ZFS est un système de fichiers open source pour la gestion de "très haute capacité de stockage".
ZFS est utilisable sous Ubuntu, sous mac et sous windows
Ce document traite de l'utilisation de ZFS à partir de la version 24.04 de ubuntu pour stocker les données des utilisateurs.
Pour toute version antérieure, se référer à ce document.

Soit disposer d'une version ubuntu ZFS 24.04 chiffréeinstallée dans la totalité d'un disque dur pouvant être externe.
Soit disposer d'une version ubuntu 24.04 installée de façon classique dans une partition EXT4 ou BTRFS.

Ce tuto montre un cas d'utilisation en structure sécurisée nécessitant au moins deux partitions avec des données chiffrées.
Bien entendu, il est possible de ne pas choisir l'option de chiffrement et de ne pas utiliser la redondance.

Grâce à l'application gparted, fabriquer deux partitions de tailles identiques. de préférence dans deux disques différents.
Si les partitions utilisées sont déjà formatées ZFS, il est nécessaire de les reformater (en EXT4 par exemple) car la création sera refusée. Sinon, les partitions peuvent être déclarées non-formatées.

La mise à disposition pour l'utilisateur de cet espace prévu, se fait obligatoirement en ligne de commande.
L'auto-documentation (man zpool create) n'est pas mauvaise mais elle dispose de peu d'exemples pratiques.
Voici la commande à exécuter.

sudo zpool create -f -m   /media/ZFS -O encryption=on -O keyformat=passphrase -O keylocation=prompt  -o feature@lz4_compress=enabled MesDonneesPersonnelles raidz /dev/sda18 /dev/sdb11
Enter new passphrase:
cannot create 'MesDonneesPersonnelles': Passphrase too short (min 8).

• -f indique de forcer le montage
• -m indique le point de montage à utiliser. J ai choisis media à cause des applications snap
• -O encryption=on indique Option de chiffrement activée
• -O keyformat=passphrase Indique Option de format de la phrase de chiffrement au format lisible.
• -O keylocation=prompt indique Option de saisie de la phrase au clavier d ou le choix du format lisible.
• -o feature@lz4_compress=enabled indique option de compression LZ4 activée.La littérature semble conseiller cette option
• raidz Indique que l acces aux partitions se fait dans ce format équivalent au format raids5. On pouvait ne rien mettre ou mettre mirror équivalent du RAID1.

A l'issue de cette commande réussie, le point de montage /media/ZFS est automatiquement créé et accessible en écriture.

Le logiciel ZFS étant actuellement en phase expérimentale, il n'est pas facile de savoir si l'oubli de rendre disponible auprès de l'utilisateur ces données chiffrées, est définitif ou sera réparé.
Voici trois palliatifs.

Lorsque l'utilisateur se connecte, il doit penser à monter la structure zfs s'il souhaite l'utiliser. La seule solution est la ligne de commande. C'est simplement:

sudo zfs mount -vl MesDonneesPersonnelles

Le mot de déchiffrement sera demandé à l'écran de l'utilisateur.

Un service utilisateur demande la valeur de la clé de chiffrement au moment de la connexion de l'utilisateur.

cat<<'EOF'>$HOME/ZFS.sh
#!/bin/bash
Data=MesDonneesPersonnelles
Statut=$(zpool list  $Data |tail -1 )
if [[ !  $Statut =~  "$Data"  ]] ; then 
   echo  Importation des données par  le service USER de ZFS  | tee -a  /dev/kmsg
   sudo zpool import -f $Data
fi
sudo zfs set mountpoint=/media/$Data $Data
for (( i=1; i < 9; i++ ));  do 
    echo  itération-$i dans le service USER de ZFS  | tee -a  /dev/kmsg
    Statut=$(zfs get mounted  $Data |tail -1 )
    if [[  $Statut =~  "no"  ]] ; then 
       ret=`DISPLAY=:1 zenity --entry --title="Montage de la partition $Data ($i/8)." --text "veuillez fournir la phrase de déchiffrement de $Data." `
       sleep 2
       sudo zfs mount -l $Data <<<$ret
    else i=10    
    fi   
done
if  [[ ! $Statut =~  "yes"  ]] ; then
    DISPLAY=:1 zenity --error --text "La partition $Data n'est pas disponible; veuillez investiguer!"
fi
EOF
sleep 1
chmod +x /$HOME/ZFS.sh
cat $HOME/ZFS.sh
$HOME/ZFS.sh

