如何在FreeBSD上使用DigitalOcean块存储配置加密ZFS池
ZFS 是一种文件系统和卷管理器，支持高存储容量、支持压缩并可以防止数据损坏。 ZFS 与 DigitalOcean 的 块存储 结合使用时，可提供易于设置和扩展的存储解决方案。
在本指南中，您将为 FreeBSD 上的 ZFS 配置块存储卷，这些卷已加密以确保您的数据安全。
先决条件
- 数据中心中支持块存储的 FreeBSD Droplet，至少有 4GB 的 RAM，因为 ZFS 往往会占用大量内存，特别是如果您对块重复数据删除感兴趣。 我们将使用默认的 freebsd 帐户，该帐户在您创建 FreeBSD Droplet 时自动创建。 要了解有关登录 FreeBSD Droplet 及其基本管理的更多信息，请查看 FreeBSD 入门 教程系列。
- 连接到您的 Droplet 的 100 GB 卷。 您可以在创建 Droplet 时创建此卷，也可以使用 this guide 创建和附加卷。
本教程还将使用第二个 100GB 卷来演示如何将卷添加到池中，但您无需事先进行设置； 这些说明将在第 5 步的上下文中介绍。
第 1 步 — 对卷进行分区
即使我们将整个卷用于单个文件系统，在卷上放置分区图通常也是一个好主意。 这让我们可以应用我们创建的有意义的标签分区。
首先，让我们确认该卷已附加且可用。 登录到您的液滴。
ssh freebsd@your_server_ip
登录后，通过查看 dmesg 命令的输出确认卷已附加。 FreeBSD Droplet 的本地 SSD 显示为 vtbd0，任何附加的卷都将显示为 da 设备。
使用 grep 过滤 dmesg 命令的结果，用于我们附加的卷 da0。 学习更多关于grep在我们的教程中在 Linux 中使用 Grep 和正则表达式搜索文本模式 .
dmesg | grep ^da0
您将看到类似于以下内容的输出：
Outputda0 at vtscsi0 bus 0 scbus2 target 0 lun 1 da0: <DO Volume 1.5.> Fixed Direct Access SPC-3 SCSI device da0: 300.000MB/s transfers da0: Command Queueing enabled da0: 102400MB (209715200 512 byte sectors: 255H 63S/T 13054C)
验证卷可用后，使用 GPT 格式创建分区映射。 执行以下命令：
sudo gpart create -s gpt da0
接下来，为 ZFS 创建一个分区。
sudo gpart add -t freebsd-zfs -l volume-nyc1-01 da0
-t 标志让我们指定分区类型，-l 选项让我们为分区应用标签。 标签可以是我们喜欢的任何东西。 在这种情况下，我们将使它与卷的名称相匹配，以帮助保持直截了当。
现在让我们保护我们将放置在此分区上的数据不被窥探。
第 2 步 — 设置加密
加密数据有很多好处，而且很容易设置。 让我们激活 aesni 驱动程序，以便我们可以使用硬件加速 AES 加密：
sudo kldload aesni
现在我们可以在分区上配置geli加密。 我们将使用 geli 命令并指定密钥长度和要加密的分区：
sudo geli init -l 256 /dev/gpt/volume-nyc1-01
-l 选项指定密钥长度，对于 AES-XTS 算法，密钥长度必须是 128 位或 256 位。 我们使用之前指定的标签来引用分区。
执行命令时，系统会提示您输入密码：
OutputEnter new passphrase:
Reenter new passphrase:
Metadata backup can be found in /var/backups/gpt_volume-nyc1-01.eli and
can be restored with the following command:
# geli restore /var/backups/gpt_volume-nyc1-01.eli /dev/gpt/volume-nyc1-01
每当您的 Droplet 重新启动时，您都需要输入此密码来重新附加加密分区。 这是为了换取更好的安全性而带来的轻微不便。
现在附加加密分区：
sudo geli attach /dev/gpt/volume-nyc1-01
初始化分区时，系统会提示您输入密码：
OutputEnter passphrase:
这将设置 /dev/gpt/volume-nyc1-01.eli，这是分区的解密版本。 写入该块设备的数据被加密并写出到底层设备。 这是我们将附加到存储池的路径，接下来我们将创建该路径。
第 3 步 — 设置 ZFS 池
ZFS 存储池或 zpool 是卷的集合，它是 ZFS 管理其文件系统的方式。 而且它们很容易创建。 由于 DigitalOcean 卷实现了自己的数据冗余，因此无需创建多个卷并对其进行镜像，或者在 RAID-Z 配置中运行它们； 我们可以直接在池中使用单个卷。
zpool create 命令创建一个新的 zpool。 它接受池的名称和要添加到池中的卷。
sudo zpool create tank /dev/gpt/volume-nyc1-01.eli
我们为我们的池使用通用名称 tank，但您可以使用任何您喜欢的名称。
由于卷是通过网络连接的，因此文件访问将比在本地 SSD 上慢。 为了尽量减少通过网络写入设备的数据量，让我们在 ZFS 文件系统层启用压缩。 这完全是可选的，可以在每个文件系统的基础上进行设置。
我们将使用 LZ4 压缩算法，该算法针对速度进行了优化，同时仍能提供不错的压缩。 有关其他选项，请参阅 zfs 手册页。
sudo zfs set compression=lz4 tank
现在让我们看看我们的游泳池。 我们可以使用 zpool list 命令获取一些详细信息：
zpool list
OutputNAME SIZE ALLOC FREE EXPANDSZ FRAG CAP DEDUP HEALTH ALTROOT tank 99.5G 98.5K 99.5G - 0% 0% 1.00x ONLINE -
