]> git.proxmox.com Git - pve-docs.git/blobdiff - local-zfs.adoc
sys: boot: minimally document kernel version pinning
[pve-docs.git] / local-zfs.adoc
index fd03e891cd7c0faadc6ab83f78e43377fb3019fe..ab0f6adaa0b8e6071c9c7fc4a7129c5b729972dd 100644 (file)
@@ -42,8 +42,6 @@ management.
 
 * Designed for high storage capacities
 
 
 * Designed for high storage capacities
 
-* Protection against data corruption
-
 * Asynchronous replication over network
 
 * Open Source
 * Asynchronous replication over network
 
 * Open Source
@@ -57,22 +55,22 @@ Hardware
 ~~~~~~~~
 
 ZFS depends heavily on memory, so you need at least 8GB to start. In
 ~~~~~~~~
 
 ZFS depends heavily on memory, so you need at least 8GB to start. In
-practice, use as much you can get for your hardware/budget. To prevent
+practice, use as much as you can get for your hardware/budget. To prevent
 data corruption, we recommend the use of high quality ECC RAM.
 
 If you use a dedicated cache and/or log disk, you should use an
 enterprise class SSD (e.g. Intel SSD DC S3700 Series). This can
 increase the overall performance significantly.
 
 data corruption, we recommend the use of high quality ECC RAM.
 
 If you use a dedicated cache and/or log disk, you should use an
 enterprise class SSD (e.g. Intel SSD DC S3700 Series). This can
 increase the overall performance significantly.
 
-IMPORTANT: Do not use ZFS on top of hardware controller which has its
-own cache management. ZFS needs to directly communicate with disks. An
-HBA adapter is the way to go, or something like LSI controller flashed
-in ``IT'' mode.
+IMPORTANT: Do not use ZFS on top of a hardware RAID controller which has its
+own cache management. ZFS needs to communicate directly with the disks. An
+HBA adapter or something like an LSI controller flashed in ``IT'' mode is more
+appropriate.
 
 If you are experimenting with an installation of {pve} inside a VM
 (Nested Virtualization), don't use `virtio` for disks of that VM,
 
 If you are experimenting with an installation of {pve} inside a VM
 (Nested Virtualization), don't use `virtio` for disks of that VM,
-since they are not supported by ZFS. Use IDE or SCSI instead (works
-also with `virtio` SCSI controller type).
+as they are not supported by ZFS. Use IDE or SCSI instead (also works
+with the `virtio` SCSI controller type).
 
 
 Installation as Root File System
 
 
 Installation as Root File System
@@ -151,12 +149,107 @@ rpool/swap        4.25G  7.69T    64K  -
 ----
 