mkdir -pv $HOME/.config/systemd/user
cat $HOME/.config/systemd/user/ZFS.service<<'EOF'
Description=Montage de la partition de données personnelles.
DefaultDependencies=no"
[Service]
Type=simple
ExecStartPre=echo  Montage de la partition de données personnelles ZFS. |  tee -a  /dev/kmsg
ExecStart=/home/%u/ZFS.sh
ExecStopPost=echo Montage de la partition de données personnelles ZFS  est terminé  |  tee -a  /dev/kmsg
StandardOutput=journal+console
[Install]
WantedBy=default.target
EOF
sleep 1
systemctl  --user stop ZFS.service ; systemctl --user  disable ZFS.service ; systemctl --user daemon-reload; 
systemctl --user enable ZFS.service ; systemctl --user start ZFS.service 
systemctl --user --no-pager -l status ZFS.service

La valeur de la clé de déchiffrement doit être dans un fichier. Il existe trois solutions:

1. Le logiciel est déjà chiffré. Dans ce cas la valeur de la clé de chiffrement peut être dans un fichier stocké sous /root. Solution aisément installable.
2. Le logiciel n'est pas chiffré, La clé de chiffrement peut être dans une clé usb que l'utilisateur branche au moment de se connecter et enlève aussitôt la connexion réalisée. C'est la solution privilégiée par les concepteurs. Solution aisément installable avec un risque de perdre la clé ou qu'elle soit lue par une personne non-habilitée.
3. Un service système demande à l'utilisateur la valeur de la clé de chiffrement, la stocke dans un fichier, ouvre la structure chiffrée et détruit le contenu du fichier. Cela ne laisse que quelques instants cette valeur disponible à la vue de tout le monde…. C'est un développement personnel susceptible d'être amélioré par qui connaît mieux.
   Il est basé sur les services de systemd qui semblent destinés à se passer d'utilisateur. Le dialogue à l'écran étant inconnu.

Pensez à devenir administrateur en frappant sudo -i.

echo -n LeBonMotDeDéchiffrement | tee /root/ZFS.pwd
wc /root/ZFS.pwd ; cat /root/ZFS.pwd
zpool create -f -m   /media/ZFS -O encryption=on -O keyformat=passphrase -O keylocation=file:///root/ZFS.pwd -o feature@lz4_compress=enabled MesDonneesPersonnelles raidz /dev/sda18 /dev/sdc11
shred  /root/ZFS.pwd

Penser à personnaliser la première ligne et le nom retenu pour la désignation de l'espace de stockage.

cat<<'EOF'>/root/ZFS.sh
#!/bin/bash
Data=MesDonneesPersonnelles
echo  Entrée dans le service USER de ZFS  | tee -a  /dev/kmsg
for (( i=1; i < 300; i++ ));  do
MOI=$(loginctl list-users | head -2 | tail -1)
IDn=$(echo $MOI | cut -d" " -f1) ; IDx=$(echo $MOI | cut -d" " -f2) ;
if [[  $IDn -gt  999   ]] ; then
   i=300
else   
   sleep 1
   echo  itération-1-$i dans le module USER de ZFS  | tee -a  /dev/kmsg
fi 
done
for (( i=1; i < 9; i++ ));  do 
    echo  itération-2-1-$i dans le service USER de ZFS  | tee -a  /dev/kmsg
    Statut=$(zfs get mounted  $Data |tail -1 )
    if [[  $Statut =~  "no"  ]] ; then 
       ret=`sudo -u $IDx DISPLAY=:1 zenity --entry --title="Montage de la partition $Data ($i/8)." --text "veuillez fournir la phrase de déchiffrement de $Data." `
       echo $ret  > /root/ZFS.pwd
       sleep 1
       zfs mount -vl $Data       
       shred -n 0 -z  /root/ZFS.pwd 
    else i=10    
    fi   
done
if  [[ ! $Statut =~  "yes"  ]] ; then
   sudo -u $IDx DISPLAY=:1 zenity --error --text "La partition $Data n'est pas disponible; veuillez investiguer!"
fi
EOF
sleep 1
chmod +x /root/ZFS.sh
cat /roo/ZFS.sh
/root/ZFS.sh

Penser à personnaliser la troisième ligne. Cela ne coute rien de l'essayer.

