File System ZFS dan Storage NAS

Kenapa kita harus repot memilih perangkat storage NAS (Network Attached Storage) yang menggunakan file system ZFS? Bukankah merek-merek NAS di pasar, dari kelas low-end hingga mid-range, kebanyakan menerapkan file system ext3 atau ext4, atau bahkan cukup hanya menggunakan NTFS, untuk mengelola struktur tata letak file dalam storage tersebut? Bukankah ZFS juga dikenal rakus memakan tenaga CPU dan kapasitas RAM? Silahkan simak alasannya dalam ulasan berikut ini.

Kenapa ZFS Untuk NAS?

ZFS adalah file system baru yang revolusioner dan mengubah cara pengelolaan file system secara mendasar, yaitu dengan fitur serta manfaat canggih yang tidak ditemukan dalam file system lain yang tersedia saat ini.

ZFS = Tangguh + Scalable + Mudah Dikelola

File system yang semula dinamai Zettabyte File System ini dikembangkan oleh Sun Microsytems untuk storage kelas Enterprise. Fitur ZFS ada banyak, antara lain: perlindungan terhadap kerusakan data (data corruption), dukungan terhadap storage berkapasitas tinggi, mengintegrasikan konsep pengelolaan file system dan pengelolaan volume (volume management), snapshot dan kloning copy-on-write, NFSv4 ACL native, pemeriksaan integritas data (data integrity) yang berkesinambungan dan perbaikan otomatis (self healing), serta RAID-Z. Nah, tiga fitur terakhir ini yang menjadi alasan kenapa lebih baik menggunakan ZFS untuk NAS, dibandingkan dengan menggunakan file system lainnya, karena ZFS lebih handal dalam melindungi file dari kerusakan data.

Data Integrity dan Self Healing

Selain melakukan pemeriksaan integritas data secara berkesinambungan, ZFS juga melakukan perbaikan data secara otomatis. Silahkan perhatikan ilustrasi berikut:

Tidak seperti file system tradisional lainnya, untuk menjaga integritas data ZFS tidak hanya menyimpan checksum suatu file dalam blok data saja. Bahkan, checksum itu sendiri memiliki checksum masing-masing yang berantai, dan demikian seterusnya hingga akar file system (dikenal sebagai uberblock). Seluruh hirarki file system adalah mata rantai checksum untuk self healing yang saling berkaitan.

Dalam gambar di atas dari kiri ke kanan, direktori 1 berisi pointer ke file A, checksum file A dan beberapa meta-data. Direktori 1 tersebut adalah blok data, yang checksum dan letaknya ditunjukkan oleh pointer dalam uberblock. Selain checksum dan pointer directori 1, uberblock juga menyimpan checksum dan pointer dari directori lainnya, dan demikian seterusnya. Artinya, setiap perubahan atau penulisan file di direktori manapun akan menyebabkan perhitungan checksum yang berantai hingga ke akar file system. Di sinilah fitur copy-on-write ZFS diperlukan untuk menanggulangi beban kerja selama proses perhitungan checksum ini berjalan. Dengan adanya mata rantai checksum yang selalu dihitung ulang ini, ZFS dapat memeriksa integritas data setiap saat dengan lebih baik dan dapat memperbaiki data setelah terjadi kerusakan data.

RAID-Z, Selangkah Lebih Maju Dari RAID-5

RAID-Z mengimplementasikan skema redundansi terpadu mirip dengan RAID-5 maupun RAID-6, dengan single atau double parity, dan dynamic stripe width serta full-stripe write.

Gangguan daya listrik yang terjadi pada saat berlangsungnya operasi penulisan dapat menyebabkan data dan parity dalam harddisk menjadi tidak konsisten (write hole). Melalui fitur copy-on-write dan full-stripe write, ZFS memecahkan masalah ini dengan cara selalu menulis ke blok baru, yang dilanjutkan dengan update ke pointer block yang dituju. Salinan struktur file system dibuat bersamaan dengan proses penulisan blok baru. Tidak seperti pada RAID-5, jika terjadi masalah selama proses menulis, data asli masih dapat diakses dan file system ZFS tahu bahwa operasi penulisan gagal atau tidak berlangsung baik.

Penulisan secara parsial pada stripe, di mana data stripe lama harus dibaca sebelum dimodifikasi dan ditulis kembali (read-modify-write), menimbulkan masalah penurunan kinerja dalam RAID-5 biasa. RAID-Z menggunakan dynamic stripe width, sehingga semua penulisan berlangsung secara full-stripe yang terdistribusi pada seluruh harddisk. Hal ini menyebabkan RAID-Z dapat memberikan kinerja penulisan yang lebih baik dibandingkan dengan RAID-5.

Kesimpulan

Aku pikir, jaminan atas data integrity, self healing dan sistem RAID yang lebih baik adalah alasan yang cukup baik untuk memilih ZFS sebagai file system perangkat storage NAS kita. Bila vendor NAS kelas menengah ke atas kebanyakan sudah menerapkan ZFS, namun ada sedikit vendor NAS kelas SMB (Small-Medium Business) yang menerapkannya. Setahuku, hanya Infortrend dan Qsan Technology yang mengadopsi file system ZFS untuk sistem NAS di kelas ini.

Catatan:
Sistem backup yang baik dan replikasi data tetap diperlukan untuk lebih mengamankan data anda!