由于分区和格式化开销，池的总大小略小于总卷大小。
我们还可以使用 zfs list 命令查看该池中的 ZFS 文件系统：
zfs list
OutputNAME USED AVAIL REFER MOUNTPOINT tank 61K 96.4G 19K /tank
或使用 df 命令：
df -h
OutputFilesystem Size Used Avail Capacity Mounted on /dev/gpt/rootfs 57G 2.2G 50G 4% / devfs 1.0K 1.0K 0B 100% /dev tank 96G 19K 96G 0% /tank
您将经常使用这些命令来检查新文件系统的运行状况。
在我们继续之前，让我们确保 ZFS 内核模块在我们引导操作系统时启动。 当我们使用 sudo 运行 zpool create 命令时，模块会自动为我们加载，但如果模块自动加载会更好。
为此，请编辑文件 /etc/rc.conf：
sudo vi /etc/rc.conf
在文件中任何现有行之后添加此行：
/etc/rc.conf
zfs_enable="YES"
然后将更改保存到文件中。 当服务器重新启动时，将加载 ZFS 内核模块。
ZFS 的好处之一是能够随着我们需求的增加向池中添加更多存储。 让我们探索它是如何工作的。
第 4 步 — 向池中添加额外的卷
如果我们需要更多空间，我们可以使用额外的卷来扩展池。 使用 ZFS，只需向池中添加一个额外的设备即可。
首先，我们需要另一个设备。 将一个新的 100GB 卷附加到您的 Droplet。 有关如何执行此操作的详细信息，请参阅 本指南 。
卷准备好后，返回服务器终端并验证新卷是否存在并已连接。 新卷将被标识为 da1。
dmesg | grep ^da1
Outputda1 at vtscsi0 bus 0 scbus2 target 0 lun 2 da1: <DO Volume 1.5.> Fixed Direct Access SPC-3 SCSI device da1: 300.000MB/s transfers da1: Command Queueing enabled da1: 102400MB (209715200 512 byte sectors: 255H 63S/T 13054C)
接下来，使用与第一个卷相同的过程对新卷进行分区和标记。 首先创建分区：
sudo gpart create -s gpt da1
然后创建卷：
sudo gpart add -t freebsd-zfs -l volume-nyc1-02 da1
由于您现有的卷已加密，因此请在此新卷上启用加密：
sudo geli init -l 256 /dev/gpt/volume-nyc1-02
系统将再次提示您输入密码，以便可以解密和附加卷。
OutputEnter new passphrase:
Reenter new passphrase:
Metadata backup can be found in /var/backups/gpt_volume-nyc1-02.eli and
can be restored with the following command:
# geli restore /var/backups/gpt_volume-nyc1-02.eli /dev/gpt/volume-nyc1-02
然后附加这个新卷，并在提示时提供密码：
sudo geli attach /dev/gpt/volume-nyc1-02
最后将其添加到 ZFS 池中：
sudo zpool add tank /dev/gpt/volume-nyc1-02.eli
文件系统会自动扩展到池的大小，您可以使用以下命令进行验证：
zpool list
OutputNAME SIZE ALLOC FREE EXPANDSZ FRAG CAP DEDUP HEALTH ALTROOT tank 199G 140K 199G - 0% 0% 1.00x ONLINE -
我们可以使用 zfs list 命令仔细检查：
zfs list
输出显示 tank 卷和正确的空间量：
OutputNAME USED AVAIL REFER MOUNTPOINT tank 62.5K 193G 19K /tank
当您需要更多空间时，只需重复此过程即可将更多卷添加到池中。
我们已将加密分区添加到我们的池中，因此让我们看看如何在服务器重新启动后重新附加它们。
第 5 步 — 处理重启
当您重新启动服务器时，将不再附加加密分区。 您必须手动附加它们。 为了练习，让我们重新启动，以便您可以看到该过程。
使用 shutdown 命令重新启动服务器，这将断开您的 SSH 会话。
sudo shutdown -r now
您的系统可能需要大约一分钟才能重新启动。 机器重新联机后，重新登录到您的 Droplet。
ssh freebsd@your_server_ip
然后附加加密的分区。
sudo geli attach /dev/gpt/volume-nyc1-01
sudo geli attach /dev/gpt/volume-nyc1-02
附加每个分区时，系统会提示您输入在初始化该分区时输入的密码。
现在使用 zpool 查看池的结果：
sudo zpool list
附加分区后，ZFS 会自动查看池并挂载文件系统。
OutputNAME SIZE ALLOC FREE EXPANDSZ FRAG CAP DEDUP HEALTH ALTROOT tank 199G 95.5K 199G - 0% 0% 1.00x ONLINE -
如果我们没有加密卷，我们就不必担心重启期间的这些额外步骤。 我们用便利换取更高的安全性； 没有密码，没有人可以附加卷并查看内容。
结论
如您所见，ZFS 和 DigitalOcean 的块存储可以轻松创建一个可扩展的加密文件系统以满足您的需求。 您可以在 FreeBSD 手册 中了解有关 FreeBSD 上 ZFS 的更多信息。
