# ZFS

ZFS est un système de fichiers open source sous licence CDDL.
Les caractéristiques de ce système de fichiers sont sa très haute capacité de stockage, l'intégration de beaucoup de concepts que l'on trouve sur d'autres systèmes de fichiers, et la gestion de volume. Il utilise pour cela des structures de données comme les B-tree "On-Disk", et un adressage des secteurs disque logique au lieu d'un adressage physique.
Produit par Sun Microsystems (société rachetée par Oracle en 2009) pour Solaris 10 et au-delà, il a été conçu par l'équipe de Jeff Bonwick (en). Annoncé pour septembre 2004, il a été intégré à Solaris le 31 octobre 2005 et le 16 novembre 2005 en tant que caractéristique du build 27 d'OpenSolaris. Sun a annoncé que ZFS était intégré dans la mise à jour de Solaris datée de juin 2006, soit un an après l'ouverture de la communauté OpenSolaris.
Le « Z » ne signifie rien de particulier officiellement mais est connu dans la presse sous différents noms, tel Zettabyte (zettaoctet en français), concernant le stockage de données informatiques. La signification de ZFS est aussi parfois expliquée comme le mot de la fin des systèmes de fichiers.
Le projet OpenZFS vise à poursuivre le développement de ZFS d'une manière réellement open source tout en centralisant les portages sur les différents systèmes.
ZFSonLinux utilise OpenZFS.

## Caractéristiques techniques
### Capacité théorique

ZFS est un système de fichiers 128 bits, ce qui signifie que ses capacités de stockage sont 2$^{64}$ fois celles des systèmes de fichiers 64 bits actuels. D'un point de vue plus pratique que théorique, les limitations de ZFS sont tellement grandes qu'elles ne pourront jamais être atteintes. En effet, selon Bonwick, « Vous ne pourriez pas remplir un espace de données 128 bits sans faire bouillir les océans. ».
Quelques-unes des limites de ZFS :
* 2$^{48}$ : le nombre d'instantanés maximal ;
* 2$^{48}$ : le nombre de fichiers dans chaque système de fichiers ;
* 16 exbioctets : la taille maximum du système de fichiers ;
* 16 exbioctets : la taille maximum d'un seul fichier ;
* 2$^{56}$ : le nombre maximal théorique de fichiers par répertoire (en réalité limité à 2$^{48}$ par le nombre maximal de fichiers dans un système de fichiers).
En réponse à une question concernant le rapport entre remplir un système de fichiers ZFS et l'ébullition des océans, Bonwick répondit :
   « Bien que nous aimerions tous que la Loi de Moore continue de s'appliquer pour toujours, la mécanique quantique impose quelques limites fondamentales sur les vitesses de calcul et les capacités de stockage de n'importe quel objet physique. En particulier, il a été montré qu'un kilogramme de matière contenue dans un volume d'un litre pouvait effectuer au maximum 10$^{51}$ opérations par seconde sur au maximum 10$^{31}$ bits d'information. Un espace de stockage 128 bits entièrement rempli contiendrait 2$^{128}$ blocs = 2$^{137}$ octets = 2$^{140}$ bits ; d'où la masse minimale nécessaire pour contenir les bits serait de (2$^{140}$ bits) / (10$^{31}$ bits/kg) = 136 milliards de kg.
   Cependant, pour pouvoir fonctionner à cette limite de 10$^{31}$ bits/kg, la totalité de la masse de l'ordinateur devrait être composée d'énergie pure. Selon E=mc$^2$, l'énergie au repos de 136 milliards de kg est de 1,2 × 10$^{28}$ joules. La masse des océans est d'environ 1,4 × 10$^{21}$ kg. Il faut environ 4 000 J pour élever la température d'un kilogramme d'eau d'un degré Celsius, soit 400 000 J pour réchauffer de l'état gelé à l'ébullition. La chaleur latente de vaporisation ajoute encore 2 millions J/kg. Ainsi l'énergie nécessaire pour porter à ébullition les océans est d'environ 2,4 × 10$^6$ J/kg × 1,4 × 10$^{21}$ kg = 3,4 × 10$^{27}$ J. Ainsi, remplir en totalité un espace de stockage 128 bits consommerait, littéralement, plus d'énergie que de faire bouillir les océans. »
Dans le but de maximiser les performances en lecture/écriture, ZFS utilise tout l'espace disponible dans la RAM pour créer un énorme cache : le ARC « adaptive replacement cache » ce qui peut poser problème aux processus qui testent la quantité de mémoire vive disponible avant de se lancer (il y a moyen de limiter la taille de ce cache bien sûr), mais qui a le mérite de tirer parti au maximum de cette ressource souvent inutilisée.

