ZFS 快照简介

ZFS 快照是存储池某个时间点的只读副本。与其他文件系统的快照方法不同，ZFS 快照不需要复制或移动数据，因此创建和删除快照非常快，且不会对系统性能产生大的影响。此外，因为 ZFS 快照只存储自快照创建后数据的改变，所以它们使用的空间非常小。

ZFS 快照工作原理基于 ZFS 的 copy-on-write 机制。在 ZFS 中，当数据被修改时，ZFS 不是直接覆盖原有的数据，而是在不同的位置写入新的数据。只有在新的数据成功写入后，ZFS 才会更新指向这些数据的指针。这种机制保证了 ZFS 操作的原子性，防止了数据的部分写入，从而保证了数据的一致性。

当创建 ZFS 快照时，ZFS 会保留一个指向当前数据状态的指针。这意味着即使数据被修改，原有的数据仍然可以通过快照访问。因此，ZFS 快照只需要存储自快照创建后数据的改变，而原有的数据则由存储池和所有的快照共享。

ZFS 快照有许多用途。例如，您可以使用快照来保护数据，防止误删除或误修改。您也可以使用快照来创建数据的历史版本，以便于恢复旧的数据或分析数据的变化。此外，ZFS 还允许您将快照发送到远程的 ZFS 系统，这可以用于数据备份或复制。

ZFS 快照管理

这里基于 SSD 文件系统来简单说一下快照管理。

# 查看文件系统，已经存在 SSD 文件系统
[root@localhost ~]# df -lh
Filesystem           Size  Used Avail Use% Mounted on
devtmpfs             4.0M     0  4.0M   0% /dev
tmpfs                7.7G     0  7.7G   0% /dev/shm
tmpfs                3.1G  8.8M  3.1G   1% /run
/dev/mapper/rl-root   70G  3.7G   67G   6% /
/dev/sdb2           1014M  303M  712M  30% /boot
/dev/sdb1            599M  7.0M  592M   2% /boot/efi
/dev/mapper/rl-home  145G  1.1G  144G   1% /home
tmpfs                1.6G  4.0K  1.6G   1% /run/user/0
SSD                  3.6T  128K  3.6T   1% /SSD

# 添加一个文件
[root@localhost SSD]# echo "123" > 1.txt

# 查看文件是存在的
[root@localhost SSD]# ls -l
total 2
-rw-r--r-- 1 root root 4 Jun 15 20:36 1.txt

# 创建快照，这里是基于 SSD 这个文件系统创建快照，并非 SSD 存储池创建快照。
[root@localhost SSD]# zfs snap SSD@snap20230615

# 查看快照信息
[root@localhost SSD]# zfs list -t snapshot
NAME               USED  AVAIL     REFER  MOUNTPOINT
SSD@snap20230615     0B      -     35.9K  -

# 删除对应文件
[root@localhost SSD]# rm -rf 1.txt

# 文件已经没有了
[root@localhost SSD]# ll
total 0

# 回滚快照
[root@localhost SSD]# zfs rollback SSD@snap20230615

# 文件恢复
[root@localhost SSD]# ll
total 2
-rw-r--r-- 1 root root 4 Jun 15 20:36 1.txt

# 删除快照
[root@localhost SSD]# zfs destroy SSD@snap20230615

# 克隆快照与快照不同，克隆快照可以编辑管理文件，快照是只读的。
# 克隆快照，需要先创建一个快照，再进行克隆
[root@localhost SSD]# zfs snap SSD@snap20230615
[root@localhost SSD]# zfs clone SSD@snap20230615 SSD/my_clone

# 查看克隆
[root@localhost /]# zfs list
NAME           USED  AVAIL     REFER  MOUNTPOINT
SSD            360K  3.52T     35.9K  /SSD
SSD/my_clone     0B  3.52T     35.9K  /SSD/my_clone

# 克隆以后就会自动创建对应文件系统
[root@localhost SSD]# df -lh
Filesystem           Size  Used Avail Use% Mounted on
devtmpfs             4.0M     0  4.0M   0% /dev
tmpfs                7.7G     0  7.7G   0% /dev/shm
tmpfs                3.1G  8.8M  3.1G   1% /run
/dev/mapper/rl-root   70G  3.7G   67G   6% /
/dev/sdb2           1014M  303M  712M  30% /boot
/dev/sdb1            599M  7.0M  592M   2% /boot/efi
/dev/mapper/rl-home  145G  1.1G  144G   1% /home
tmpfs                1.6G  4.0K  1.6G   1% /run/user/0
SSD                  3.6T  128K  3.6T   1% /SSD
SSD/my_clone         3.6T  128K  3.6T   1% /SSD/my_clone

# 进入对应目录
[root@localhost SSD]# cd /SSD/my_clone

# 向 1.txt 文件中添加数据
[root@localhost my_clone]# echo "789" >> 1.txt

# 查看文件已经更改
[root@localhost my_clone]# cat 1.txt 
123
456
789

# 但我们查看原有/SSD/1.txt没有变化
[root@localhost my_clone]# cat /SSD/1.txt 
123
456

# 删除快照克隆
[root@localhost /]# zfs destroy SSD/my_clone

写在最后

在这篇文章中，我们对 ZFS 快照的工作原理和应用进行了深入的探讨。希望这些信息能帮助您更好地理解和利用 ZFS 快照来保护和管理您的数据。然而，ZFS 的功能远不止于此，快照只是其中的一部分。

在 ZFS 中，除了文件系统和快照，还有一个重要的概念，那就是“卷”。卷是一个可以作为块设备使用的存储实体，它们在一些特定的场景下，如虚拟化，数据库存储等，都有非常重要的作用。

在下一篇文章中，我们将聚焦于 ZFS 的卷管理，从创建和配置卷，到理解卷如何与文件系统和快照交互，我们将带领您深入了解这一重要特性。让我们期待下一篇文章，继续探索 ZFS 的世界。

下篇预告: DIY NAS 系列08 — ZFS 卷管理