cat <<'EOF'>/etc/systemd/system/ZFS.service
[Unit] 
Description=Montage de la partition de données personnelles.
DefaultDependencies=no
[Service]
Type=simple
TimeoutSec=5minutes
ExecStartPre=echo  Montage de la partition de données personnelles ZFS. |  tee -a  /dev/kmsg
ExecStartPre=sleep 60
# Temps approximatif pour l'arrivée de l'écran d'accueil
ExecStartPre=echo  Montage de la partition de données personnelles ZFS ( Fin de sommeil ) |  tee -a  /dev/kmsg
ExecStart=/root/ZFS.sh
ExecStopPost=echo Montage de la partition de données personnelles ZFS  est terminé  |  tee -a  /dev/kmsg
StandardOutput=journal+console
StandardError=journal+console
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF
sleep 1
##### Essais.
systemctl  stop ZFS.service ; systemctl  disable ZFS.service ; systemctl --user daemon-reload; 
systemctl enable ZFS.service ; systemctl start ZFS.service 
systemctl  --no-pager -l status ZFS.service  
exit

sudo mkdir /media/ZFS/$USER
sudo chown -Rv $USER  /media/ZFS/$USER 
sudo chmod 775 /media/ZFS/$USER 

mv -v Documents Images Modèles Musique Public Téléchargements Vidéos    /media/ZFS/$USER 

ln -s  /media/ZFS/$USER/Documents ; ln -s  /media/ZFS/$USER/Images ; ln -s   /media/ZFS/$USER/Modèles   ; ln -s   /media/ZFS/$USER/Musique ; ln -s  /media/ZFS/$USER/Public ; ln -s  /media/ZFS/$USER/Téléchargements ; ln -s   /media/ZFS/$USER/Vidéos
mv -v Bureau /media/ZFS/$USER && ln -s /media/ZFS/$USER/Bureau 

cp -v /etc/xdg/user-dirs.conf $HOME/.config && sed -i 's/True/False/' $HOME/.config/user-dirs.conf 

Cela passe par la création des sous-ensembles (équivalents aux sous-répertoires).
Il n'est pas obligatoire de limiter.
On constate que la limite du remplissage semble bien fixée à 80% de l'espace prévu.

sudo zfs create -o quota=15G  MesDonneesPersonnelles/sports
sudo zfs create -o quota=5G  MesDonneesPersonnelles/sports/Foot
 
rsync -av --stats /media/$USER/Commun/Football/* /media/ZFS/sports/Foot/a 
sending incremental file list
Finale4.mp4
Finale5.mp4
rsync: [receiver] write failed on "/media/ZFS/sports/Foot/a/Finale5.mp4": Disk quota exceeded (122)
rsync error: error in file IO (code 11) at receiver.c(380) [receiver=3.2.7]
rsync: [sender] write error: Broken pipe (32)
 
df -htzfs | grep -E "Taille|Mes"
Sys. de fichiers                                 Taille Utilisé Dispo Uti% Monté sur
MesDonneesPersonnelles                              43G    240M   42G   1% /media/ZFS
MesDonneesPersonnelles/sports                       11G    256K   11G   1% /media/ZFS/sports
MesDonneesPersonnelles/sports/Foot                 5,0G    4,1G  982M  81% /media/ZFS/sports/Foot

Sauvegarder un UBUNTU

sudo mkdir /media/ZFS/Ubuntu
time sudo rsync -avx / /media/ZFS/Ubuntu
sent 7.823.372.276 bytes  received 3.206.862 bytes  10.484.365,89 bytes/se
real	12m26,492s

Sauvegarder un Windows

sudo partclone.ntfs -c -d -s /dev/sda4 -o /media/ZFS/Windows.sda4.pcl
Current block:   18174668, Total block:   18175999, Complete: 100.00%           
Durée totale : 00:16:54, Ave. Rate:   2,77GB/min, 100.00% completed!

 df -htzfs | grep -E "Taille|Mes" && zfs get all MesDonneesPersonnelles | grep ratio
Sys. de fichiers                                 Taille Utilisé Dispo Uti% Monté sur
MesDonneesPersonnelles                              43G     32G   12G  74% /media/ZFS
MesDonneesPersonnelles/sports                       11G    256K   11G   1% /media/ZFS/sports
MesDonneesPersonnelles/sports/Foot                 5,0G    4,1G  982M  81% /media/ZFS/sports/Foot
MesDonneesPersonnelles  compressratio         1.53x                    -
MesDonneesPersonnelles  refcompressratio      1.60x  

Pas d'autre choix que l'ajout de deux partitions de même taille mais pas obligatoirement la même que les deux premières partitions.

sudo zpool add -f  MesDonneesPersonnelles raidz /dev/sdc12 /dev/sdc13
 
zpool status MesDonneesPersonnelles
  pool: MesDonneesPersonnelles
 state: ONLINE
config:
 