### Interopérabilité

ZFS est interopérable avec des réseaux Windows grâce à des fonctionnalités spéciales :
* Sensibilité à la casse : Case sensitivity support (casesensitivity) ;
* Verrous non bloquants : Non-blocking mandatory locks (nbmand) ;
* Partages SMB : SMB share support (sharesmb) ;
* Normalisation Unicode : Unicode normalization support (normalization) ;
* Codage UTF-8 : UTF-8 character set support (utf8only).

### Plateforme

ZFS est intégré sur Solaris SPARC et Solaris x86, les données peuvent être échangées entre les deux architectures. De plus, le fonctionnement complexe de données permet de stocker les informations de manière compatible entre les systèmes Big-Endian et Little-Endian, un avantage concernant la manière de stocker les données, auparavant si contraignante. Chaque bloc de donnée est écrit dans l'ordre natif du système écrivant les données : pendant la lecture, si le Big-Endian ne fonctionne pas, les données sont transformées en mémoire, puis écrites dans le système correspondant.
Bien que SUN n'ait pas exclu d'adapter ZFS pour Linux, rien n'a été présenté à ce jour -novembre 2008- (l'inclusion de ZFS dans le noyau impliquerait une modification de la licence CDDL incompatible avec la GNU GPL de Linux). Il existe un port pour Fuse/Linux qui est à l'état de beta ; il est possible de monter et démonter les volumes, lire, écrire, utiliser la compression, la réservation ou les quotas et les instantanés. Parted Magic (en), une distribution de type LiveCD propose néanmoins sa prise en charge. En février 2008, il n'y avait aucun projet pour HP-UX, ou même AIX. Mais puisque ZFS est en open source, le portage pourrait être effectué sans la participation de Sun. Matt Dillon du projet DragonFly BSD a d'ores et déjà prévu de porter ZFS pour la version 1.5 de son OS.
Le système Mac OS X 10.5 « Leopard » d'Apple permettait d'accéder en lecture seule au contenu d'une partition ZFS. Bien qu'initialement annoncé comme une des fonctionnalités de Mac OS X 10.6 « Snow Leopard » Server, la lecture et l'écriture sur des volumes ZFS ont été retirées des spécifications et Apple ne soutient plus le développement de cette technologie pour Mac. Toutefois, un portage commercial est en train (mars 2011) d'être réalisé par un ancien ingénieur Apple, Don Brady, spécialisé dans les systèmes de fichiers et les systèmes d'exploitation. Il faisait déjà partie de l'équipe chargée du portage de ZFS pour Mac OS X au sein d'Apple. La société qu'il a récemment créée — Ten's Complement — a choisi le nom "Z-410" (ZFS for Mac OS X) pour ce portage.
ZFS est aussi géré sur FreeBSD$^,$$^,$$^,$ et constitue le système de fichiers par défaut de PC-BSD.
FreeNAS et ZFSGuru deux solutions de NAS basées sur une version de FreeBSD (spécifiquement packagée pour FreeNAS et initialement basée sur le framework m0n0wall — abandonné pour nanoBSD pour FreeNAS en juin 2011), tirent pleinement profit de ZFS. Elles fournissent une interface graphique arborescente (écrite en Python/Django pour FreeNAS et en PHP pour ZFSGuru) qui permet d'administrer ZFS : on peut ainsi simplement créer un volume ZFS (RAIDZ ou autre), y créer des datasets, attribuer des quotas, réaliser des snapshots, etc.
Quant à NetBSD, le support ZFS a été ajouté dans la branche -current.
ZFS inclut des fonctions de partage via le réseau. Il est ainsi possible de définir dans les options d'un système de fichiers de le partager via les protocoles SMB et NFS. C'est la seule façon d'accéder à des partitions ZFS depuis les systèmes ne le supportant pas, comme Windows, AIX ou encore HP-UX pour ne citer qu'eux.