zfs

Da ich für meinen home-server eine externe Festplatte an meinem Raspberry Pi brauche, um dort die Daten der einzelnen Services zu speichern, habe ich mich etwas über Dateisysteme informiert und bin für den Anwendungsfall bei ZFS gelandet. ZFS bietet eine integrierte RAID-Funktionalität, einen prüfsummenbasierte Schutz vor Datenübertragungsfehlern und bietet dabei eine relativ einfache Art, um diese Komplexität zu konfigurieren, sowie um Backups zu erstellen. Ich möchte hier kurz erläutern, welche Schritte dafür notwendig sind.

Als erstes benötigt ihr ein 64 Bit Betriebssystem auf eurem Raspberry Pi. Wie ihr das macht, habe ich hier erklärt, es gibt aber auch andere Möglichkeiten wie Rasberry Pi OS (64bit) oder Ubuntu. Ich verwende ein Debian 10 (Buster) und muss daher backports Pakete aktivieren, die mir ermöglichen eine neuere Version von ZFS zu nutzen, als standardmäßig bei Debian 10 dabei ist. Dazu öffne ich mit nano /etc/apt/sources.list die Paketkonfiguration und nehme folgende Änderung vor (mit minus ist die Zeile gekennzeichnet, die ihr entfernen müsst und mit plus die Zeile dir ihr hinzufügen müsst).

deb http://deb.debian.org/debian buster main contrib non-free
deb http://deb.debian.org/debian-security buster/updates main contrib non-free
- # deb http://deb.debian.org/debian buster-backports main contrib non-free
+ deb http://deb.debian.org/debian buster-backports main contrib non-free

Habt ihr das erledigt, könnt ihr ZFS aus den backports Paketen wie folgt installieren. Ihr müsst dazu einmalig einen Dialog mit OK akzeptieren und ein paar Minuten warten.

# change to root user
su
apt update
apt install linux-headers-`uname -r`
apt install -t buster-backports zfsutils-linux
# press OK when there is a dialog about licenses
# it take a few minutes ~10min

Anschließen überprüft ihr, ob alle ZFS-Services auf eurem System laufen. Bei mir hatte der zfs-load-module.service ein Problem, das ich mit einem Neustart des Services beheben konnte.

systemctl status zfs*
# was needed because this service had an issue
systemctl restart zfs-load-module.service

Jetzt läuft euer ZFS-System. Es fehlt nur noch eine Festplatte, die ihr damit verwalten könnt. Ich habe dazu alle Partitionen auf meiner Festplatte entfernt und anschließend an den Raspberry Pi angeschlossen. Damit ihr die Festplatte über ZFS verwalten könnt benötigt ihr die ID der Festplatte. Einfach das Verzeichnis /dev/disk/by-id vor dem anschließen und nachdem anschließen der Festplatte anschauen. Die Änderung ist dann eure angeschlossene Festplatte – in meinem Fall ata-SAMSUNG_HD103SI_S1VSJ90Z491353.

ls /dev/disk/by-id > /tmp/before_mount
# insert storage
ls /dev/disk/by-id > /tmp/after_mount
diff /tmp/before_mount /tmp/after_mount

Jetzt könnt ihr ein Verzeichnis anlegen, indem die Festplatte gemountet werden kann. Damit es zu keinen Problemen kommt, geben wir in dem Verzeichnis allen alle Rechte. Wenn ihr plant die Festplatte über ein öffentliches Netzwerk freizugeben, dann solltet ihr hier noch etwas mehr Zeit investieren, um nicht eine böse Überraschungen zu bekommen. Ich habe die Festplatte nur für mich zu Hause und kann die Einstellungen daher erst mal so lassen.

mkdir -p /mnt/data
chmod 777 /mnt/data

Jetzt erstellen wir mit der Festplatten ID einen ZFS-Pool der tank heißt und mounten dann diesen tank in unser angelegtes Verzeichnis.

# Create pool
zpool create tank ata-SAMSUNG_HD103SI_S1VSJ90Z491353
# Mount tank
zfs create -o mountpoint=/mnt/data tank/data

Wenn alles geklappt hat sollte zfs list eine ähnliche Ausgabe habe.

NAME        USED  AVAIL     REFER  MOUNTPOINT
tank        300K   899G       24K  /tank
tank/data    34K   899G       34K  /mnt/data

Jetzt könnt ihr noch die Festplatte über NFS freigeben und somit von eurem PC dort Daten speichern oder herunterladen. Dazu müssen wir NFS noch installieren und unser tank/data über NFS freigeben.

# NFS
apt install nfs-kernel-server
zfs set xattr=sa dnodesize=auto tank/data
zfs set sharenfs="on" tank/data
zfs share tank/data

Ihr könnt anschließend auf eurem PC (In meinem Fall ein Debian 10) die NFS-Freigabe mounten und dort Daten ablegen oder herunter kopieren. Das funktioniert wie folgt, wenn die IP-Adresse eures Raspberry Pis 192.168.1.10 ist.

sudo apt install nfs-common
sudo mount -t nfs 192.168.1.10:/ /mnt

Wenn ihr die Sicherheit über die NFS-Freigabe noch erhöhen möchtet, könnt ihr auch die NFS-Konfiguration anpassen. Dies hier definiert beispielsweise, dass nur IP-Adressen im 192.168.178.1.0/24 Bereich lesenden und schreiben Zugriff haben, sowie der automatischen Annahme (fsid=0), dass wenn ein Client das Verzeichnis mountet, dass /mnt/data das Wurzelverzeichnis ist.

zfs set sharenfs="fsid=0,rw=192.168.1.0/24,no_subtree_check" tank/data

Ich hoffe euer ZFS-System läuft jetzt. Hier unten findet ihr noch detailliertere Informationen, wie ihr beispielsweise Snapshots erstellen könnt oder ein RAID-System aufsetzt. Wenn ihr noch Fragen oder Anregungen habt, dann schreibt einfach ein Kommentar und sonst freue ich mich, wenn ihr ein Patreon werdet.


[1]: https://wiki.debian.org/ZFS

[2]: https://openzfs.github.io/openzfs-docs/man/8/zfsprops.8.html

[3]: https://www.raspberrypi.org/documentation/configuration/nfs.md

[4]: https://linux.die.net/man/5/nfs

[5]: https://de.wikipedia.org/wiki/ZFS_(Dateisystem)