ZFS 存储驱动程序

ZFS 是支持许多高级存储的下一代文件系统卷管理、快照、校验和、压缩等技术重复数据删除、复制等。

它由 Sun Microsystems（现为 Oracle Corporation）创建，并且是开源的在 CDDL 许可证下。由于 CDDL 和 GPL 中，ZFS 不能作为主线 Linux 内核的一部分提供。但是， ZFS On Linux （ZoL）项目提供树外内核模块和用户空间工具，这些工具可以单独安装。

ZFS on Linux （ZoL）端口运行状况良好且日趋成熟。然而，在这一点上 time 不建议使用zfs用于生产的 Docker 存储驱动程序除非您在 Linux 上具有丰富的 ZFS 使用经验，否则请使用。

注意
Linux 平台上还有一个 ZFS 的 FUSE 实现。不建议这样做。本机 ZFS 驱动程序（ZoL）经过了更多的测试，具有更好的性能，并且使用范围更广。本文档的其余部分涉及本机 ZoL 端口。

先决条件

ZFS 需要一个或多个专用块设备，最好是固态设备驱动器（SSD）。
这/var/lib/docker/目录必须挂载在 ZFS 格式的文件系统。
更改存储驱动程序会生成您已经拥有的任何容器在本地系统上创建无法访问。用docker save要保存容器，并将现有镜像推送到 Docker Hub 或私有存储库，以便您无需稍后重新创建它们。

注意
无需使用MountFlags=slave因为dockerd和containerd位于不同的挂载命名空间中。

使用`zfs`存储驱动程序

停止 Docker。
复制的内容/var/lib/docker/自/var/lib/docker.bk并删除的内容/var/lib/docker/.
$ sudo cp -au /var/lib/docker /var/lib/docker.bk $ sudo rm -rf /var/lib/docker/*
新建zpool在您的专用块设备或设备上，并将其挂载到/var/lib/docker/.确保您指定了正确的设备，因为这是破坏性作。此示例将两个设备添加到池中。
$ sudo zpool create -f zpool-docker -m /var/lib/docker /dev/xvdf /dev/xvdg
该命令会创建zpool并命名它zpool-docker.名称用于仅用于显示目的，您可以使用其他名称。检查池使用zfs list.
$ sudo zfs list NAME USED AVAIL REFER MOUNTPOINT zpool-docker 55K 96.4G 19K /var/lib/docker
配置 Docker 以使用zfs.编辑/etc/docker/daemon.json并设置storage-driver自zfs.如果文件之前为空，则它现在应该看起来喜欢这个：
{ "storage-driver": "zfs" }
保存并关闭文件。

启动 Docker。用docker info验证存储驱动程序是否为zfs.

$ sudo docker info
  Containers: 0
   Running: 0
   Paused: 0
   Stopped: 0
  Images: 0
  Server Version: 17.03.1-ce
  Storage Driver: zfs
   Zpool: zpool-docker
   Zpool Health: ONLINE
   Parent Dataset: zpool-docker
   Space Used By Parent: 249856
   Space Available: 103498395648
   Parent Quota: no
   Compression: off
<...>

管理`zfs`

增加正在运行的设备的容量

要增加zpool，您需要将专用块设备添加到 Docker 主机，然后将其添加到zpool使用zpool add命令：

$ sudo zpool add zpool-docker /dev/xvdh

限制容器的可写存储配额

如果要按镜像/数据集实施配额，则可以设置sizestorage 选项来限制单个容器可以使用的空间量用于其可写层。

编辑/etc/docker/daemon.json并添加以下内容：

{
  "storage-driver": "zfs",
  "storage-opts": ["size=256M"]
}

请参阅 daemon 参考文档中每个存储驱动程序的所有存储选项

保存并关闭文件，然后重新启动 Docker。

如何`zfs`存储驱动程序工作

ZFS 使用以下对象：

文件系统：精简配置，从zpool上需求。
快照：文件系统的只读空间高效时间点副本。
clones：快照的读写副本。用于存储差异从上一层。

创建克隆的过程：

从文件系统创建只读快照。
将从快照创建可写克隆。这包含任何差异从父图层。

文件系统、快照和克隆都从底层zpool.

磁盘上的镜像和容器层

每个正在运行的容器的统一文件系统都挂载在/var/lib/docker/zfs/graph/.继续阅读以了解统一文件系统。

镜像的基础层是 ZFS 文件系统。每个子层都是一个 ZFS 克隆基于其下层的 ZFS 快照。容器是基于 ZFS 克隆的在创建它的镜像的顶层的 ZFS Snapshot 上。

下图显示了如何将其与正在运行的基于在两层镜像上。

当您启动容器时，将按顺序执行以下步骤：

镜像的 Base Layer 作为 ZFS 文件系统存在于 Docker 主机上。
其他镜像图层是托管镜像图层的数据集的克隆就在它的正下方。
在图中，通过拍摄基础的 ZFS 快照来添加 “Layer 1” 层，然后从该快照创建克隆。克隆是可写的，并且按需占用 zpool 中的空间。快照是只读的，将 Base Layer 维护为不可变对象。
启动容器时，将在镜像上方添加一个可写层。
在图中，容器的读写层是通过镜像顶层（第 1 层）的快照，并从中创建克隆那个快照。
当容器修改其可写层的内容时，space 为分配给已更改的块。默认情况下，这些块是 128 千。

删除文件或目录：

删除位于较低层中的文件或目录时，ZFS driver 会掩盖容器的 writable 层，即使文件或目录仍然存在于较低的只读层。
如果您在容器的 writable 层，则块会被zpool.

ZFS 和 Docker 性能

有几个因素会影响 Docker 的性能，使用zfsstorage 驱动程序。

内存：内存对 ZFS 性能有重大影响。ZFS 最初是专为具有大量内存的大型企业级服务器而设计。
ZFS 功能：ZFS 包括重复数据删除功能。使用此功能可以节省磁盘空间，但会占用大量内存。建议您可以为zpool您正在与 Docker 一起使用，除非您正在使用 SAN、NAS 或其他硬件 RAID 技术。
ZFS 缓存：ZFS 将磁盘块缓存在称为自适应替换缓存（adaptive replacement cache， ARC）。ZFS 的 Single Copy ARC 功能允许块的单个缓存副本，将由借助此功能，多个正在运行的容器可以共享 cached 块。此功能使 ZFS 成为 PaaS 和其他高密度使用案例。
碎片化：碎片化是写入时复制的自然副产品像 ZFS 这样的文件系统。ZFS 通过使用 128k 的小块大小来缓解此问题。 ZFS 意图日志（ZIL）和写入的合并（延迟写入）有助于减少碎片化。您可以使用zpool status.但是，如果不重新格式化，就无法对 ZFS 进行碎片整理以及恢复文件系统。
使用适用于 Linux 的本机 ZFS 驱动程序：ZFS FUSE 实现不是推荐，因为性能不佳。

性能最佳实践

使用快速存储：固态硬盘（SSD）提供更快的读取速度和写入次数比旋转磁盘的次数多。
将卷用于写入密集型工作负载：卷提供最好和最为写入密集型工作负载提供可预测的性能。这是因为他们绕过了存储驱动程序，并且不会产生任何引入的潜在开销通过精简配置和写入时复制。卷还有其他好处，例如允许您在容器之间共享数据，并在没有正在运行的容器正在使用它们。