolaris 设计的，但它也只能够达到 Btrfs 31% 的速度，仅有 EXT4 22% 的速度。
Btrfs 在 SQLite 测试(与 PostgreSQL PGbench 类似)中只得了个安慰奖，不过广泛流行的 EXT4 文件系统还是几乎比 Linux 上的 ZFS-FUSE 快了一倍。
EXT4、Btrfs 和 OpenSolaris 上的 ZFS 都运行得不错，比分接近，然而 ZFS-FUSE——0.6.9 稳定版和 0.7.0 开发最新版——都被甩在了后面。
Btrfs 在这一测试中比 ZFS-FUSE 快了 2 倍，而 EXT4 则甩开了它们 3 又三分之一倍。在 OpenSolaris 上的原生 ZFS 的性能和 Linux 2.6.36 内核上的 Btrfs 势均力敌。
ZFS 阵营，无论是 ZFS-FUSE 还是 OpenSolaris 上的 ZFS，在遇到多线程随机写入测试时都完败。Btrfs 的速度是 ZFS-FUSE 的 24.47 倍，后者在随机写入时只能达到 5MB/s 的速度。
当测试以 64Kb 大小的块的 IOzone 写入 8GB 数据时，EXT4 和 Btrfs(译者注：此处疑为笔误)的速度为 ZFS-FUSE 的 1.64～1.67 倍。
最后一项测试，使用 IOzone 读取 8GB 数据中，ZFS-FUSE 的磁盘读取性能结果实际上和 EXT4 和 Btrfs 相近，不过那是因为 ZFS 模块在读取时使用了缓存的缘故。
鉴于一些 Phoronix Premium成员要求在文件系统测试中同时提供CPU占用的结果，本文接下来就提供这些信息。
如上图所示，英特尔 Core i7 的 CPU 使用量在使用 Linux 的 ZFS-FUSE 或运行 OpenSolaris 使用原生 ZFS 支持时都较低。
虽然在 PostMark 测试中使用 ZFS-FUSE 的 CPU 负荷较低，差距也仅仅是百分之几而已。在运行 Apache 时，ZFS-FUSE 的 CPU 负载大幅提高，比原生的 Linux 文件系统高了许多，几乎是其 3 倍多。
在使用 Linux 的 ZFS-FUSE 时一定会引起性能损失，要看你是否利用到甲骨文(Oracle)/Sun 的 ZFS 文件系统中的其他特性才能决定这点性能差距是否值得。即使是在最新的 Linux 2.6.36 内核上的最新的稳定版和不稳定版 ZFS-FUSE，在使用用户空间的 ZFS 时都会有明显的性能损失。
不过我们对劳伦斯利弗莫尔国家实验室或者 KQ Infotech 带来的原生 ZFS Linux 模块与 ZFS-FUSE 相比性能如何很感兴趣。就算是 OpenSolaris 上原生的 ZFS 模块都无法与 Linux 和 EXT4/Btrfs 的组合比肩，所有我们将要看到的原生 ZFS Linux 的结果一定很有意思。也有人会争辩说那些兼容 OpenSolaris 的测试项目的结果是被 Solaris Nevada 内核的其他部分产生的瓶颈所影响了，但即使是在 FreeBSD 上的 ZFS 也比 EXT4 和 Btrfs 文件系统要慢。原生ZFS 的测试代码约在十月慕尼黑啤酒节之前发布。
2011年10月04日 星期二 02:43
看来很多机器默认EXT4还是比较有道理的。。 前段时间 关注了下btrfs..以为它会比EXT4快呢， 没想到ZFS这么快也来到了Linux..btrfs和ZFS。。这两个可怎么办啊。。
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