 
 ----
 
 
+[[sysadmin_zfs_raid_considerations]]
+ZFS RAID Level Considerations
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+
+There are a few factors to take into consideration when choosing the layout of
+a ZFS pool. The basic building block of a ZFS pool is the virtual device, or
+`vdev`. All vdevs in a pool are used equally and the data is striped among them
+(RAID0). Check the `zpool(8)` manpage for more details on vdevs.
+
+[[sysadmin_zfs_raid_performance]]
+Performance
+^^^^^^^^^^^
+
+Each `vdev` type has different performance behaviors. The two
+parameters of interest are the IOPS (Input/Output Operations per Second) and
+the bandwidth with which data can be written or read.
+
+A 'mirror' vdev (RAID1) will approximately behave like a single disk in regards
+to both parameters when writing data. When reading data if will behave like the
+number of disks in the mirror.
+
+A common situation is to have 4 disks. When setting it up as 2 mirror vdevs
+(RAID10) the pool will have the write characteristics as two single disks in
+regard of IOPS and bandwidth. For read operations it will resemble 4 single
+disks.
+
+A 'RAIDZ' of any redundancy level will approximately behave like a single disk
+in regard of IOPS with a lot of bandwidth. How much bandwidth depends on the
+size of the RAIDZ vdev and the redundancy level.
+
+For running VMs, IOPS is the more important metric in most situations.
+
+
+[[sysadmin_zfs_raid_size_space_usage_redundancy]]
+Size, Space usage and Redundancy
+^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
+
+While a pool made of 'mirror' vdevs will have the best performance
+characteristics, the usable space will be 50% of the disks available. Less if a
+mirror vdev consists of more than 2 disks, for example in a 3-way mirror. At
+least one healthy disk per mirror is needed for the pool to stay functional.
+
+The usable space of a 'RAIDZ' type vdev of N disks is roughly N-P, with P being
+the RAIDZ-level. The RAIDZ-level indicates how many arbitrary disks can fail
+without losing data. A special case is a 4 disk pool with RAIDZ2. In this
+situation it is usually better to use 2 mirror vdevs for the better performance
+as the usable space will be the same.
+
+Another important factor when using any RAIDZ level is how ZVOL datasets, which
+are used for VM disks, behave. For each data block the pool needs parity data
+which is at least the size of the minimum block size defined by the `ashift`
+value of the pool. With an ashift of 12 the block size of the pool is 4k.  The
+default block size for a ZVOL is 8k. Therefore, in a RAIDZ2 each 8k block
+written will cause two additional 4k parity blocks to be written,
+8k + 4k + 4k = 16k.  This is of course a simplified approach and the real
+situation will be slightly different with metadata, compression and such not
+being accounted for in this example.
+
+This behavior can be observed when checking the following properties of the
+ZVOL:
+
+ * `volsize`
+ * `refreservation` (if the pool is not thin provisioned)
+ * `used` (if the pool is thin provisioned and without snapshots present)
+
+----
+# zfs get volsize,refreservation,used <pool>/vm-<vmid>-disk-X
+----
+
+`volsize` is the size of the disk as it is presented to the VM, while
+`refreservation` shows the reserved space on the pool which includes the
+expected space needed for the parity data. If the pool is thin provisioned, the
+`refreservation` will be set to 0. Another way to observe the behavior is to
+compare the used disk space within the VM and the `used` property. Be aware
+that snapshots will skew the value.
+
+There are a few options to counter the increased use of space:
+
+* Increase the `volblocksize` to improve the data to parity ratio
+* Use 'mirror' vdevs instead of 'RAIDZ'
+* Use `ashift=9` (block size of 512 bytes)
+
+The `volblocksize` property can only be set when creating a ZVOL. The default
+value can be changed in the storage configuration. When doing this, the guest
+needs to be tuned accordingly and depending on the use case, the problem of
+write amplification if just moved from the ZFS layer up to the guest.
+
+Using `ashift=9` when creating the pool can lead to bad
+performance, depending on the disks underneath, and cannot be changed later on.
+
+Mirror vdevs (RAID1, RAID10) have favorable behavior for VM workloads. Use
+them, unless your environment has specific needs and characteristics where
+RAIDZ performance characteristics are acceptable.
+
+
 Bootloader
 ~~~~~~~~~~
 
 Bootloader
 ~~~~~~~~~~
 
-Depending on whether the system is booted in EFI or legacy BIOS mode the
-{pve} installer sets up either `grub` or `systemd-boot` as main bootloader.
-See the chapter on xref:sysboot[{pve} host bootladers] for details.
+{pve} uses xref:sysboot_proxmox_boot_tool[`proxmox-boot-tool`] to manage the
+bootloader configuration.
+See the chapter on xref:sysboot[{pve} host bootloaders] for details.
 
 
 ZFS Administration
 
 
 ZFS Administration
@@ -294,8 +387,15 @@ Changing a failed device
 
 .Changing a failed bootable device
 
 
 .Changing a failed bootable device
 
-Depending on how {pve} was installed it is either using `grub` or `systemd-boot`
-as bootloader (see xref:sysboot[Host Bootloader]).
+Depending on how {pve} was installed it is either using `systemd-boot` or `grub`
+through `proxmox-boot-tool`
+footnote:[Systems installed with {pve} 6.4 or later, EFI systems installed with
+{pve} 5.4 or later] or plain `grub` as bootloader (see
+xref:sysboot[Host Bootloader]). You can check by running:
+
+----
+# proxmox-boot-tool status
+----
 
 The first steps of copying the partition table, reissuing GUIDs and replacing
 the ZFS partition are the same. To make the system bootable from the new disk,
 
 The first steps of copying the partition table, reissuing GUIDs and replacing
 the ZFS partition are the same. To make the system bootable from the new disk,
@@ -307,40 +407,40 @@ different steps are needed which depend on the bootloader in use.
 # zpool replace -f <pool> <old zfs partition> <new zfs partition>
 ----
 
 # zpool replace -f <pool> <old zfs partition> <new zfs partition>
 ----
 
-NOTE: Use the `zpool status -v` command to monitor how far the resivlering
+NOTE: Use the `zpool status -v` command to monitor how far the resilvering
 process of the new disk has progressed.
 
 process of the new disk has progressed.
 