	NAME                    STATE     READ WRITE CKSUM
	MesDonneesPersonnelles  ONLINE       0     0     0
	  raidz1-0              ONLINE       0     0     0
	    sda18               ONLINE       0     0     0
	    sdc11               ONLINE       0     0     0
	  raidz1-1              ONLINE       0     0     0
	    sdc12               ONLINE       0     0     0
	    sdc13               ONLINE       0     0     0

La commande suivante aurait pu fonctionner. Mais....

 sudo zpool attach -f  MesDonneesPersonnelles raidz1-0 /dev/sdc12
cannot attach /dev/sdc12 to raidz1-0: can only attach to mirrors and top-level disks 

time sudo zpool replace -fw MesDonneesPersonnelles  /dev/sdc13 /dev/sda10
real	33m6,724s
user	0m0,007s
sys	0m0,012s
 
zpool status MesDonneesPersonnelles 
  pool: MesDonneesPersonnelles
 state: ONLINE
  scan: resilvered 36.1G in 00:33:01 with 0 errors on Fri Jun 14 17:36:18 2024
config:
 
	NAME                    STATE     READ WRITE CKSUM
	MesDonneesPersonnelles  ONLINE       0     0     0
	  raidz1-0              ONLINE       0     0     0
	    sda18               ONLINE       0     0     0
	    sdc11               ONLINE       0     0     0
	  raidz1-1              ONLINE       0     0     0
	    sdc12               ONLINE       0     0     0
	    sda10               ONLINE       0     0     0
 
errors: No known data errors

Avant de pouvoir autoriser le partage réseau, pour éviter l'erreur NFS share creation failed , il est nécessaire d'installer la couche Réseau: Voir le paragraphe 3.1.
L'autorsation ZFS se fait alors facilement.
Exemple pour un niveau intermédiaire:

zfs get sharenfs MesDonneesPersonnelles/sports
NAME                           PROPERTY  VALUE     SOURCE
MesDonneesPersonnelles/sports  sharenfs  off       local
 
sudo zfs set  sharenfs=on MesDonneesPersonnelles/sports
 
zfs get sharenfs MesDonneesPersonnelles/sports
NAME                           PROPERTY  VALUE     SOURCE
MesDonneesPersonnelles/sports  sharenfs  on        local

Il reste alors à régler la configuration du NFS telle que décrite dans le paragraphe 3.2

La fabrication d'un espace de stockage ZFS se fait en utilisant les noms courts des partitions. Par exemple SDC11.
Le premier risque est que la lettre de la partition change. Spécialement le cas si la partition est stockée dans un disque externe.
Le second risque est que le numéro de partition change. Dans un environnement UBUNTU, il faut lancer une commande spécifique (sgdisk). Mais si le disque côtoie windows et que son gestionnaire de partition est lancé, cette renumérotation est systématique.
Dans les deux cas, au final, l'espace est dégradé.

zpool status MesDonneesPersonnelles
  pool: MesDonneesPersonnelles
 state: DEGRADED
status: One or more devices could not be used because the label is missing or
	invalid.  Sufficient replicas exist for the pool to continue
	functioning in a degraded state.
action: Replace the device using 'zpool replace'.
   see: https://openzfs.github.io/openzfs-docs/msg/ZFS-8000-4J
  scan: scrub repaired 0B in 00:04:11 with 0 errors on Sat Jun 15 19:25:40 2024
config:
 
	NAME                      STATE     READ WRITE CKSUM
	MesDonneesPersonnelles    DEGRADED     0     0     0
	  raidz1-0                DEGRADED     0     0     0
	    sda18                 ONLINE       0     0     0
	    17089491904315129872  UNAVAIL      0     0     0  was /dev/sdc11
	  raidz1-1                DEGRADED     0     0     0
	    9901095314787895760   UNAVAIL      0     0     0  was /dev/sdc12
	    sda10                 ONLINE       0     0     0  block size: 512B configured, 4096B native
 
errors: No known data errors

Après quelques tâtonnements dont l'un empêchait l'utilisateur de se connecter après un reboot inutile, la bonne réparation (faite en mode root dans ce contexte) est d'exporter et de réimporter la structure sans vouloir lancer des réparations.

sudo zpool export MesDonneesPersonnelles
sudo zpool import MesDonneesPersonnelles

Il était probablement inutile de bricoler pour retrouver la lettre C et les numéros 11 et 12.

sudo apt install zfs-zed --simulate 
Lecture des listes de paquets... Fait
Construction de l'arbre des dépendances... Fait
Lecture des informations d'état... Fait      
zfs-zed est déjà la version la plus récente (2.1.5-1ubuntu6~22.04.4).
zfs-zed passé en « installé manuellement ».
0 mis à jour, 0 nouvellement installés, 0 à enlever et 3 non mis à jour.
 
sudo zpool import -f Commun
This pool uses the following feature(s) not supported by this system:
	com.klarasystems:vdev_zaps_v2
cannot import 'Commun': unsupported version or feature

Comme une fonctionnalité activée ne peut pas s'invalider, il aurait fallu créer l'espace en indiquant de ne pas utiliser la fonctionnalité!

Quelques contraintes rencontrées:

• L'application openzfs doit être installée. Elle est en cours de développement et pas encore stabilisée ( https://github.com/openzfsonwindows/openzfs/releases/download/zfswin-2.2.3rc5/OpenZFSOnWindows-debug-2.2.3rc5.exe).
  
• Importer l'espace disque avec la commande import -f.
• Remettre off l'option sharenfs qui n'est pas supportée.
• Dire que la clé de chiffrement doit être saisie au clavier car la commande disant de l'obtenir dans un fichier stocké dans C: ne fonctionne pas (Le caractère : est interdit). Il faut probablement écrire keylocation=file:/ / /Harddisk0Partition4/ZFS.pwd ( pas d'espace entre les trois /).
• Faire le montage des points de montages hérités car cela n'est pas traité. (mount MesDonneesPersonnelles/sports ; mount MesDonneeesPersonnelles/sports/Football).
• Accepter que visual basic signale des "anomalies".
• Utiliser l'explorateur de fichier pour accéder classiquement aux données qui sont stockées sous une Lettre:
• L'accès en écriture est possible. Mais le débit en écriture ne semble pas performant.

Ci-dessous une vision depuis windows powershell

PS C:\> zpool status
  pool: MesDonneesPersonnelles
 state: ONLINE
status: Some supported and requested features are not enabled on the pool.
        The pool can still be used, but some features are unavailable.
action: Enable all features using 'zpool upgrade'. Once this is done,
        the pool may no longer be accessible by software that does not support
        the features. See zpool-features(7) for details.
  scan: resilvered 8.39M in 00:00:09 with 0 errors on Sun Jun 16 14:46:16 2024
config:
 
        NAME                      STATE     READ WRITE CKSUM
        MesDonneesPersonnelles    ONLINE       0     0     0
          raidz1-0                ONLINE       0     0     0
            Harddisk0Partition16  ONLINE       0     0     0
            Harddisk2Partition12  ONLINE       0     0     0
          raidz1-1                ONLINE       0     0     0
            Harddisk2Partition11  ONLINE       0     0     0
            Harddisk0Partition10  ONLINE       0     0     0
 
errors: No known data errors
 
  pool: TEST1
 state: ONLINE
status: Some supported and requested features are not enabled on the pool.
        The pool can still be used, but some features are unavailable.
action: Enable all features using 'zpool upgrade'. Once this is done,
        the pool may no longer be accessible by software that does not support
        the features. See zpool-features(7) for details.
config:
 
        NAME                   STATE     READ WRITE CKSUM
        TEST1                  ONLINE       0     0     0
          Harddisk2Partition7  ONLINE       0     0     0
 
errors: No known data errors
 
  pool: TEST3
 state: ONLINE
status: Some supported and requested features are not enabled on the pool.
        The pool can still be used, but some features are unavailable.
action: Enable all features using 'zpool upgrade'. Once this is done,
        the pool may no longer be accessible by software that does not support
        the features. See zpool-features(7) for details.
config:
 
        NAME                      STATE     READ WRITE CKSUM
        TEST3                     ONLINE       0     0     0
          raidz1-0                ONLINE       0     0     0
            Harddisk2Partition8   ONLINE       0     0     0
            Harddisk2Partition9   ONLINE       0     0     0
            Harddisk2Partition10  ONLINE       0     0     0
 
errors: No known data errors
PS C:\> zpool list
NAME                     SIZE  ALLOC   FREE  CKPOINT  EXPANDSZ   FRAG    CAP  DEDUP    HEALTH  ALTROOT
MesDonneesPersonnelles   191G  78.5G   113G        -         -     0%    41%  1.00x    ONLINE  -
TEST1                   9.50G  9.21G   294M        -         -    79%    96%  1.00x    ONLINE  -
TEST3                   29.5G  14.8G  14.7G        -         -     0%    50%  1.00x    ONLINE  -
PS C:\>

En résumé: La clé de chiffrement doit être saisie au clavier, il faut exporter sous ubuntu et importer sous windows qui pourra modifier les fichiers créés par ubuntu, puis exporter sous windows et importer sous ubuntu qui pourra modifier les fichiers créés par windows.