-.With `systemd-boot`:
+.With `proxmox-boot-tool`:
 
 ----
 
 ----
-# pve-efiboot-tool format <new disk's ESP>
-# pve-efiboot-tool init <new disk's ESP>
+# proxmox-boot-tool format <new disk's ESP>
+# proxmox-boot-tool init <new disk's ESP>
 ----
 
 NOTE: `ESP` stands for EFI System Partition, which is setup as partition #2 on
 bootable disks setup by the {pve} installer since version 5.4. For details, see
 ----
 
 NOTE: `ESP` stands for EFI System Partition, which is setup as partition #2 on
 bootable disks setup by the {pve} installer since version 5.4. For details, see
-xref:sysboot_systemd_boot_setup[Setting up a new partition for use as synced ESP].
+xref:sysboot_proxmox_boot_setup[Setting up a new partition for use as synced ESP].
 
 
-.With `grub`:
+.With plain `grub`:
 
 ----
 # grub-install <new disk>
 ----
 
 ----
 # grub-install <new disk>
 ----
+NOTE: plain `grub` is only used on systems installed with {pve} 6.3 or earlier,
+which have not been manually migrated to using `proxmox-boot-tool` yet.
 
 
-Activate E-Mail Notification
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 
 
-ZFS comes with an event daemon, which monitors events generated by the
-ZFS kernel module. The daemon can also send emails on ZFS events like
-pool errors. Newer ZFS packages ship the daemon in a separate package,
-and you can install it using `apt-get`:
+Configure E-Mail Notification
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 
 
-----
-# apt-get install zfs-zed
-----
+ZFS comes with an event daemon `ZED`, which monitors events generated by the ZFS
+kernel module. The daemon can also send emails on ZFS events like pool errors.
+Newer ZFS packages ship the daemon in a separate `zfs-zed` package, which should
+already be installed by default in {pve}.
 
 
-To activate the daemon it is necessary to edit `/etc/zfs/zed.d/zed.rc` with your
-favourite editor, and uncomment the `ZED_EMAIL_ADDR` setting:
+You can configure the daemon via the file `/etc/zfs/zed.d/zed.rc` with your
+favorite editor. The required setting for email notification is
+`ZED_EMAIL_ADDR`, which is set to `root` by default.
 
 --------
 ZED_EMAIL_ADDR="root"
 
 --------
 ZED_EMAIL_ADDR="root"
@@ -349,33 +449,57 @@ ZED_EMAIL_ADDR="root"
 Please note {pve} forwards mails to `root` to the email address
 configured for the root user.
 
 Please note {pve} forwards mails to `root` to the email address
 configured for the root user.
 
-IMPORTANT: The only setting that is required is `ZED_EMAIL_ADDR`. All
-other settings are optional.
-
 
 [[sysadmin_zfs_limit_memory_usage]]
 Limit ZFS Memory Usage
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 
 
 [[sysadmin_zfs_limit_memory_usage]]
 Limit ZFS Memory Usage
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 
-It is good to use at most 50 percent (which is the default) of the
-system memory for ZFS ARC to prevent performance shortage of the
-host. Use your preferred editor to change the configuration in
-`/etc/modprobe.d/zfs.conf` and insert:
+ZFS uses '50 %' of the host memory for the **A**daptive **R**eplacement
+**C**ache (ARC) by default. Allocating enough memory for the ARC is crucial for
+IO performance, so reduce it with caution. As a general rule of thumb, allocate
+at least +2 GiB Base + 1 GiB/TiB-Storage+. For example, if you have a pool with
++8 TiB+ of available storage space then you should use +10 GiB+ of memory for
+the ARC.
+
+You can change the ARC usage limit for the current boot (a reboot resets this
+change again) by writing to the +zfs_arc_max+ module parameter directly:
+
+----
+ echo "$[10 * 1024*1024*1024]" >/sys/module/zfs/parameters/zfs_arc_max
+----
+
+To *permanently change* the ARC limits, add the following line to
+`/etc/modprobe.d/zfs.conf`:
 
 --------
 options zfs zfs_arc_max=8589934592
 --------
 
 
 --------
 options zfs zfs_arc_max=8589934592
 --------
 
-This example setting limits the usage to 8GB.
+This example setting limits the usage to 8 GiB ('8 * 2^30^').
+
+IMPORTANT: In case your desired +zfs_arc_max+ value is lower than or equal to
++zfs_arc_min+ (which defaults to 1/32 of the system memory), +zfs_arc_max+ will
+be ignored unless you also set +zfs_arc_min+ to at most +zfs_arc_max - 1+.
+
+----
+echo "$[8 * 1024*1024*1024 - 1]" >/sys/module/zfs/parameters/zfs_arc_min
+echo "$[8 * 1024*1024*1024]" >/sys/module/zfs/parameters/zfs_arc_max
+----
+
+This example setting (temporarily) limits the usage to 8 GiB ('8 * 2^30^') on
+systems with more than 256 GiB of total memory, where simply setting
++zfs_arc_max+ alone would not work.
 
 [IMPORTANT]
 ====
 
 [IMPORTANT]
 ====
-If your root file system is ZFS you must update your initramfs every
+If your root file system is ZFS, you must update your initramfs every
 time this value changes:
 
 ----
 # update-initramfs -u
 ----
 time this value changes:
 
 ----
 # update-initramfs -u
 ----
+
+You *must reboot* to activate these changes.
 ====
 
 
 ====
 
 
@@ -389,7 +513,7 @@ to an external Storage.
 
 We strongly recommend to use enough memory, so that you normally do not
 run into low memory situations. Should you need or want to add swap, it is
 
 We strongly recommend to use enough memory, so that you normally do not
 run into low memory situations. Should you need or want to add swap, it is
-preferred to create a partition on a physical disk and use it as swapdevice.
+preferred to create a partition on a physical disk and use it as a swap device.
 You can leave some space free for this purpose in the advanced options of the
 installer. Additionally, you can lower the
 ``swappiness'' value. A good value for servers is 10:
 You can leave some space free for this purpose in the advanced options of the
 installer. Additionally, you can lower the
 ``swappiness'' value. A good value for servers is 10:
@@ -469,10 +593,10 @@ All guest volumes/disks create on this storage will be encrypted with the
 shared key material of the parent dataset.
 
 To actually use the storage, the associated key material needs to be loaded
 shared key material of the parent dataset.
 
 To actually use the storage, the associated key material needs to be loaded
-with `zfs load-key`:
+and the dataset needs to be mounted. This can be done in one step with:
 
 ----
 
 ----
-# zfs load-key tank/encrypted_data
+# zfs mount -l tank/encrypted_data
 Enter passphrase for 'tank/encrypted_data':
 ----
 
 Enter passphrase for 'tank/encrypted_data':
 ----
 
@@ -592,3 +716,38 @@ in the pool will opt in for small file blocks).
 ----
 # zfs set special_small_blocks=0 <pool>/<filesystem>
 ----
 ----
 # zfs set special_small_blocks=0 <pool>/<filesystem>
 ----
+
+[[sysadmin_zfs_features]]
+ZFS Pool Features
+~~~~~~~~~~~~~~~~~
+
+Changes to the on-disk format in ZFS are only made between major version changes
+and are specified through *features*. All features, as well as the general
+mechanism are well documented in the `zpool-features(5)` manpage.
+
+Since enabling new features can render a pool not importable by an older version
+of ZFS, this needs to be done actively by the administrator, by running
+`zpool upgrade` on the pool (see the `zpool-upgrade(8)` manpage).
+
+Unless you need to use one of the new features, there is no upside to enabling
+them.
+
+In fact, there are some downsides to enabling new features:
+
+* A system with root on ZFS, that still boots using `grub` will become
+  unbootable if a new feature is active on the rpool, due to the incompatible
+  implementation of ZFS in grub.
+* The system will not be able to import any upgraded pool when booted with an
+  older kernel, which still ships with the old ZFS modules.
+* Booting an older {pve} ISO to repair a non-booting system will likewise not
+  work.
+
+IMPORTANT: Do *not* upgrade your rpool if your system is still booted with
+`grub`, as this will render your system unbootable. This includes systems
+installed before {pve} 5.4, and systems booting with legacy BIOS boot (see
+xref:sysboot_determine_bootloader_used[how to determine the bootloader]).
+
+.Enable new features for a ZFS pool:
+----
+# zpool upgrade <pool>
+----